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書き込み初心者です。

今大学の研究でオペアンプを用いて増幅回路を設計製作しています。
設計を終了し製作に入ったのですが、ゲインの増幅倍率が理論に一致しません。どのようなことが考えられますでしょうか?

入力側に1.5kΩの抵抗を取り付けているのですが、基盤に取り付けると抵抗値が減ってしまいます。


私、機械科なもので電気についての知識が十分ではありません。説明不足な箇所が多数あると思います。申し訳ありません。

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A 回答 (32件中1~10件)

>参考URL通りに配線を行ってもできませんでした。

基板2枚つなげた段階から波形が乱れてきます。しかし、1枚だけ別途に接続すると3枚とも安定します。
不思議ですね。波形がおかしくなるのは特定の基板をつないだときでしょうか。基板をA、B、Cとしたとき、AとBをつなぐと波形が乱れ、AとCの組み合わせなら乱れないということはないですか?電源を2つ使えば正常動作しますし、もう提出日が迫っているので、電源を2つ使って実験してください。

>波形が取れないマイクがあり、その原因追求に追われてます
26日締め切りなのに大丈夫ですか?1週間足らずで論文を書き上げるなんて。論文は大部分できているのだと思いますが。では頑張ってください!

この回答への補足

そうですね。今の状態で計測できるので、このまま行います。
また落ち着いた時に検討してみますね。

昨日でマイクの原因追求も終わり、実験できました。
これで論文が書けます!


では今回で締め切りします。
長い間、適確なアドバイス本当にありがとうございました。

補足日時:2009/02/18 10:28
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>先日,以下のように配線をしたら波形を取ることができました.ありえることなのですか?


配線は参考URLのようにしてください。このように配線されているのなら波形を取ることができます(ありえます)。

これで問題は解決されると思いますが、こんなに多く回答したのは初めてです。最初の質問は12月7日ですが大学の研究(騒音の空間分布?)に支障はなかったですか?

この回答への補足

inara1さん、いつも丁寧な説明ありがとうございます。

不思議なことに、inara1さんからの参考URL通りに配線を行ってもできませんでした。基板2枚つなげた段階から波形が乱れてきます。しかし、1枚だけ別途に接続すると3枚とも安定します。

私の大学では、2月26日が論文提出締め切りです。
そのため、今週が実験できる最終週です。一生懸命頑張っています。論文、発表資料、実験とすることがあり毎日たいへんです。笑
今は、マイクロホンと回路を接続して実験しています。波形が取れないマイクがあり、その原因追求に追われてます。汗


当初、ここまで丁寧に解説してくれる人が、まさかいるとは思っていませんでした。
inara1さんは、初心者にも根気よく解説してくれるため、とてもわかりやすいです。感謝しています。

補足日時:2009/02/17 03:45
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>正確には±15Vと+3Vの安定化電源2つです


どんな電源ですか。メーカと型番を教えてください。

この回答への補足

>どんな電源ですか。メーカと型番を教えてください。
菊水電子工業株式会社製:PMM18-2.5DU です.

先日,以下のように配線をしたら波形を取ることができました.ありえることなのですか?
http://www4.uploader.jp/user/isisuke/images/isis …

補足日時:2009/02/15 18:37
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>やはり1つの安定化電源から分岐することは無理なのでしょうか


両電源でなく1つの出力しかない電源だったのですか?それでは基板のGND電圧が定まらないのでダメです。+15Vの安定化電源を2つ使って以下のように結線してください。
                 +15V ┏━━━┓
   ┌───────────┨+    ┃
   │              ┌─┨-    ┃ +15V電源
   │              ├─┨GND ┃
   │              │  ┗━━━┛
           -15V    │   ┏━━━┓
   │┌──────── ) ─┨-    ┃
   ││             ├─┨+    ┃ +15V電源
   ││             ├─┨GND ┃
   ││             │  ┗━━━┛
   ││             │  ┏━━┓
   ││             ├─┨GND┃
   ││┌───────-┴─┨-  ┃+3V電源
   │││┌────────-┨+  ┃
   ┿┿┿┿ E$4コネクタ  +3V ┗━━┛

この回答への補足

>両電源でなく1つの出力しかない電源だったのですか?
すみません.表記ミスでした.

正確には±15Vと+3Vの安定化電源2つです.

2つをそれぞれ分岐させることは無理なのでしょうか?

