オペアンプ-アプリケーション
回路は linear、入力と出力の間に線形関係が存在する場合。同様に、回路はnon-linear、入力と出力の間に非線形の関係が存在する場合。
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
- ボルテージフォロワー
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、増幅されたバージョンを出力として生成します。このアンプは、入力を増幅するだけでなく、入力を反転（符号を変更）します。
ザ・ circuit diagram 反転増幅器の特性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と等しいことに注意してください。物理的には、これら2つの端子間に短絡はありませんがvirtually、彼らは short お互いに。
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。
による virtual short concept、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。
ザ・ nodal equation この端末のノードは以下のようになります−
$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$
$$ => \ frac {-V_i} {R_1} = \ frac {V_0} {R_f} $$
$$ => V_ {0} = \ left（\ frac {-R_f} {R_1} \ right）V_ {t} $$
$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {-R_f} {R_1} $$
出力電圧$ V_ {0} $と入力電圧$ V_ {i} $の比率は、増幅器の電圧ゲインまたはゲインです。したがって、gain of inverting amplifier $-\ frac {R_f} {R_1} $と同じです。
反転増幅器のゲインは negative sign。それは180が存在することを示す0の入力と出力の間の位相差を。
非反転アンプ
非反転増幅器は、非反転端子を介して入力を受け取り、その増幅されたバージョンを出力として生成します。名前が示すように、このアンプは、出力の符号を反転または変更することなく、入力を増幅するだけです。
ザ・ circuit diagram 非反転増幅器の特性を次の図に示します。
上記の回路では、入力電圧$ 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。
を使用して voltage division principle、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。
$$ => V_ {1} = V_ {0} \ left（\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right）$$
による virtual short concept、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。
$$ => V_ {1} = V_ {i} $$
$$ => V_ {0} \ left（\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right）= V_ {i} $$
$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {R_1 + R_f} {R_1} $$
$$ => \ frac {V_0} {V_i} = 1 + \ frac {R_f} {R_1} $$
ここで、出力電圧$ V_ {0} $と入力電圧$ V_ {i} $の比率または電圧ゲインまたは gain of the non-inverting amplifier $ 1 + \ frac {R_f} {R_1} $と同じです。
非反転増幅器のゲインは、 positive sign。入力と出力の間に位相差がないことを示します。
ボルテージフォロワー
A voltage followerは、入力電圧に追従する出力を生成する電子回路です。これは、非反転アンプの特殊なケースです。
フィードバック抵抗の値$ R_ {f} $をゼロオーム、（または）抵抗の値1を無限大オームと見なすと、非反転増幅器は電圧フォロワになります。ザ・circuit diagram ボルテージフォロワの特性を次の図に示します。
上記の回路では、入力電圧$ 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。
による virtual short concept、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、電圧フォロワの出力電圧$ V_ {0} $は、その入力電圧$ V_ {i} $に等しくなります。
したがって、 gain of a voltage follower 電圧フォロワの出力電圧$ V_ {0} $と入力電圧$ V_ {i} $の両方が同じであるため、は1に等しくなります。