http://www.natural-science.or.jp/activities/rese …
上のサイトに載っているような、オペアンプの反転増幅回路について調べています。
この回路だとオペアンプには電流が流れずに、電圧が増幅されるということですが
電圧はどのような経緯(流れ?)で増幅されるのでしょうか?
電流も電圧も全て抵抗R0にかかるのであれば、オペアンプがなくても増幅が可能ということになると思うのですが
オペアンプを無くして、回路を短絡させたままではいけないのでしょうか?
困っています。教えてください。よろしくお願いします。
A 回答 (3件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.3
- 回答日時:
オペアンプで負帰還回路を作ったときの出力電圧は、反転入力端子(-)と非反転入力端子(+)の間の電圧差がゼロになるような電圧になります。
参考URLのページの中ほどにある「反転増幅の例」に出ている「シーソー」の絵が分かりやすいと思います。シーソーの左端(入力電圧)が下に動くと(電圧が負になと)、シーソーの右端(出力電圧)は上がりますが(正の電圧になる)、これはシーソーの支点(反転入力端子)の電圧がゼロ(非反転入力の電圧)に保たれているからです。支点からシーソーの左端までの長さが R1 に相当し、右側の長さが R2 になります。したがって R1 < R2 の場合、シーソーの右端の動きは左端より大きくなるので、入力電圧の変化が増幅されて出力に出てくることになります。
反転増幅器の場合、入出力の動きは反対向き(だから反転増幅)ですが、非反転増幅器の場合は、参考URLのその下の絵にあるように、支点が左端になるので、入出力の動きは同じ向き(非反転=同相)になります。非反転増幅器では R1 = R2 のとき増幅率は1ですが、非反転増幅器では増幅率が2になるという理由もこの絵から分かると思います。
数式で説明もできますが、直感的には「シーソー」で考えると理解できると思います。
参考URL:http://nekosan0.hp.infoseek.co.jp/op_amp_firstst …
No.2
- 回答日時:
回路構造的には、オペアンプの出力は一種の「電圧源」と考えることができます。
この電源の出力が増幅出力の源ですから、オペアンプが無くなったら増幅なんてできません。
で、実際にオペアンプはどういう電圧を出力する電源になっているかですが、
オペアンプは、入力の+と-の端子間の電圧差を増幅率倍した電圧が出力端子に出てくるような動作をします。
この増幅率は非常に高く、回路設計上の理想的なオペアンプの増幅率は「無限大倍」と考えます。
またこのとき、理想的なオペアンプでは + と - の端子間に電流は流れません。電圧差を測定するだけです。
以上をふまえて、反転増幅回路の回路構成を見ると、以下のような動作をすることがわかります。
反転増幅回路では、+端子は0Vに繋がっています。
そのため、もし-端子の電圧が0Vよりも低いと、電位差はプラスですから、その電位差を増幅した結果、出力端子の電圧は上がります。
出力端子の電圧がどんどん上がっていくと、それに応じて、-端子の電圧も上がっていきます。そしてちょうど-端子が0Vになったところで、電圧が上がるのが止まります。
逆に、もし-端子の電圧が0Vよりも大きいと、電位差はマイナスですから、その電位差を増幅した結果、出力端子の電圧は下がります。
出力電圧がどんどん下がっていくと、それに応じて-端子の電圧も下がっていきます。そしてちょうど-端子が0Vになったところで、電圧が下がるのが止まります。
結果として、オペアンプはちょうど-端子が0Vになるような電圧を出力することになります。
入力電圧Viと出力電圧VoをRiとRoで分圧した結果が0Vになるわけですから、
(RiVo+RoVi) ÷ (Ri+Ro) = 0
になりますので、これを解いて
Vo = -Vi×Ro÷Ri
になります。
No.1
- 回答日時:
オペアンプの増幅度A=∞(実際は100000倍程度かそれ以上)でオペアンプの出力電圧Voが電源電圧の範囲で有限値のためオペアンプの入力電圧V-が、接地されていないにも関わらず、セロボルト(実際はVo/A≒0[V]の電圧がある)なので「Ii=-Io」が保たれます。
これが反転増幅オペアンプ回路の増幅器として働くもとになっています。
Ii=Vi/Ri,Io=Vo/RoをIi=-Ioに代入すると
Vi/Ri=-Vo/Ro ⇒ Vo=-(Ro/Ri)Vi
と増幅度「Ao=-Ro/Ri」が得られるのです。
オペアンプをはずし、V-を設置すれば、常にVo=0となります(Io=0[V})。
出力が常に0[V]では増幅器といえませんね。
IiはIi=Vi/Riでオペアンプがある時と同じです。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 工学 差動増幅回路のオフセット 1 2023/01/09 15:16
- 工学 オペアンプ 外部に位相補償回路を付けて使用する演算増幅器の場合、位相補償回路の定数は電圧利得の周波数 4 2023/05/25 22:05
- 工学 オペアンプによる増幅回路でのノイズ対策について 5 2022/03/22 16:06
- 工学 エミッタ設置増幅回路で下記の要件を満たす増幅器を設計せよ。 要件は必要要件であり、例えば、少なくとも 1 2022/12/16 10:15
- 工学 エミッタ接地増幅回路の設計 大学の実験で回路設計をするのですが、条件に最大対象振幅5Vp-p、電圧利 1 2023/04/20 13:02
- 工学 エミッタ接地増幅回路 電流利得Ai=30倍、低生遮断周波数fL=300Hz、負荷抵抗RL=600Ωに 2 2023/04/19 09:25
- その他(形式科学) 積分回路について 1 2022/07/13 12:59
- スピーカー・コンポ・ステレオ オーディオ機器のエージングについて 3 2022/04/03 11:44
- その他(教育・科学・学問) 電気電子の問題です。 この問題教えて欲しいですm(_ _)m 電圧増幅度らA=2000倍のアンプがあ 2 2023/04/14 13:19
- バッテリー・充電器・電池 小型シール鉛蓄電池の放電後の電池電圧について教えてください。 5 2022/09/08 10:10
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
電気回路について
-
400V 3相4線式について...
-
トライアック位相制御回路特性...
-
60Hz誘導電動機を関東の50H...
-
同調回路と共振回路の違いについて
-
分岐回路と分岐幹線の違いは何...
-
NPNとPNPの違いについて
-
電気設備で使われるGCの意味...
-
EVT(GPT)の電圧比について
-
ブザーの音を大きくする
-
近接スイッチの2線式と3線式...
-
同一電圧値、異なる電源供給源...
-
リップルについて
-
利得と増幅率
-
電気回路のπ型回路の2端子対回...
-
電流値(AC・DC)
-
オシロの入力インピーダンスに...
-
T型等価回路とπ型等価回路について
-
クランプ回路
-
[LT Spice] オペアンプのシミュ...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
400V 3相4線式について...
-
パルスとレベルについて
-
近接スイッチの2線式と3線式...
-
NPNとPNPの違いについて
-
電気設備で使われるGCの意味...
-
EVT(GPT)の電圧比について
-
同一電圧値、異なる電源供給源...
-
オペアンプを使用したアナログ...
-
3端子レギュレータ、トランジス...
-
4入力XORの論理式
-
[LT Spice] オペアンプのシミュ...
-
クランプ回路
-
電気回路について
-
利得と増幅率
-
オペアンプ/反転増幅器/頭打ち
-
オペアンプの故障に関する質問
-
60Hz誘導電動機を関東の50H...
-
電気回路のπ型回路の2端子対回...
-
オシロの入力インピーダンスに...
-
ベース変調方式におけるLC共振
おすすめ情報