#electronics-entry-area .electronics-theme-movie-box .electronics-theme-movie-box-txt > a:hover, #electronics-entry-area .electronics-theme-movie-box .electronics-theme-movie-box-txt > a:focus { margin-top: 20px; text-align: center; #electronics-theme-nav .electronics-theme-nav-list li { color: #333; @media (min-width: 768px) {
#electronics-theme-nav .electronics-theme-nav-list-wrap { } right: 19px; top: 2px; } height: 8px; } background-color: #e6ecef; padding: 3px 8px; $('#electronics-theme-nav').find('a').each(function () { } #electronics-entry-area .tbl-scroll { #electronics-entry-area .img-box-01 { line-height: 1.2; } オペアンプは高い電圧利得を持つ増幅器ですが、オペアンプ単体で増幅を行うことは殆どありません。 content: ""; } margin: 0 0 30px -2.92%; flex-wrap: wrap; order: 1; @media (min-width: 768px) { -webkit-order: 2; } } padding: 16px 0; var $nowLocation = location.pathname; width: 48%; padding: 0; padding: 0; $("html, body").animate({scrollTop:position}, speed, "swing"); background: url(/documents/11401/226797/icon_window.png/694a4b7f-721d-4c47-99c5-7c778a8d08bd?t=1528191366320) 0 0 no-repeat; top: 1px; bottom: -2px;
padding: 0 10px 0 15px; background-color: #e6ecef; #electronics-entry-area .electronics-ttl-wrap { font-size: 12px; transform: rotate(45deg); padding: 22px; padding: 10px 10px 10px 30px; margin: 0; if ($(this).next().is(':hidden')) { } else { margin-top: 0; color: #333; padding-top: 50%; 電源や増幅回路などは、多くの場合、負帰還増幅回路で構成されています。負帰還(negative feedback)とは、出力の一部を入力に逆相で戻すことをいいます。帰還がうまくいかないときに、応答が不安定になり、最悪の場合、発振することがあります。, このために必要な知識は、(1)位相の遅れ回路と進み回路(2)オペアンプの基本特性(3)帰還回路の利得(ゲイン)と位相との関係(4)一巡伝達関数(5)安定判別(6)位相補償です。, 回路は、抵抗、キャパシタ、インダクタの受動部品とICやトランジスタなどの能動部品の組み合わせで構成されます。このうち、多くは、抵抗とキャパシタとの組み合わせです。, 図1は、抵抗とキャパシタの最も簡単な組み合わせ回路で、(a)は、積分回路または遅れ回路といい、(b)は、微分回路または進み回路といいます。これらは、抵抗とキャパシタ1組で構成されており、1次遅れ回路とか1次進み回路といいます。, 積分や微分という名称は、同図に示すように、この回路に矩形波を加えたときの動作が、積分や微分に近い応答をすることから、このように言われています。ここで、遅れ回路と進み回路について考えます。, 図2は、それぞれの伝達関数V2/V1を式で表したものです。いずれも、分母のsの次数が1次なので、1次といいます。, 図3(a)は、R=400Ω、C=400pFのときの、1次遅れ回路の絶対値をデシベル(dB)で表したものです。角周波数ω0=1/CRのときの振幅は、-3dBとなります。, この1次遅れ回路は、ω0以上の周波数において、直線でロールオフ(roll-off)します。この傾きは、-6dB/octまたは、-20dB/decです。octは、音楽のオクターブに起因し、周波数が2倍になると、-6dB(脚注1)、すなわち半分になることを意味します。decは、1桁(decade)を意味し、周波数が1桁変わると、特性は10倍(1/10)変化することを意味します。, 図3(b)は、同じく1次遅れ回路の位相を示したものです。ω=ω0で-45°となります。, 図5は、1次遅れ回路に1MHz(ω0)の正弦波を加えたときの時間応答です。入力波形に対して、0.125μs遅れています。1MHzの周期は1μsなので、1/8、すなわち360°/8=45°遅れることになります。図3(b)を参照ください。この遅れは、周波数によって変わります。, 図6は、1次進み回路に1MHzの正弦波を加えた波形です。この場合は、0.125μsの進みとなるので、図4(b)のように、45°進むことになります。, 1次遅れ回路の遅れは、最大で90°、もう一つ遅れ回路が追加されると2次の遅れ回路となり、最大で180°の遅れとなります。180°の遅れは、正弦波で考えると波形が反転することになります。これは後述しますが、帰還回路で重要なことです。, 図7は、負帰還回路の原理図です。この回路は、利得A0の増幅回路と、出力のβ倍(β<1)の帰還回路により構成されます。符号を変えて帰還するので、負帰還回路といいます。