補足日時:2009/02/13 12:44
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>12個分の1枚の時と、12個分を3枚とも同じ波形になりました。

ちなみに、12個分の1枚の時では波形を取得することができます。
電源電圧が矩形波でも波形を取得することができるというのが不思議です。電源は±電源を使っていますか? 電源の共通端子(COM)に何もつながないで、下図のようにしているということはないですか?

                 +15V ┏━━━┓
   ┌───────────┨+    ┃
   │                 ┨COM ┃
   │┌──────────┨-    ┃
   ││           -15V ┗━━━┛
   ││               ┏━━┓
   ││┌─────────┨-  ┃
   │││┌────────┨+  ┃
   ┿┿┿┿ E$4コネクタ +3V ┗━━┛

正しくは、以下のように、±電源の共通端子(COM)を基板のGND(AD622の5pin)につなぎます。マイク電源のGNDもそこにつなぎます。

                 +15V ┏━━━┓
   ┌───────────┨+    ┃
   │  ┌─────────┨COM ┃
   │┌ )─────────┨-    ┃
   │││         -15V ┗━━━┛
   │││              ┏━━┓
   ││├─────────┨-  ┃
   │││┌────────┨+  ┃
   ┿┿┿┿ E$4コネクタ +3V ┗━━┛

>安定化電源をそれぞれの基板にセットし実験を行いました。計3個使いました。結果、正常に動作しました。
電源の電流容量が足りないのでしょうか。電源を基板から切り離した状態で、以下のように 330Ω の抵抗をつけたとき、電源から出ている電圧波形は直流ですか? 波形を見るとき、オシロのGNDを電源のCOMに接続して、電源の+の波形と-の波形を見てください。

        +15V ┏━━━┓
   ┌─ 330Ω ─┨+    ┃
   ├─────┨COM ┃
   └─ 330Ω ─┨-    ┃
        -15V ┗━━━┛

上のように330Ωをつなぐと、電源から流れる電流が45mA程度になります。これは「回答番号:No.24」に書いてある、36個のAD622の最大消費電流になります。この電流を流しても出力電圧波形が矩形波になっていなければ電源は正常だと思います。330Ωの抵抗の許容電力が1/4Wのタイプ(直径3mm、長さ1cm程度)だと、抵抗がかなり熱くなるので注意してください。

この回答への補足

>電源電圧が矩形波でも波形を取得することができるというのが不思議です。

すみません。私が矩形波というものを間違っていました。
正確には↓のような波形になりました。これを矩形波と勘違いしていました。

  ̄   ̄   ̄
  _  _ 


やはり1つの安定化電源から分岐することは無理なのでしょうか。

補足日時:2009/02/09 10:42
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>のようになっていました。

もしかしたら測定方法が間違っていたのかもしれません。4pin,7pinの波形を測定しました。
7pin(+15V側)をオシロのGNDにして、4pin(-15V側)の波形を見たのならそうなるかもしれませんが、測定方法が間違っていたとしても、電源電圧がそのような矩形波になるのは異常です。矩形波の周波数(または周期)はどれくらいですか?

suika22さんがアップローダに添付されたファイルが古くなって読めなくなっているので、もう1度AD622基板の回路図をどこかにアップロードしてもらえないでしょうか。

この回答への補足

>電源電圧がそのような矩形波になるのは異常です。
12個分の1枚の時と、12個分を3枚とも同じ波形になりました。
ちなみに、12個分の1枚の時では波形を取得することができます。

本日、安定化電源をそれぞれの基板にセットし実験を行いました。計3個使いました。
結果、正常に動作しました。

>矩形波の周波数(または周期)はどれくらいですか?
現時点では調べていないため、わかりません。後日連絡します。


部品配置図
http://www4.uploader.jp/user/isisuke/images/isis …

一個分の回路図
http://www4.uploader.jp/user/isisuke/images/isis …

補足日時:2009/02/06 02:04
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>電源端子の波形を見たとき、波形が矩形波になりました.もちろん±15Vです.


電源電圧の波形が矩形波というのはこういう波形ですか?

+15V  ̄   ̄   ̄
 0V   _  _ 

 0V  ̄   ̄   ̄
-15V  _  _ 

これだと正常動作しません。+15V側と-15V側の波形の関係がどうなっているか分かりますか?

この回答への補足

 0V  ̄   ̄   ̄
-30V  _  _ 

のようになっていました。もしかしたら測定方法が間違っていたのかもしれません。
4pin,7pinの波形を測定しました。

補足日時:2009/02/04 22:21
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>36個並列させたときに変な高周波成分が乗っているとはどういうことでしょうか?


