分割されたフィードバック

負帰還配線に分圧器を追加して、出力電圧の一部だけが全量ではなく反転入力にフィードバックされるようにすると、出力電圧は倍数になります。 入力電圧の値（簡単にするために、オペアンプへの電源接続はもう一度省略されていることに注意してください）：

R ₁ の場合 およびR ₂ 両方とも等しく、V _in が6ボルトの場合、オペアンプはR1の両端で6ボルトを降下させるために必要な電圧を出力します（反転入力電圧を6ボルトに等しくし、2つの入力間の電圧差をゼロに保つため）。 R1とR2の2：1分圧器を使用すると、これを達成するにはオペアンプの出力で12ボルトかかります。

この回路を分析する別の方法は、R ₁ を流れる電流の大きさと方向を計算することから始めることです。 、いずれかの側の電圧を知っている（したがって、減算により、R ₁ の両端の電圧 ）、およびR ₁ s抵抗。 R ₁ の左側から はアース（0ボルト）に接続されており、右側は6ボルトの電位になっています（負のフィードバックがそのポイントをV _in に等しく保持しているため） ）、R ₁ の両端に6ボルトがあることがわかります 。これにより、R ₁ に6mAの電流が流れます。 右から左へ。オペアンプの両方の入力のインピーダンスが非常に高いことがわかっているため、分圧器を流れる電流を加算または減算しないと安全に想定できます。つまり、R ₁ を処理できます。 およびR ₂ 互いに直列であるように：R ₁ を流れる電流 R ₂ と同じである必要があります 。 R ₂ を流れる電流を知る とR ₂ の抵抗 、R ₂ の両端の電圧を計算できます （6ボルト）、およびその極性。グランド（0ボルト）からR ₂ の右側までの電圧をカウントアップします 、出力で12ボルトに到達します。

最後の図を見ると、「その6mAの電流はどこに行くのか」と疑問に思うかもしれません。出力電圧が正であるため、電流はDC電源の正側からオペアンプの出力ピンを通り、R ₂ を通ります。 、R ₁ を介して 、地面に。オペアンプのヌル検出器/ポテンショメータモデルを使用すると、現在のパスは次のようになります。

6ボルトの信号源は、回路に電流を供給する必要はありません。反転（-）入力ピンと非反転（+）入力ピンの間の電圧のバランスをとるようにオペアンプに命令するだけで、出力電圧は次のようになります。 2つの1kΩ抵抗の分割効果により、入力の2倍になります。

R ₁ の値を調整するだけで、この回路の電圧利得を全体的に変更できます。 およびR ₂ （反転入力にフィードバックされる出力電圧の比率を変更します）。ゲインは次の式で計算できます：

このアンプ回路の設計の電圧利得は1より小さくすることはできないことに注意してください。R ₂ を下げる場合 ゼロオームの値にすると、私たちの回路は基本的に電圧フォロワと同じになり、出力は反転入力に直接接続されます。ボルテージフォロワのゲインは1であるため、これにより非反転増幅器のゲイン下限が設定されます。ただし、R ₂ を増やすことにより、ゲインを1をはるかに超えて増やすことができます。 R ₁ に比例して 。

また、電圧フォロワの場合と同様に、出力の極性が入力の極性と一致することにも注意してください。正の入力電圧は正の出力電圧になり、逆もまた同様です（グランドに対して）。このため、この回路は非反転増幅器と呼ばれます。 。

オペアンプの差動ゲインと回路内の電圧および電流との関連性

電圧フォロワの場合と同様に、オペアンプの差動ゲインは、非常に高い限り、無関係であることがわかります。この回路の電圧と電流は、オペアンプの電圧ゲインが200,000ではなく250,000の場合、ほとんど変化しません。これは、個々のトランジスタのベータがアンプの全体的なゲインに大きく影響するシングルトランジスタアンプ回路設計とはまったく対照的です。負帰還では、オペアンプ内部のゲインではなく、フィードバック抵抗によって設定された比率に従って電圧を増幅する自己補正システムがあります。

反転入力での入力電圧による出力電圧とゲインの結果

分圧器を介して負のフィードバックを保持し、入力電圧を別の場所に印加するとどうなるか見てみましょう：

非反転入力を接地することにより、出力からの負のフィードバックは反転入力の電圧を保持しようとします0ボルトでも。このため、この回路では反転入力を仮想接地と呼びます。 、フィードバックによって接地電位（0ボルト）に保持されますが、接地に直接接続されていません（電気的に共通）。今回の入力電圧は、分圧器の左端（R ₁ ）に印加さ​​れます。 =R ₂ =1kΩ）、したがって、接地電位（0ボルト）で中央のバランスをとるために、出力電圧は-6ボルトにスイングする必要があります。非反転増幅器と同じ手法を使用して、R ₁ から開始して、電流の大きさと方向を決定することにより、この回路の動作を分析できます。 、出力電圧の決定に進みます。

R ₁ の値を調整するだけで、この回路の全体的な電圧ゲインを全体的に変更できます。 およびR ₂ （反転入力にフィードバックされる出力電圧の比率を変更します）。ゲインは次の式で計算できます：

この回路の電圧利得は、R ₂ の比率のみに応じて、1未満になる可能性があることに注意してください。 R ₁ へ 。また、出力電圧は常に入力電圧と反対の極性であることに注意してください。正の入力電圧は負の出力電圧になり、逆もまた同様です（グランドに対して）。このため、この回路は反転増幅器と呼ばれます。 。ゲイン式に負の符号が含まれている場合があります（R ₂ の前） / R ₁ 分数）この極性の反転を反映します。

調査したばかりのこれら2つの増幅器回路は、入力電圧信号の大きさを乗算または除算する目的で使用されます。これはまさに、乗算と除算の数学演算がアナログコンピュータ回路で通常処理される方法です。

レビュー：

• オペアンプの反転（-）入力を出力に直接接続すると、負のフィードバックが得られ、電圧フォロワが得られます。 回路。その負のフィードバックを抵抗分圧器を介して接続する（分数をフィードバックする） 反転入力への出力電圧の）、出力電圧は倍数になります 入力電圧の。
• 入力信号が非反転（+）入力に送られる負帰還オペアンプ回路は、非反転増幅器と呼ばれます。 。出力電圧は入力と同じ極性になります。電圧利得は次の式で与えられます：AV =（R ₂ / R ₁ ）+ 1
• 入力信号が抵抗分圧器の「下部」に送られ、非反転（+）入力が接地された負帰還オペアンプ回路は、反転増幅器と呼ばれます。 。その出力電圧は、入力の反対の極性になります。電圧利得は次の式で与えられます：A _V =-R ₂ / R ₁