, 入力電圧をVIN、出力電圧をVOUTとすると、増幅回路の入力には、VINと-β×VOUTとが加えられ、この和(符号が異なるので差)のA0倍がVOUTになります。すなわち、A0×(VIN-β×VOUT)=VOUTこの式からVOUTを求めると、VOUT=A0/(1+A0β)×VINとなります。この回路の利得Gは、G=VOUT/VIN=A0/(1+A0β)となり、A0は、一般的に10の5乗以上の非常に大きな値で、βは有限な値なので、上式の分母の1は無視でき、G≒1/βとなります。βは、簡単には抵抗の分圧で実現できます。後述の実際の回路(図8)を参照ください。, 増幅回路A0は、多くの場合オペアンプを用います。帰還回路は、簡単な場合は、抵抗の組み合わせで、複雑な場合には、抵抗とキャパシタを組み合わせます。, ごく単純な、すなわち、オペアンプと抵抗を組み合わせて、数倍の増幅回路を構成する場合には、安定した回路が構成できますが、電源のように、容量負荷の場合には、きちんと安定判別をする必要があります。, 負帰還回路の利点は、(1)広い周波数帯域を得ることができる(2)利得を安定に設定できる(3)歪みやノイズを抑制できる(4)出力インピーダンスを下げるなどです。, 負帰還によって、利得は帰還を適用する前よりも小さくなりますが、上記利点のほうが圧倒的に有利であるために、広く用いられています。, 負帰還に対して、正帰還(positive feedback)もあります。本論から脱線するので、文末に｢余談1｣として記します。, 図8は、実際のオペアンプを用いた負帰還回路です。オペアンプの出力抵抗R0は、数十Ωのオーダで、通常は、R0≪R1, R2なので、G=1/β=1+R1/R2となり、R1とR2との比を大きく選べば利得Gが大きくなります。, R1=0の場合、G=1で、入力電圧と出力電圧が等しくなります。この回路構成を、ボルテージフォロア(voltage foller)回路といいます。ボルテージフォロアは、バッファ回路として用いられます。, 図9は、図8の回路の入力に矩形波を加えた場合の出力の応答波形です。図9(a)は、R1=0、すなわちG=1、図9(b)はG=2です。G=1の場合、立ち上がり(下がり)時に、わずかなオーバーシュートが生じます。電源に用いる場合にはこのオーバシュートがふさわしくないことがあります。, 次回は、オペアンプの基本特性帰還ループの特性負荷容量をつけたときの動作安定化のための解決策, 1/2をデシベルで表すと、20log(1/2)=-6.02dBですが、端数を丸めて、通常-6dBといいます。, 発振回路は、正帰還回路の典型的な例です。コンパレータやシュミット・トリガ回路は原理的には正帰還回路です。現在は、あまり用いられていませんが、今から100年近く前に、少ない真空管で利得をかせぐために正帰還回路を適用した方式が、戦前戦後を通じてよく用いられました。筆者も、ラジオ少年の頃、この方式の再生式ラジオをよく組み立てました。正帰還の量を発振する手前の微妙な位置で調整することにより、少ない部品で高い性能を得ることができましたが、軽い発振をしていたので、隣のラジオにまで、この発振の電波が伝わりました。当時は、増幅のために真空管を使用していました。その後真空管はトランジスタにとって代わられました。ざっくりといえば、真空管とトランジスタは同じような機能を持っています。今では、汎用のトランジスタは10円以下です。当時の真空管は、記憶では数百円したと思います。貨幣価値を考えると、今の数千円ではないでしょうか。したがって、真空管の使用本数を減らすことは、非常に重要でした。, さらに脱線しますが、この正帰還の量を発振領域まで増やし、発振を断続する方式の超再生回路が発明されました。昔のトランシーバーなどに使われましたが、現在でも、アマチュアのラジオエンジニアには人気があるようです。, 基礎の基礎といったレベルから入って、いまさら聞けないようなテーマや初心者向けのテーマ、さらには少し高級なレベルまでを含め、できる限り分かりやすく噛み砕いて述べている連載コラムです。もしかしたら、他にも気になるテーマがあるかも知れませんよ！. $(this).addClass('active'); text-decoration: none; min-width: 180px; min-width: 40%; text-decoration: underline; vertical-align: top; そのため通常は負帰還回路を構成して使用します。 } op アンプの正帰還動作 op アンプの負帰還動作はその逆の動作である正帰還動作を考えるとさらに理解が深まるでしょ う。図7を見て下さい。図5と同じに見えるかもしれませんが、1ヶ所だけ違いがあります。op ア ンプ入力の＋と－が逆になっています。 position: relative;
$(this).addClass('active'); font-size:12px; } color: #008cce !important; #side-navi1 h3:before { } background-color: #008cce; } width: 46.51%; #electronics-entry-area .electronics-product-link { } width: 13px; content: ""; background-color: #008cce; } #electronics-entry-area .electronics-product-btn a { margin: 20px 0 0; #electronics-entry-area .icn-new.type-02, #side-navi1 .icn-new.type-02 { display: inline-block; #electronics-entry-area .link-list-01, #side-navi1 .link-list-01 { $elIdxNav.next().hide(); } #electronics-entry-area .hdg02-02:before {
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