オシロスコープの「カップリング」をACにして、電源端子の波形を見たとき、波形が横一直線でなく、高周波成分が乗っていないかという意味です。

この回答への補足

本日,実験を行いました.

12個並列させたときと,36個並列させたとき,どちらも変な高周波成分は確認できませんでした.
電源端子の波形を見たとき、波形が矩形波になりました.もちろん±15Vです.

補足日時:2009/02/04 13:29
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このデータロガーは使ったことがあります。

キーエンスのNR-500とNR-HA08の組み合わせでしょう。

>12個分で行うとそれぞれうまくいくので、原因は電源の供給方法に問題があると思うのですが
AD622の無信号時の消費電流は最大1.3mAですので36個で47mAです。普通のDC電源なら全く問題ない電流ですが、36個並列させたときの電源電圧は±15Vのままで変化はないですか? できれば、電源電圧端子の電圧波形をオシロスコープで見てみてください。12個並列のときはきれいなDC電圧だけど、36個並列させたときに変な高周波成分が乗っていることはないでしょうか。

この回答への補足

正解です!NR-HA08を5つ使っています!

36個並列させたときのオペアンプの電源電圧を調べました。
±15Vのままで変化はなかったです。

36個並列させたときに変な高周波成分が乗っているとはどういうことでしょうか?

補足日時:2009/02/03 22:04
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>DF1905


全く同じものを持っています(笑)。原因は分かりました。

この信号発生器は安物なので出力インピーダンスは固定(50Ω)で、出力モードも「HiZ」に固定になっています(負荷抵抗を変えて確認しました)。つまり無負荷(負荷抵抗が充分大きい)のとき、設定値通りの出力電圧が出るようになっていますが、負荷抵抗が小さいほど実際の出力電圧が下がってきます。負荷抵抗が 167Ω (12個並列時の入力インピーダンス)のとき、以下のように、

     DF-1905     出力電圧 = 0.77mVpp
  ━━━━━━━━┓ ↓ ┏━━━
   1mVpp ─ 50Ω ─╂──╂─┐
              ┃   ┃167Ω(12回路並列)
   GND(0V) ───╂──╂─┘
  ━━━━━━━━┛   ┗━━━

1mVppの信号が50Ω と167Ω で分圧されるので、1mVppの出力設定値に対して、実際の出力電圧は 1mVpp×167/( 50 + 167 ) = 0.77mVpp となってしまいます。回路が1個だけのときは以下のように

     DF-1905     出力電圧 = 0.975mVpp
  ━━━━━━━━┓ ↓ ┏━━━
   1mVpp ─ 50Ω ─╂──╂─┐
               ┃   ┃2kΩ(1回路)
    GND(0V) ───╂──╂─┘
  ━━━━━━━━┛   ┗━━━

出力電圧は1mVpp×2000/( 50 + 2000 ) = 0.976mVpp となります。このように、この信号発生器はHiZモードですが、出力インピーダンスが大きいので、負荷抵抗によって出力電圧が変動してしまいます。したがって、12個並列にした回路で利得を求める場合、実際の入力電圧は設定値の 0.77倍になっているとして計算をすればいいことになります。

負荷抵抗が分かっている場合は、このようにして計算で実際の出力電圧を求めればいいのですが、負荷抵抗が分からないときは計算できないので、負荷抵抗によって出力電圧が変動しないように、以下のように、DF1905と回路の間にオペアンプによるバッファ回路を入れれるという方法もあります。

     DF-1905       バッファ回路
  ━━━━━━━━┓     │\    出力電圧 = 設定電圧
   1mVpp ─ 50Ω ─╂─┬─┤+ \   ↓   ┏━━━
              ┃  1M  │    >─┬──╂─┐
    GND(0V) ───╂─┤ ┌┤- /   │   ┃167Ω(12回路並列)
  ━━━━━━━━┛  │ ││/     │ ┌╂─┘
                 │ └─────┘ │┗━━━
                 └────────-┘
DF1905の出力電圧範囲は、DCオフセット電圧が最大±5V、信号振幅が最大±10Vppですが、そんな大きな電圧を出力しないのであれば、オペアンプの電源電圧を±15Vとすれば±12V程度の出力電圧が得られます。ただし最大電圧はオペアンプの最大出力電流値で制限されます。オペアンプにLM358(http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01012/)を使ったとき、オペアンプの最大出力電流は10mA程度なので、167Ωの負荷のとき、最大出力電圧は±1.67V程度になります(実際には±2Vは出ると思います)。LM358を使ったときの配線図を以下に示します。このように、DF1905と基板との間にバッファを入れれば、基板側の入力インピーダンスが変わっても信号レベルは変わりません(DF1905の設定値通りになる)。

