オペアンプの基本
オペアンプは、オペアンプとも呼ばれ、さまざまな線形、非線形、および数学演算を実行するために使用できる集積回路です。オペアンプはdirect coupled high gain amplifier。AC信号とDC信号の両方でオペアンプを操作できます。この章では、オペアンプの特性とタイプについて説明します。
オペアンプの構築
オペアンプは、差動アンプ、レベルトランスレータ、および出力段で構成されています。差動アンプはオペアンプの入力段に存在するため、オペアンプはtwo input terminals。それらの端子の1つはと呼ばれますinverting terminal もう1つは non-inverting terminal。端子には、それぞれの入力と出力の間の位相関係に基づいて名前が付けられています。
オペアンプの特性
オペアンプの重要な特性またはパラメータは次のとおりです。
- 開ループ電圧利得
- 出力オフセット電圧
- 同相信号除去比
- スルーレート
このセクションでは、以下に示すように、これらの特性について詳しく説明します。
開ループ電圧利得
オペアンプの開ループ電圧ゲインは、フィードバックパスのない差動ゲインです。
数学的には、オペアンプの開ループ電圧ゲインは次のように表されます。
$$ A_ {v} = \ frac {v_0} {v_1-v_2} $$
出力オフセット電圧
差動入力電圧がゼロのときにオペアンプの出力に存在する電圧は、次のように呼ばれます。 output offset voltage.
同相信号除去比
同相信号除去比（CMRR）オペアンプの）は、閉ループ差動ゲイン$ A_ {d} $とコモンモードゲイン$ A_ {c} $の比率として定義されます。
数学的には、CMRRは次のように表すことができます。
$$ CMRR = \ frac {A_ {d}} {A_ {c}} $$
オペアンプのコモンモードゲイン$ A_ {c} $は、コモンモード出力電圧とコモンモード入力電圧の比率であることに注意してください。
スルーレート
オペアンプのスルーレートは、ステップ入力電圧による出力電圧の最大変化率として定義されます。
数学的には、スルーレート（SR）は次のように表すことができます。
$$ SR = Maximum \：of \：\ frac {\ text {d} V_ {0}} {\ text {d} t} $$
ここで、$ V_ {0} $は出力電圧です。一般に、スルーレートは$ V / \ mu \：Sec $または$ V / m \：Sec $のいずれかで測定されます。
オペアンプの種類
オペアンプは、2つの入力と1つの出力を持つ三角形の記号で表されます。
オペアンプには次の2つのタイプがあります。 Ideal Op-Amp そして Practical Op-Amp。
それらは以下のように詳細に議論されます-
理想的なオペアンプ
理想的なオペアンプは理論上のみ存在し、実際には存在しません。ザ・equivalent circuit 理想的なオペアンプの特性を下の図に示します-
アン ideal op-amp 以下の特性を示します-
入力インピーダンス$ Z_ {i} = \ infty \ Omega $
出力インピーダンス$ Z_ {0} = 0 \ Omega $
開ループ電圧ゲイン$ A_ {v} = \ infty $
（差動）入力電圧$ V_ {i} = 0V $の場合、出力電圧は$ V_ {0} = 0V $になります。
帯域幅は infinity。つまり、理想的なオペアンプは、減衰することなく任意の周波数の信号を増幅します。
同相信号除去比 (CMRR) です infinity。
スルーレート (SR) です infinity。つまり、理想的なオペアンプは、入力ステップ電圧に応答して即座に出力に変化をもたらします。
実用的なオペアンプ
実際には、オペアンプは理想的ではなく、製造中のいくつかの欠陥のために理想的な特性から逸脱しています。ザ・equivalent circuit 実用的なオペアンプの概要を次の図に示します。
A practical op-amp 以下の特性を示します-
入力インピーダンス、$ Z_ {i} $の順 Mega ohms。
出力インピーダンス、$ Z_ {0} $の順 few ohms.。
開ループ電圧ゲイン、$ A_ {v} $は high。
実用的なオペアンプを選ぶときは、以下の条件を満たすかどうかを確認する必要があります。
入力インピーダンス$ Z_ {i} $はできるだけ高くする必要があります。
出力インピーダンス、$ Z_ {0} $は可能な限り低くする必要があります。
開ループ電圧ゲイン、$ A_ {v} $は可能な限り高くする必要があります。
出力オフセット電圧は可能な限り低くする必要があります。
動作帯域幅は可能な限り高くする必要があります。
CMRRは可能な限り高くする必要があります。
スルーレートは可能な限り高くする必要があります。
Note − IC 741オペアンプは、最も人気があり実用的なオペアンプです。