Inverting Op Amp: 反転オペアンプ

意味

反転オペアンプは、出力電圧が入力電圧と反対方向に変化するオペアンプ回路である。言い換えると、180°逆位相である。

反転入力とは何か？

アンプの反転入力は、端子の構成を表している。反転入力はマイナス(-)記号の付いた端子で、非反転入力はプラス(+)記号の付いた端子である。これらは負および正の端子とも呼ばれる。反転および非反転入力を備えたオペアンプの回路図記号を示す。

反転(-)および非反転(+)入力を備えたオペアンプの回路図記号

反転オペアンプはどのように動作するか？

反転オペアンプは、オペアンプの黄金律に従って動作する。

1. 電流の原則：オペアンプの入力に電流は流れ込まない(I₊ = I_- = 0)
2. 電圧の原則：オペアンプの出力は2つの入力間の電圧の差がゼロであることを確保しようとする(V₊ = V_-)

反転オペアンプ回路

上図の反転オペアンプ回路について考える。反転入力はグランドに接続されているため、電圧の原則によって、非反転入力も(仮想)グランドのレベルにする必要がある。

R₁を流れる電流はI = V_in/R₁であり、電流の原則によって入力は電流を流さないと決まっているため、その電流はその後すべてR₂を通って流れる必要がある。

反転入力は仮想グランドのレベルであるため、反転オペアンプの出力はV_out = -IR₂ = -V_inR₂/R₁になる。

これによって、反転オペアンプ回路の利得は-R₂/R₁になる。利得は負で、出力が入力の逆位相になることを意味する。

オペアンプインバータ

オペアンプインバータは、オペアンプで作られた反転バッファである。反転バッファは増幅なしで信号の方向を変化させるため、回路の利得は-1である。上図から、2つの抵抗が等しい場合に反転アンプ回路の利得は-1であり、したがってオペアンプインバータはR₁ = R₂の反転オペアンプであることがわかる。

参照：オペレーショナルアンプ(オペアンプ)