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  1. オペアンプについて 電子回路 2010/12/17

  2. 基本構成 G= V2 / V1 = –μ / (1+ μβ) 負帰還の原理 • Vi • V2 • V1 • + • –μ • β • ループ利得:μβ >> 1 • 帰還率のみでゲイン決定 • μ・・・・開ループ利得 • G・・・・閉ループ利得 • β・・・・帰還率 • μβ・・・・ループ利得 • 利得安定 • 歪み低減

  3. オペアンプ(Operational Amplifier) 高利得の増幅器(開ループゲイン100dB以上) 演算増幅器 • 増幅回路,各種演算回路に利用 • ・増幅回路 • 回路構造および特性 • ・演算回路 SPICEシミュレーション

  4. オペアンプ記号 理想特性 + - 回路記号および理想特性 • +Vcc • 電源端子は省略化 • 非反転(正相)入力 • 出力 • 反転(逆相)入力 • –Vcc + • Ad • AdVid • Vid - • 正相入力と逆相入力の電位差 • Ad = ∞ • 利得は∞

  5. 計算の簡略化 オペアンプは負帰還をかけて使用 理想特性 • 回路特性は,外部素子のみで決定 • Z2 • Z1 • ii • V1 - • ∞ • Vo • Vi + • Vo = –AdVi • Ad→ ∞, Vo 有限より Vi→ 0 • 解析の簡略化 • 高い入力インピーダンス → ii = 0

  6. 増幅回路 • 反転増幅回路 • i2 • R2 = 10k • i1 • R1 = 1k • V1 - • Vo • 0 + • 利得 G= ーR2 / R1 • SPICEシミュレーション

  7. 増幅回路(波形) • 反転増幅回路 • 出力 • 入力 • Gain 20dB

  8. 周波数特性 • ・オペアンプの差動利得はローパス特性 • ・ゲインバンド幅(GBW)が一定 遮断周波数fc(-3dB) ×ゲイン • R2可変 • i2 • i1 • R1 =1k • V1 - • ∞ • Vo • 0 + • 利得 G= ーR2 / R1 • GBW=10MHzの場合(SPICE)

  9. 周波数特性 • GBW = 10MHz • ゲイン大・・・バンド幅 狭 • ゲイン小・・・バンド幅 広

  10. 増幅回路 • 非反転増幅回路 • V1 + • Vo • 0 - • i2 • R1 =1k • R2 =9k • 利得 G= 1 + R2 / R1 • SPICEシミュレーション

  11. 増幅回路(波形) • 非反転増幅回路 • 出力 • 入力 • Gain 20dB

  12. 積分回路 出力は,V1の時間積分 演算回路 • C1 =1n (1000pF) • i1 • R1 =1k • V1 - • Vo • 0 + • Vo = ー1/(CR)∫V1dt

  13. 演算回路(波形) • 積分回路 • 入力 • 出力 • 時間積分結果を反転出力

  14. 演算回路 • 加算回路 • V3 • i3 • R3 = 1k • Rf =2k • if • V2 • i2 • R2 = 1k • V1 - • Vo • R1 = 1k • i1 + • Vo = -Rf(V1 / R1+ V2 / R2 + V3 / R3 ) • SPICEシミュレーション

  15. 演算回路(波形) • 加算回路 • 出力 • 入力 • 入力の電圧を加算

  16. 演算回路 • 減算回路 • R2 =2k • R1 =1k • V1 - • Vo • V2 + • R3 =1k • R4 =2k R2 / R1=R4 / R3 • Vo = - R2 / R1 (V1 - V2 ) • SPICEシミュレーション

  17. 演算回路(波形) • 減算回路 • 出力 • V1 • V2 • - 2×( V1 - V2 )

  18. オペアンプ(Operational Amplifier) 様々な使用法がある まとめ • ・増幅回路 • 反転,非反転増幅 • PSpice • ・演算回路 • 積分,加算,減算 • 周波数特性・・・・遮断周波数×ゲインが一定