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オペアンプアプリケーション
入力と出力の間に線形関係が存在する場合、回路は「線形」と呼ばれます。 同様に、入力と出力の間に非線形の関係がある場合、回路は「非線形」と呼ばれます。
オペアンプは、線形アプリケーションと非線形アプリケーションの両方で使用できます。 以下は、オペアンプの基本的なアプリケーションです-
- 反転増幅器
- 非反転アンプ
- 電圧フォロワー
この章では、これらの基本的なアプリケーションについて詳しく説明します。
反転増幅器
反転増幅器は、抵抗$ R _ \ {1} $を介して反転端子から入力を受け取り、出力として増幅バージョンを生成します。 この増幅器は、入力を増幅するだけでなく、それを反転します（符号を変更します）。
反転増幅器の*回路図*を次の図に示します-
オペアンプの場合、反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧に等しいことに注意してください。 物理的には、これら2つの端末間にショートはありませんが、事実上、それらは互いに*ショート*にあります。
上記の回路では、非反転入力端子はグランドに接続されています。 これは、オペアンプの非反転入力端子にゼロボルトが印加されることを意味します。
- バーチャルショートコンセプト*によれば、オペアンプの反転入力端子の電圧はゼロボルトになります。
この端末のノードでの*ノード方程式*は以下に示すとおりです-
\ frac \ {0-V_i} \ {R_1} + \ frac \ {0-V_0} \ {R_f} = 0
=> \ frac \ {-V_i} \ {R_1} = \ frac \ {V_0} \ {R_f}
=> V _ \ {0} = \ left（\ frac \ {-R_f} \ {R_1} \ right）V _ \ {t}
=> \ frac \ {V_0} \ {V_i} = \ frac \ {-R_f} \ {R_1}
出力電圧$ V _ \ {0} $と入力電圧$ V _ \ {i} $の比率は、アンプの電圧ゲインまたはゲインです。 したがって、*反転増幅器*のゲインは、$-\ frac \ {R_f} \ {R_1} $に等しくなります。
反転増幅器のゲインには、*負の符号*があることに注意してください。 入力と出力の間に180 ^ 0 ^の位相差があることを示しています。
非反転アンプ
非反転増幅器は、非反転端子を介して入力を受け取り、出力として増幅バージョンを生成します。 名前が示すように、このアンプは出力の符号を反転または変更することなく、入力を増幅するだけです。
非反転増幅器の*回路図*を次の図に示します-
上記の回路では、入力電圧$ V _ \ {i} $がオペアンプの非反転入力端子に直接印加されます。 したがって、オペアンプの非反転入力端子の電圧は$ V _ \ {i} $になります。
- 分圧原理*を使用することにより、以下に示すようにオペアンプの反転入力端子の電圧を計算できます-
=> V _ \ {1} = V _ \ {0} \ left（\ frac \ {R_1} \ {R_1 + R_f} \ right）
- 仮想ショートコンセプト*によれば、オペアンプの反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧と同じです。
=> V _ \ {1} = V _ \ {i}
=> V _ \ {0} \ left（\ frac \ {R_1} \ {R_1 + R_f} \ right）= V _ \ {i}
=> \ frac \ {V_0} \ {V_i} = \ frac \ {R_1 + R_f} \ {R_1}
=> \ frac \ {V_0} \ {V_i} = 1 + \ frac \ {R_f} \ {R_1}
これで、出力電圧$ V _ \ {0} $と入力電圧$ V _ \ {i} $の比率、または非反転増幅器の電圧ゲインまたは*ゲインは、$ 1 + \ frac \ {R_f}に等しくなります。 \ {R_1} $。
非反転アンプのゲインには*正符号*が付いていることに注意してください。 入力と出力の間に位相差がないことを示しています。
電圧フォロワー
- ボルテージフォロア*は、入力電圧に追従する出力を生成する電子回路です。 これは非反転アンプの特殊なケースです。
フィードバック抵抗の値$ R _ \ {f} $をゼロオーム、（または）抵抗値1を無限オームと考えると、非反転アンプは電圧フォロワーになります。 ボルテージフォロアの*回路図*は、次の図に示されています-
上記の回路では、入力電圧$ V _ \ {i} $がオペアンプの非反転入力端子に直接印加されます。 したがって、オペアンプの非反転入力端子の電圧は$ V _ \ {i} $に等しくなります。 ここで、出力はオペアンプの反転入力端子に直接接続されています。 したがって、オペアンプの反転入力端子の電圧は$ V _ \ {0} $に等しくなります。
- 仮想ショートコンセプト*によれば、オペアンプの反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧と同じです。
=> V _ \ {0} = V _ \ {i}
したがって、ボルテージフォロワの出力電圧$ V _ \ {0} $は、その入力電圧$ V _ \ {i} $と等しくなります。
したがって、電圧フォロワーの出力電圧$ V _ \ {0} $と入力電圧$ V _ \ {i} $の両方が同じであるため、電圧フォロワーの*ゲインは1に等しくなります。