電源のGND(0V)     +15V(電源)   -15V(電源) 
   │       ┌──┤┌┐┌─┬─┘
   │       │  ┏┷┷┷┷┓│ 
   │     0.1μF  ) LM358 ┃│
   │       │  ┗┯┯┯┯┛│
   │       │   ├┘│├─┘
   │       │   │  │0.1μF
   └───┬-┴── )─ )┴──┬── DF1905(GND)
         │     │  │    1MΩ
         ↓     ↓  └───┴─── DF1905
        基板    基板
        GND    入力

1MΩの抵抗は、DF1905をつないでいないときに、オペアンプの出力電圧が電源電圧まで振り切れるのを防ぐためのものです。0.1μFのコンデンサは電源のバイパスコンデンサで、0.1μF程度の積層セラミックコンデンサ(http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00090/)を最短距離で配線してください。オペアンプの電源電圧は±5Vとしても±1V程度の出力電圧は得られます。オペアンプはNJM072(http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02370/)でもいいです(同じpin配置)。

LM358データシート http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM358.pdf

この回答への補足

丁寧な説明ありがとうございます。非常に理解し易いです。

実際には、36個並列させます。
そのため、36個並列時の入力インピーダンスは56Ωになりますね。
出力は0.53mVpp ですね。

実際の入力電圧は設定値の 0.53倍になっているとして計算をすればいいですね。

>バッファ回路
そんなに難しい回路じゃないので、近いうちに作ってみます。

補足日時:2009/01/29 23:35
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この回答へのお礼

いつもありがとうございます。
お礼覧を借りてまた質問です。すみません。

実験装置を製作しました。(バッファ回路のことではありません)
36個並列させ実験を行ったのですが、うまくいきません。
12個分で行うとそれぞれうまくいくので、原因は電源の供給方法に問題があると思うのですが。
ちなみのすべてのオペアンプには±15Vしていました。
http://www4.uploader.jp/user/isisuke/images/isis …

お礼日時:2009/02/03 10:22

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Qオペアンプの非反転増幅について

オペアンプ初心者です。
電流を計測したく0.01Ωの抵抗にかかる電圧をオペアンプで増幅してPICマイコンでAD変換(10bit)して計測する回路を作っているのですが、オペアンプの増幅がうまくいきませんので質問させてください。

オペアンプはLM358N
電源は5V
非反転増幅回路は抵抗2本のみの基本的なものです。

非反転増幅(100KΩ/430Ω+1)で233倍位で実際にテスターで計ってみたのですが233倍位にはならず1000倍?位になってしまいました・・・100KΩ/10kΩ+1の11倍で試したところ正しく増幅されたので回路はあっていると思うのですが・・・
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以上よろしくお願いします。

オペアンプ初心者です。
電流を計測したく0.01Ωの抵抗にかかる電圧をオペアンプで増幅してPICマイコンでAD変換(10bit)して計測する回路を作っているのですが、オペアンプの増幅がうまくいきませんので質問させてください。

オペアンプはLM358N
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非反転増幅(100KΩ/430Ω+1)で233倍位で実際にテスターで計ってみたのですが233倍位にはならず1000倍?位になってしまいました・・・100KΩ/10kΩ+1の11倍で試したところ正しく増幅されたので回路はあって...続きを読む

Aベストアンサー

>接続方法?は、PWMで電流制限したFETから充電池の+に接続し充電池の-の先に電流検出抵抗
>があります。
>素人の私的に電流検出抵抗は小さい方が良いと勝手に思っているのですが・・・抵抗を大きく
>すると何が変わりますか?

