オペアンプ反転アンプの基本特性

このページでは、オペアンプを使用した反転アンプのシミュレーションをしています。

基本特性

開ループゲインと閉ループゲインの関係

図1(a)の回路において、オペアンプの−側入力端子の電圧Vnは、重ね合わせの原理よりVinとVoutの1次結合として表されます。

\begin{align} V_n=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{in}+\frac{R_1}{R_1+R_2}V_{out} \end{align}

このVnが反転増幅されたものがVoutとなります。よってブロック図は図1(b)のようになります。

\begin{align} \text{入力スケーリング:}\quad &K=\frac{R_2}{R_1+R_2}\\ \text{帰還回路の減衰比:}\quad &\frac{1}{\beta} = \frac{R_1+R_2}{R_1} \end{align}

低周波領域では、ループゲイン|Aβ|≫1なので、|閉ループゲイン|=K/β=R2/R1となります。

開ループゲインと閉ループゲインの関係(1次LPFの場合)

カットオフ周波数(第1ポール)はC2,R2で決まります。開ループゲイン=1となる周波数(=オペアンプのGBW)に第2ポールができます。

オペアンプの帯域制限を利用したシンプルなバンドパスフィルタ

この回路はR1,C1によってハイパスフィルタとして動作する回路ですが、高周波側ではオペアンプの帯域制限によってローパスフィルタ特性となって、トータルでバンドパスフィルタ特性となります。

このシミュレーションでは、オペアンプの利得帯域幅積GBW=5MHzとしています。