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電気量のコンバーター
電圧と電流は基本的な電気量です。 要件に応じて、相互に変換できます。 Voltage to Current Converter およびCurrent to Voltage Converter は、このような変換に役立つ2つの回路です。 これらは、オペアンプの線形アプリケーションでもあります。 この章では、それらについて詳しく説明します。
電圧電流変換器
電圧から電流へのコンバータ*または VからIへのコンバータ*は、入力として電流を取り、出力として電圧を生成する電子回路です。 このセクションでは、オペアンプベースの電圧/電流コンバータについて説明します。
オペアンプベースの電圧電流変換器は、非反転端子に電圧が印加されると出力電流を生成します。 オペアンプベースの電圧電流変換器の*回路図*を次の図に示します。
上記の回路では、入力電圧$ V _ \ {i} $がオペアンプの非反転入力端子に印加されています。 *仮想ショートの概念*によれば、オペアンプの反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧に等しくなります。 したがって、オペアンプの反転入力端子の電圧は$ V _ \ {i} $になります。
反転入力端子のノードの*ノード方程式*は-
\ frac \ {V_i} \ {R_1} -I _ \ {0} = 0
=> I _ \ {0} = \ frac \ {V_t} \ {R_1}
したがって、電圧/電流コンバータの*出力電流* $ I _ \ {0} $は、その入力電圧$ V _ \ {i} $と抵抗$ R _ \ {1} $の比率です。
上記の式を次のように書き直すことができます-
\ frac \ {I_0} \ {V_i} = \ frac \ {1} \ {R_1}
上記の式は、出力電流$ I _ \ {0} $と入力電圧$ V _ \ {i} $の比を表し、抵抗の逆数$ R _ \ {1} $に等しくなります。 $ I _ \ {0} $および入力電圧$ V _ \ {i} $は Transconductance として呼び出されます。
回路の出力と入力の比率はゲインと呼ばれます。 したがって、電圧/電流コンバータのゲインは相互コンダクタンスであり、抵抗の逆数$ R _ \ {1} $に等しくなります。
電流電圧コンバータ
電流から電圧へのコンバータ*または IからVへのコンバータ*は、入力として電流を取り、出力として電圧を生成する電子回路です。 このセクションでは、オペアンプベースの電流電圧コンバータについて説明します。
オペアンプベースの電流電圧コンバータは、電流が反転端子に印加されると出力電圧を生成します。 オペアンプベースの電流電圧コンバータの*回路図*を次の図に示します。
上記の回路では、オペアンプの非反転入力端子はグランドに接続されています。 つまり、非反転入力端子にゼロボルトが印加されます。
- 仮想ショートコンセプト*によれば、オペアンプの反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧に等しくなります。 したがって、オペアンプの反転入力端子の電圧はゼロボルトになります。
反転端子のノードの*ノード方程式*は-
-I _ \ {i} + \ frac \ {0-V_0} \ {R_f} = 0
-I _ \ {i} = \ frac \ {V_0} \ {R_f}
V _ \ {0} =-R _ \ {t} I _ \ {i}
したがって、電流/電圧コンバータの*出力電圧* $ V _ \ {0} $は、フィードバック抵抗$ R _ \ {f} $と入力電流$ I _ \ {t} $の（負の）積です。 。 出力電圧$ V _ \ {0} $が*負の符号*を持っていることに注目してください。これは、入力電流と出力電圧の間に180 ^ 0 ^の位相差があることを示しています。
上記の式を次のように書き直すことができます-
\ frac \ {V_0} \ {I_i} =-R _ \ {f}
上記の式は、出力電圧$ V _ \ {0} $と入力電流$ I _ \ {i} $の比を表し、フィードバック抵抗の負の値$ R _ \ {f} $に等しくなります。 出力電圧$ V _ \ {0} $と入力電流$ I _ \ {i} $の比率は、*トランス抵抗*と呼ばれます。
回路の出力と入力の比率は「ゲイン」と呼ばれます。 したがって、電流/電圧コンバータのゲインはそのトランス抵抗であり、（負の）フィードバック抵抗$ R _ \ {f} $と等しくなります。
