オペアンプの出力電圧、利得計算
ここではオペアンプの基礎と回路方程式の解き方を紹介します。
教科書には記載されていない公式もあるので、是非最後までご覧ください。
また当サイトでは様々な回路方程式の解き方も紹介しています。
オペアンプとは
そもそもオペアンプとは入力電圧に対して
数百～数千倍の電圧を出力できる素子のことです。
例えば、単三電池一つあたり3Vです。
この電圧をオペアンプで増幅することで
電圧を100Vまで大きくする
などができます。
オペアンプの考え方
オペアンプの回路方程式を解くときに注意しなければならないのは
オペアンプをナレータ・ノレータモデルで考える
ということです。
「ナレータ」は
⓪
の記号を使い、電流・電圧が共に0を表します。
一方「ノレータ」は
任意の電流・電圧を表します。
よって、上図の回路をナレータ・ノレータモデルにより
等価回路を作成します。
（教材などにも記載されていると思うので探してみてください）
オペアンプの回路方程式
それではオペアンプの回路方程式を解いていきましょう。
ナレータには電流が流れないので
I1=I2 ・・・①
が成り立ちます。
また、ナレータの電圧をVnとおき「分圧」を考えると
Vn＝(R1V0+R2V1)/(R1+R2)
という式が成り立ちます。
ナレータの電圧も０なので
(R1V0+R2V1)/(R1+R2)＝０ ・・・②
となります。
これ、なかなか参考書にも載ってないのでオススメです。
よって②式をV0について解くと
V0=―（R2/R1）Vi
と求めることができ
抵抗値を変化させることで
入力電圧の逆相の電圧を
出力側で得ることができる
と分かりますね。
単三電池3Vを100Vにしたければ
R2/R1＝33.3の比になるように抵抗を準備すればOKです。
この解き方ですが、反転増幅回路と非反転増幅回路の両方で使えます。
今回は反転増幅回路のみですが、非反転増幅回路の回路方程式も解いてみてください。
以上「オペアンプ回路方程式と基礎」でした。
特にオペアンプの分圧の式は悪用厳禁です。
知ってる人しか知らないですし
使いこなせるとオペアンプの回路方程式基礎問題は余裕で解けるようになります。
分からない箇所があればTwitterからDM飛ばしてもらって構いません。
また、こんな回路の解き方が知りたいよという意見もありましたらご意見頂けると幸いです。
お疲れ様でした。