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2010年10月18日 (月)

OPアンプの使い方のはなし

OPアンプの使い方とは
大きく分けて、反転型( Invert)と非反転型(Non-Invert)があります。直感的な使い方を書いてみます。Opamp昔読んだ本で、いちばん判りやすかったのが右の図の説明です。
ハード的には
OPアンプは正負両電源を前提として考えています。
 反転型は入力の+端子を接地して使います。(正確には抵抗で接地する場合が多い)この場合下のシーソーの図のように R1と R2 の接続されたー入力がシーソーの支点となります。
 OPアンプは正常に動作している時は+入力とー入力があたかも接続されている(イマジナリーショート)と考えられますので、+入力が接地していることからも判りやすい考え方だと思います。
 入力に Vin を加えると出力は Vin x (-R2)/R1 となり、R1と R2の比で出力が決まります。またこのときにシーソーの図からも明らかの様に反転して負の出力となります。例えば R1 = 1k ,R2=2k Vin = 1V のとき出力は Vo = 1V x ( -2k)/1k = -2V となります。
 非反転型は R1のR2と反対側を設置します。入力は + 入力で行います。シーソーの図では接地されたいちばん端が支点となります。入力された信号は (R1+R2)/R1 の大きさに増幅され、この回路では理論的に増幅度は1倍以上になります。シーソーの図からも明らかなように入力信号と出力信号は同相信号となります。例えば R1 = 1k ,R2=2k Vin = 1V のとき出力は Vo = 1V x ( 1k+2k)/1k = 3V となります。
 注意すべき点は、反転増幅回路は出力が負になりますので、正負両電源が必要です。単電源で使用できるOPアンプを使う場合は接地すべき点を、電源電圧の1/2の電圧に設定することで反転増幅回路を使うことが出来ます。この1/2の電圧にする回路にはデカップリングコンデンサーなどをつけてノイズや負荷変動に対して安定にする必要があります。
 反転回路は非反転回路よりも入力が接地されるので、比較的高い周波数まで使えます。OPアンプの周波数特性表も反転・非反転で異なった特性表を載せている場合が多いです。
ソフト的には
 昔はOPアンプというと±12Vで使うもの...と思っていましたが、最近はレールツーレールOPアンプなど低い電圧をフルに使えるものが増えてきましたので、5Vのマイコンなどと直接接続できて便利なものが増えています。

参考書----------------------------------------------------

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