第97回：電気・電子回路におけるオペアンプ回路　－種々の応用回路－

電気・電子回路におけるオペアンプ回路　－種々の応用回路－

①はじめに

前回まで、電圧増幅回路を取り上げて、オペアンプ応用回路の基本を解説してきました。今回は、そのほかの応用回路を取り上げてみたいと思います。

②応用回路例

IV変換回路

通常の「アンプ」は、入出力ともに電圧ですが、IV変換回路は、電流入力・電圧出力のアンプです。トランスインピーダンスアンプとも呼ばれます。

典型的な用途は、フォトダイオード受光回路でしょう。以前に（第33回～第37回）詳しく解説していますので、参考になると思います。フォトダイオード以外にも、電流源と見なせるデバイスからの信号処理には、有用な回路です。

https://www.olinas.co.jp/media/knowledge/a262

シミュレーション

シミュレーションファイル「IV変換回路.asc」には、IV変換の基本回路を示しています。トランスインピーダンスゲインは、１MΩで、１μAの電流入力を１Vに変換しています。

VI変換回路

VI変換回路は、電圧入力・電流出力のアンプで、トランスコンダクタンスアンプと呼ばれますが、一般的には、電流出力アンプ、定電流駆動回路などの呼称が使われているようです。

LED、LD（レーザーダイオード）など、定電流駆動が望ましい用途では、必須です。ただし、用途によっては、オペアンプを使わなくても実現可能な回路です。第42回～第47回で、定電流回路、電流出力アンプを取り上げて解説していますので、参照してください。

https://www.olinas.co.jp/media/knowledge/a253

積分回路、微分回路

反転アンプの帰還抵抗をコンデンサに置き換えると、積分回路になります。入力電圧の時間積分値に比例した電圧出力が得られます。

反転アンプの入力抵抗をコンデンサに置き換えると、微分回路になります。入力電圧の時間微分値に比例した電圧出力が得られます。

シミュレーション

シミュレーションファイル「積分回路_微分回路.asc」には、積分回路と微分回路の原理回路が収めてあります。積分回路では、入力の矩形波を積分して三角波を出力しています。微分回路では、逆に、三角波を微分して矩形波を出力しています。

ログアンプ、アンチログアンプ

ダイオードの順方向電圧と順方向電流は、指数関数の関係となっています。これを応用したのがログアンプ、アンチログアンプです。

反転アンプの帰還抵抗をダイオードに置き換えると、ログアンプになります。入力電圧の対数値に比例した電圧出力が得られます。

反転アンプの入力抵抗をダイオードに置き換えると、アンチログアンプになります。入力電圧の指数関数値に比例した電圧出力が得られます。

シミュレーション

シミュレーションファイル「ログアンプ_アンチログアンプ.asc」には、ログアンプとアンチログアンプの原理回路が収めてあります。実用回路にするのは、大変ですが、幸いにも、IC化されたログアンプが供給されています。

理想ダイオード

オペアンプの出力にダイオードを挿入して、バッファを構成すると、理想ダイオードとして動作します。第61回、第62回において、ボトムクランプ回路に応用した例がありますので、それを参考にしてください。

https://www.olinas.co.jp/media/knowledge/a234

今回のまとめ

オペアンプ回路については、今回で一区切りとします。アクティブフィルタなど、取り上げるべき応用回路もありますが、それらについては、機会を改めたいと思います。次回からは、コンデンサをメインテーマとして、数回に分けて取り上げてみたいと思います。

今回取り上げましたサンプルファイルを使うには、リニアテクノロジーのサイトよりLTspiceIVをダウンロードしてご利用下さい。