抵抗を大きくした場合影響するのは
 (1) 定電流駆動回路部の動作電圧範囲が減少する。
 (2) 電流検出抵抗の発熱が増える。
の2点です。(1)については実際の回路がわかりませんので正確なことは言えませんが、最大電流
を流したときに検出抵抗に発生する電圧降下が 0.5V 程度以内なら問題ない可能性が高そう
です。回路図を提示していただけば正確な判断が可能です。また、検出抵抗による電圧の
定電流回路の定電流設定値に対する影響は無視してかまわないと思います。
(2)については検出抵抗をRs、検出電流をIsとすれば、発熱量(Watt)はRs×(Is)^2で決まります。1/4Watt程度までなら実用上問題ないでしょう。

上記の(1)、(2)が問題ない場合、

>最大充電電流(測定電流)は1Aまで、単位は1mAで表示するのですが、さすがに1mA単位まで
>正確に出そうと>思っているわけではありません。10mA単位がテスターとほぼ同じ(誤差10mA弱)
>くらいになればと・・・

誤差は10mA弱まで許容できるということですので、以下に抵抗の値と使用可能なオペアンプの
入力オフセット電圧Voffを説明します。

1) 検出抵抗Rs
   最大充電電流で発熱を1/4wattとして、 Rs = (1/4W)/((1A)^2)=0.25 Ω
   の値が使用できる検出抵抗の最大値になります。

2) 許容最大入力オフセット電圧を求める
   ここで、入力オフセット電圧をVoff、フルスケール時の検出電圧(検出抵抗の電圧)をVsF、
  アンプのゲインをKとして、Voffがある時のオペアンプ出力Vo_offは

    Vo_off = (VsF + Voff)×K          (1)

   またVoffがゼロの時のオペアンプ出力Vo_0は

    Vo_0 = VsF×K                   (2)

 オフセット電圧Voffがある時の出力電圧のオフセットが無い時の出力電圧に対する誤差εを

   ε = (1 - Vo_0/Vo_off)×100(%)      (3)

  と定義して、式(3)に式(1)、(2)を代入すると

   ε = (Voff/(VsF + Voff))×100(%)     (4)

  となります。この誤差εが許容誤差以下になる条件、すなわち式(4)より

   ε ≦  (Voff/(VsF + Voff))×100(%)   (5)

 と書けますので、これよりVoffの条件は、

   Voff ≦ VsF×ε/(100-ε)         (6)

 で求まります。ここで フルスケール時の検出電圧VsF=1A×0.25Ω=0.25V、誤差εは
検出電流許容誤差が10mAで、誤差電圧は10mA×0.25Ω=2.5mVより 
ε = (2.5mV/250mV)×100(%) = 1% を式(6)に代入して

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>があります。
>素人の私的に電流検出抵抗は小さい方が良いと勝手に思っているのですが・・・抵抗を大きく
>すると何が変わりますか?

抵抗を大きくした場合影響するのは
 (1) 定電流駆動回路部の動作電圧範囲が減少する。
 (2) 電流検出抵抗の発熱が増える。
の2点です。(1)については実際の回路がわかりませんので正確なことは言えませんが、最大電流
を流したときに検出抵抗に発生する電圧降下が 0.5V 程度以内な...続きを読む

Qオペアンプ/反転増幅器/頭打ち

オペアンプの反転増幅器における特性について質問します。

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オペアンプについて熟知しておらず、曖昧な質問で申し訳ありません。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

>オペアンプには、規定の電源電圧において正常に動作する限界値(出力が飽和する電圧)があると耳にしましたが、どういうことでしょうか?

まさに言われる通り、ある電圧で出力が飽和してしまうってことです。
まず、当然のことながら、オペアンプはかけられた電源電圧以上の電圧を出力することはできませんから、どんなに頑張っても、電源電圧でオペアンプの出力は飽和してしまいます。

実際には、一般的なオペアンプは、電源電圧まで出すことができず、それより低い電圧で出力が飽和してしまいます。
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Qボルテージフォロワの役割がよく分かりません。

ボルテージフォロワは、電流が流れることで寄生抵抗によって電圧値が低下しないようにするために、回路の入力段及び出力段に入れるものであると思いますが、
これを入れるのと入れないのでは具体的にどのような違いが表れるのでしょうか?

オペアンプを使った回路では通常、電流は流れないはずですので、このようなものは必要ないように思うのですが、どのような場合に必要になるのでしょうか?

