非反転増幅回路（OPアンプ）：公式とゲイン

非反相増幅器は、正の電圧ゲインを持つオペアンプベースの増幅器です。

非反相オペレーションアンプまたは非反相オペアンプは、主な要素としてオペアンプを使用します。

オペアンプには2つの入力端子（ピン）があります。一つは反相でマイナス記号(-)で表され、もう一つは非反相でプラス記号(+)で表されます。

非反相入力に信号を適用すると、出力端子で増幅されたときに極性が変化しません。

したがって、その場合、増幅器のゲインは常に正となります。

以下に示すようにフィードバックループを持つオペアンプ回路を作成することで、これを説明しましょう。

上記の回路では、反相入力に外部抵抗R1とフィードバック抵抗Rfを接続しています。ここでキルヒホッフの電流法を適用すると、以下のようになります。

非反相端子に適用される入力電圧viを仮定します。

ここで、回路内のオペアンプが理想的なオペアンプであると仮定すると、

したがって、式(i)は以下のようになります。

回路のクローズドループゲインは、

この項には負の部分が含まれていません。したがって、入力信号が回路内で増幅されても極性が変わらないことが証明されます。

非反相オペアンプの電圧ゲインの表現から、Rf = 0またはR1 → ∞の場合、ゲインは1になります。


つまり、フィードバックパスをショートサーキットしたり、反相ピンの外部抵抗を開回路にしたりすると、回路のゲインは1になります。

この回路は、電圧フォロワーやユニティゲインアンプと呼ばれ、オペアンプ入力での無限大のインピーダンスにより、2つのカスケード回路を分離するために使用されます。

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