オペアンプのための短い オペアンプは アナログエレクトロニクスのバックボーンです。オペアンプは、抵抗フィードバックを使用して差動入力からの電圧を増幅するDC結合電子部品です。オペアンプは、さまざまな方法で構成でき、さまざまな側面で使用できるため、その汎用性で人気があります。オペアンプ回路は、帯域幅、入力および出力インピーダンス、ゲインマージンなどのいくつかの変数で構成されています。オペアンプのクラスが異なれば、それらの変数に応じて仕様も異なります。さまざまな集積回路（IC）パッケージで利用できるオペアンプはたくさんありますが、一部のオペアンプは1つのパッケージに2つ以上のオペアンプを備えています。 LM358、LM741、LM386は、一般的に使用されているオペアンプICです。オペアンプの回路については、オペアンプ回路のセクションをご覧ください。
オペアンプには、2つの差動入力ピンと1つの出力ピンと電源ピンがあります。これらの2つの差動入力ピンは、反転ピンまたは負および非反転ピンまたは正です。オペアンプは、この2つの入力ピン間の電圧差を増幅し、Voutまたは出力ピンの両端に増幅された出力を提供します。
入力タイプに応じて、オペアンプは反転または非反転に分類できます。このチュートリアルでは、非反転構成でオペアンプを使用する方法を学習します。
非反転構成では、入力信号はオペアンプの非反転入力 端子（正端子）に印加されます。これにより、増幅された出力は入力信号と「同相」になります。
前に説明したように、オペアンプは入力信号を増幅するためにフィードバックを必要とします。これは一般に、分圧器ネットワークを使用して、出力電圧のごく一部を反転ピン（非反転構成の場合）または非反転ピン（反転ピンの場合）に戻すことによって実現されます。
非反転オペアンプ構成
上の画像には、非反転構成のオペアンプが示されています。オペアンプを使用して増幅する必要のある信号は、オペアンプ回路の正または非反転ピンに供給されますが、2つの抵抗R1とR2を使用する分圧器は、出力のごく一部を反転に供給します。オペアンプ回路のピン。これらの2つの抵抗は、オペアンプに必要なフィードバックを提供します。理想的な状態では、オペアンプの入力ピンは高い入力インピーダンスを提供し、出力ピンは低い出力インピーダンスになります。
増幅は、分圧器構成として接続された2つのフィードバック抵抗（R1とR2）に依存します。R2はRf（フィードバック 抵抗）と呼ばれます
増幅器の非反転ピンに供給される分圧器の出力は、Vinと分圧器の接合点が同じグランドノードの両端にあるため、Vinに等しくなります。
このため、またVoutはフィードバックネットワークに依存しているため、閉ループ電圧ゲインは次のように計算できます。
非反転オペアンプのゲイン
分圧器の出力電圧は入力電圧と同じであるため、分圧器のVout = Vin
したがって、Vin / Vout = R1 /（R1 + Rf） または、Vout / Vin =（R1 + Rf）/ R1
アンプの総電圧利得（Av）はVout / Vinです。
したがって、Av = Vout / Vin =（R1 + Rf）/ R1
この式を使用して、非反転オペアンプの閉ループ電圧ゲインは次のように結論付けることができます。
Av = Vout / Vin = 1 +（Rf / R1）
したがって、この係数により、オペアンプのゲインはユニティゲインまたは1より低くすることはできません。また、ゲインは正になり、負の形式にすることはできません。ゲインは、RfとR1の比率に直接依存します。
さて、興味深いのは、私たちが帰還抵抗やの値置けば、あるのRfをとして0、ゲインがされる1または団結。また、R1が0になると、ゲインは無限大になります。しかし、それは理論的にのみ可能です。実際には、オペアンプの動作と開ループゲインに大きく依存しています。
オペアンプは、加算増幅器として2つの加算電圧入力電圧を使用することもできます。
非反転アンプの実例
入力電圧と比較して出力で3倍の電圧ゲインを生成する非反転オペアンプ回路を設計します。
私たちは行います2Vのオペアンプで入力を。3倍のゲイン機能を備えた非反転構成でオペアンプを構成します。R1抵抗値を1.2kとして選択しました。RfまたはR2抵抗の値を調べ、増幅後の出力電圧を計算します。
ゲインは抵抗に依存し、式はAv = 1 +（Rf / R1）であるため
この場合、ゲインは3で、R1の値は1です。2k。したがって、Rfの値は次のようになります。
3 = 1 +（Rf / 1.2k） 3 = 1 +（1.2k + Rf / 1.2k） 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k-1.2k = Rf Rf = 2.4k
増幅後の出力電圧は
Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V
回路例を上の画像に示します。R2はフィードバック抵抗であり、増幅された出力は入力の3倍になります。
電圧フォロワまたはユニティゲインアンプ
前に説明したように、RfまたはR2を0にすると、R2に抵抗がなく、抵抗R1が無限大に等しい場合、増幅器のゲインは1になるか、ユニティゲインになります。R2には抵抗がないため、出力はオペアンプの負または反転入力で短絡されます。ゲインが1またはユニティであるため、この構成はユニティゲインアンプ構成または電圧フォロワまたはバッファと呼ばれます。
オペアンプの正の入力に入力信号を配置し、出力信号が1xゲインの入力信号と同相であるため、アンプの出力に同じ信号が得られます。したがって、出力電圧は入力電圧と同じです。電圧出力=電圧入力。
したがって、入力電圧に従い、出力全体に同じレプリカ信号を生成します。これが、電圧フォロワ回路と呼ばれる理由です。
入力インピーダンスのオペアンプは、ときに非常に高い電圧フォロワまたはユニティゲインの設定が使用されています。入力インピーダンスが1メガオームよりはるかに高い場合があります。したがって、入力インピーダンスが高いため、入力に弱い信号を印加することができ、信号源から増幅器への入力ピンに電流が流れません。一方、出力インピーダンスは非常に低く、出力で同じ信号入力を生成します。
上の画像では、電圧フォロワの構成が示されています。出力は、オペアンプの負端子に直接接続されています。この構成のゲインは1倍です。
みなさんご存じのとおり、
ゲイン（Av）= Vout / Vinしたがって、1 = Vout / Vin Vin = Vout。
入力インピーダンスが高いため、入力電流は0であるため、入力電力も0になります。ボルテージフォロワは、出力全体に大きな電力利得を提供します。この動作により、電圧フォロワはバッファ回路として使用されます。
また、バッファ構成は優れた信号分離係数を提供します。この機能により、電圧フォロワ回路は、電圧フォロワオペアンプ構成を使用してフィルタステージが互いに分離されているサレンキータイプのアクティブフィルタで使用されます。
デジタルバッファ回路は次のように、また利用可能である74LS125、74LS244など
非反転増幅器のゲインを制御できるため、複数の抵抗値を選択して、可変ゲイン範囲の非反転増幅器を作成できます。
非反転アンプは、オーディオエレクトロニクスの分野だけでなく、スコープ、ミキサー、およびアナログエレクトロニクスを使用してデジタルロジックが必要とされるさまざまな場所で使用されます。