Aベストアンサー

#1のものです。

ちょっと説明がうまくなかったようです。
ボルテージフォロワを使用するのは、次の段の入力インピーダンスが小さく電流がある程度流れる場合に、信号を元の電圧をそのまま受け渡す際に使用します。
とくに信号源の出力インピーダンスが大きいときは信号源に流れる電流を減らすため、受ける側の入力インピーダンスを大きくする必要があります。
反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができません。(反転増幅回路の入力インピーダンスは信号源と反転入力端子の間の抵抗にほぼ等しい。この抵抗の大きさはさほど大きくできない。)
非反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができます(非反転増幅回路の入力インピーダンスは非反転入力と反転入力のピン間インピーダンスにほぼ等しく、かなり大きな値になる。)が、増幅率が1よりも大きくなってしまいます。
これを元の信号のレベルに下げるために抵抗で分圧してしまうと、分圧に使用した抵抗分出力インピーダンスが増えてしまいます。これでは何のためにオペアンプを入れて電流の影響を減らしたの意味がなくなってしまいます。
元の電圧のまま、次の段に受け渡すにはボルテージフォロワがよいということになります。


次に、#1の補足に対して。
>反転増幅回路と非反転増幅回路は単に反転するかしないかの違いだと思っていたのですが、
>それ以外に特性が異なるのですか?
これは、上でも述べていますが、反転増幅回路と非反転増幅回路は、増幅回路の入力インピーダンスが異なります。
信号源の出力インピーダンスが大きく、電流が流れると電圧が変化してしまような用途では入力インピーダンスを高くできる非反転増幅が有利です。

>・出力インピーダンスとは出力端子とグラウンド間のインピーダンスだと思っていたのですが、それでいくと分圧するということは
>出力インピーダンスを下げることになるのではないのでしょうか?
違います。出力インピーダンスとは信号を発生させている元と入力先との間のインピーダンスを意味します。
出力インピーダンスは信号源から流れる電流による電圧降下の大きさを決定付けます。
オペアンプを使った回路での出力インピーダンスは、理想的な状態ですはゼロになります。
分圧用の抵抗を入れてしまうと、分圧に使用した抵抗のうち信号源と入力先に入っている抵抗分が出力インピーダンスとして寄与していしまいます。

>・それと非反転増幅回路の出力を抵抗などで分圧することで増幅率を1以上にするデメリットを教えて下さい。
これは、何かの勘違いですね。
非反転増幅回路で増幅率を1よりも大きくしたいのなら分圧などする必要はありません。
非反転増幅で増幅率を1以下にしたい場合は、何らかの方法で信号を減衰させる必要があります。ここで分圧を使うのはあまり好ましいことではないということです。

#1のものです。

ちょっと説明がうまくなかったようです。
ボルテージフォロワを使用するのは、次の段の入力インピーダンスが小さく電流がある程度流れる場合に、信号を元の電圧をそのまま受け渡す際に使用します。
とくに信号源の出力インピーダンスが大きいときは信号源に流れる電流を減らすため、受ける側の入力インピーダンスを大きくする必要があります。
反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができません。(反転増幅回路の入力インピーダンスは信号源と反転入力端子の間の抵抗...続きを読む

Qオペアンプ(演算増幅器)について教えて!!

オペアンプの基本原理と理想のオペアンプと現実(実際)のオペアンプについて教えてください!!実際実験をしたら入力電圧を2倍3倍にしても出力電圧はある程度一定の電圧で、飽和状態になってしまいます。これはどうしてなのでしょうか?『負帰還』と何なのでしょうか?もし100倍の電圧を出力でするにはどのようなことに注意しなければならないのでしょうか?困ってます。どうかわかる方、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

この辺の話は、大学のアナログ電子回路の教科書には必ず載っていますので、私の説明がわかりづらい点は書籍をご参照ください。

>オペアンプの基本原理と理想のオペアンプと現実(実際)のオペアンプについて教えてください

オペアンプとは、簡単にいうと非常に大きな増幅率を持つ増幅器です。
理想的なオペアンプは、増幅率無限大、入力インピーダンス無限大、出力インピーダンス0の特性をもちます。
実際のオペアンプはここまでの性能はないのですが、今回の話のレベルだと理想オペアンプとみなしていいです。そう近似した理論を使うと、いろいろ便利な回路ができます。演算増幅器と呼ばれる理由はここに関係があります。

>実際実験をしたら入力電圧を2倍3倍にしても出力電圧はある程度一定の電圧で、飽和状態になってしまいます。

単体での増幅率は非常に大きいのですぐに飽和してしまいます。電源電圧以上の出力は回路上出せないので。
>負帰還』と何なのでしょうか?
出力端子と入力端子を抵抗Rbで接続することで、見かけの増幅率は小さくなります。これが負帰還です。この方法の長所は、増幅率が入出力間の抵抗値Rbや入力端子に繋いだ抵抗Raで決まるある特定の値となる点です(前述の理論を使用)。

>もし100倍の電圧を出力でするにはどのようなことに注意しなければならないのでしょうか?

簡単に言うと、抵抗値Rb:Ra=100:1にすればよいです。もちろん精度や安定性を求めると温度特性やらオフセット電圧やらのアナログ回路特有のややこしい話が出てきます。
ご参考になれば幸いです。

この辺の話は、大学のアナログ電子回路の教科書には必ず載っていますので、私の説明がわかりづらい点は書籍をご参照ください。

>オペアンプの基本原理と理想のオペアンプと現実(実際)のオペアンプについて教えてください

オペアンプとは、簡単にいうと非常に大きな増幅率を持つ増幅器です。
理想的なオペアンプは、増幅率無限大、入力インピーダンス無限大、出力インピーダンス0の特性をもちます。
実際のオペアンプはここまでの性能はないのですが、今回の話のレベルだと理想オペアンプとみなしていい...続きを読む

Q電気・電子回路のバッファについて

電気回路にバッファというものがありますが、これはどのような働きをしているのですか?(74LS~ とか) 安定化のためにあるようですが…
詳しく教えて頂けませんでしょうか。

Aベストアンサー

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1や0に対応する電圧)の電圧レベル調整・波形整形、が目的で
1)と2)はファンアウト増やす機能です。出力のタイプはオープンコレクター(オープンドレイン)、3ステート、単にファンアウトが大きいものがあります。
入力用バッファーでは、1)雑音や論理レベルが明確でないデジタル信号の波形整形(論理1と論理0の明確な信号に再生)、2)後続の回路の負荷(ファンイン)を減らして前置回路への影響を少なくする。
といった目的で使われ、主に入力電圧振幅に対して出力電圧にヒステリシス特性を持つシュミット回路が採用されています。

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1...続きを読む

Q可変抵抗器には何故足が3本あるのでしょうか?

基本的な部分で理解できません。

Aベストアンサー

http://www.ops.dti.ne.jp/~ishijima/sei/letselec/letselec7.htm

両端の抵抗値は変わりません。両端と中心の端子の間の抵抗値が変わるようです。


+----+----+
4Ω 4Ω
両端は8Ω 中心と両端は4Ω4Ω

可変抵抗をまわして左にする
++--------+
0Ω 8Ω
両端は8Ω 中心と両端は0Ω8Ω

可変抵抗をまわして右にする
+--------++
8Ω 0Ω
両端は8Ω 中心と両端は8Ω0Ω

QCR発振回路の周波数の決め方

現在CR発振回路を製作し、ある周波数で発振させた時の動作を記録しレポートとしてまとめようと取り組んでいるところです。

そこで疑問になったのが周波数の決め方なのですが
書物やサイトで調べたところいろいろな求め方を見ることができました。
回路が違うので求め方も変わるとは思うのですが、素人の私では何が正しいか分からなかった為質問させて頂いたところです。
今回見つける事が出来た回路や式を載せてみたいと思います。
回路はAAで書くので見づらくなりますが雰囲気をつかんでいただければと思います。

その1

  IC1   C    Rp    IC2
┌--|>○---||-----□---|>○--┐
|           |            |
|            □R        |
|           |           |
└---------------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Cはコンデンサです。
□:R,Rpは抵抗です。RpはIC保護用でCRの値には関係ないみたいです。
縦に入っている抵抗は、CとRpの間から繋がっています。

この回路の式は
f=1/(2.2*C*R)
でした。

その2
  Rt
┌---□----┐
| IC1    |     IC2 
|--|>○---------|>○--┐
| Ct                 |
└--||-------------------┘

|>○:IC1,IC2はインバータのつもりです。74HC04を使用予定としています。
||:Ctはコンデンサです。
□:Rtは抵抗です。
この回路の式は
T=-Ct*Rt(ln*(Vth/(Vdd+Vth))+ln((Vdd-Vth)/(2Vdd+Vth)))
です。

どちらもCR発振回路のようなのですが求め方が違いました。
どちらも合っているとは思うのですが、幾ら調べても類似したものが見つけることが出来なくて少々不安になっています。

その1は以下のサイトより
http://www.hobby-elec.org/ckt29.htm

その2は
トランジスタ技術SPECIAL,No.90,2005SPRING

からです。
どちらでも大丈夫?または類似した内容が記載されている書物やサイトを教えていただけないでしょうか。
疑っていたら学習は進まないのはわかりますが、間違った知識は学びたくなかったのです。
ぜひご回答よろしくお願いします。

現在CR発振回路を製作し、ある周波数で発振させた時の動作を記録しレポートとしてまとめようと取り組んでいるところです。

そこで疑問になったのが周波数の決め方なのですが
書物やサイトで調べたところいろいろな求め方を見ることができました。
回路が違うので求め方も変わるとは思うのですが、素人の私では何が正しいか分からなかった為質問させて頂いたところです。
今回見つける事が出来た回路や式を載せてみたいと思います。
回路はAAで書くので見づらくなりますが雰囲気をつかんでいただければと思...続きを読む

Aベストアンサー

2番目の回路の発振周期の式は以下が正しいのでは?
   T = Ct*Rt*ln{ ( Vdd + Vth )*( 2*Vdd - Vth )/Vth/( Vdd - Vth ) } --- (1)
普通、Vth ≒ Vdd/2 なので
   T ≒ Ct*Rt*ln(9) ≒ 2.2*Ct*Rt
となります [1]。どうして式(1)になるのかは計算できますがそこまで知りたいですか?

2番目の回路の場合、IC1の入力に、電源電圧を越える電圧が過渡的にかかるので、以下のように保護抵抗 Rp (10kΩ~100kΩ)を入れたほうがいいです。

 ┌───┬─ Ct ─┐
 Rp    Rt      │
 └┤>○┴┤>○-┴─ _ ̄_
   IC1    IC2

他にも、シュミット入力のインバータ(HC14)を1個使った発振回路 [2] もあります。発振回路については過去の質問 [3] の回答が参考になると思います。

[1] 矩形波発振器(2) http://www.hobby-elec.org/ckt29.htm
[2] 矩形波発振器(1) http://www.hobby-elec.org/ckt13.htm
[3] 発振回路、RC積分回路 http://sanwa.okwave.jp/qa3486230.html

2番目の回路の発振周期の式は以下が正しいのでは?
   T = Ct*Rt*ln{ ( Vdd + Vth )*( 2*Vdd - Vth )/Vth/( Vdd - Vth ) } --- (1)
普通、Vth ≒ Vdd/2 なので
   T ≒ Ct*Rt*ln(9) ≒ 2.2*Ct*Rt
となります [1]。どうして式(1)になるのかは計算できますがそこまで知りたいですか?

2番目の回路の場合、IC1の入力に、電源電圧を越える電圧が過渡的にかかるので、以下のように保護抵抗 Rp (10kΩ~100kΩ)を入れたほうがいいです。

 ┌───┬─ Ct ─┐
 Rp    Rt      │
 └┤>○┴┤>○-┴─ ...続きを読む

Q遮断周波数のゲインがなぜ-3dBとなるのか?

私が知っている遮断周波数の知識は・・・
遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
<遮断周波数の定義>
出力電力が入力電力の1/2となる周波数を指す。
電力は電圧の2乗に比例するので
Vout / Vin = 1 / √2
となるので
ゲインG=20log( 1 / √2 )=-3dB
となる。

ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
となるのでしょうか?
定義として見るにしてもなぜこう定義するのか
ご存じの方いらっしゃいましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

>ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
>となるのでしょうか?
>定義として見るにしてもなぜこう定義するのか

端的に言えば、
"通過するエネルギー"<"遮断されるエネルギー"
"通過するエネルギー">"遮断されるエネルギー"
が、変わる境目だからです。

>遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
これは、少々誤解を招く表現です。
減衰自体は"遮断周波数"に至る前から始まります。(-3dBに至る前に、-2dBとか、-1dBになる周波数があります)

Q実際の非反転増幅器の出力インピーダンスの導出過程を教えてください

実際のopアンプを使用した非反転増幅器の出力インピーダンスはどうやって導出すれば良いのでしょうか?
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4654272.html
こちらの質問を参考に出力インピーダンスを算出してみたところ、一向にテキストと同じ式になりません。
テキストには、出力インピーダンス:
       Zout=(1+Rf/R1)Zo/Avo
       Zo:OPアンプ単体の出力インピーダンス
       Rf:フィードバック側の抵抗,R1:反転入力側の抵抗
       Avo:電圧利得
ご指導よろしくお願いします。

Aベストアンサー

「こちらの質問」のANo.2です。
「こちらの質問」は入力インピーダンスの話で、出力インピーダンスではありません。添付図に導出方法を途中まで書きました。Zout = (1+Rf/R1)*Zo/Avo というのは近似です。Avo がどういう場合にそうなるか考えてみてください(Avoは非常に大きな数値です)。


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