電圧分圧器による非反転・反転Op-Amp増幅器の利得設定

Op-Ampの負帰還経路に電圧分圧器を追加すると、出力の一部のみが反転入力に帰還されます。その結果、出力が入力の予測可能な倍数になります。簡潔さのため、電源接続は省略しています。

R₁ = R₂ = 1kΩ、6V入力の場合、反転入力を6Vに保つためにOp-Ampは出力で12Vを生成する必要があります。分圧器により出力が入力の2倍に強制されます。

R₁を流れる電流を計算することでも回路を理解できます。R₁の左側はグラウンド、右側は6Vなので、R₁には6Vが降下し、右から左へ6mAが流れます。Op-Ampの入力は電流をほぼ引き込まないため、同じ電流がR₂を流れ、さらに6Vの電圧降下を生じます。2つの電圧を加算すると12Vの出力が得られます。

この6mAはどこへ行くのか？正電源からOp-Amp出力ピンを経由し、R₂、R₁を通ってグラウンドへ流れます。6Vソースは単に2つの入力のバランスを取るようOp-Ampに強制するだけで、分圧器に電流を供給しません。

電圧分圧器による非反転・反転Op-Amp増幅器の利得設定

抵抗値を変更すると全体の利得が変わります。一般的な利得式は：

電圧分圧器による非反転・反転Op-Amp増幅器の利得設定

利得は1未満になりません。R₂が0Ωなら電圧フォロワとなり単一利得になります。R₂をR₁に対して大きくすると、利得を任意に高められます。

出力極性が入力と一致するため、この構成は非反転増幅器と呼ばれます。

負帰還が確立されると、Op-Ampの内部差動利得（例：200,000や250,000）は全体の回路動作にほとんど影響を与えません。外部抵抗比がクローズドループ利得を決定し、βが性能に強く影響するトランジスタベースの増幅器とは異なります。

今度は入力を分圧器の下側に印加し、非反転入力をグラウンドします：

電圧分圧器による非反転・反転Op-Amp増幅器の利得設定

負帰還により反転入力がバーチャルグラウンド（0V）に強制されます。R₁ = R₂ = 1kΩで左側に6V入力の場合、中央ノードを0Vに保つため出力は-6Vにスイングしなければなりません。

この構成の利得は：

電圧分圧器による非反転・反転Op-Amp増幅器の利得設定

ここでは利得が1未満になり得、出力極性が入力と反対になるため、反転増幅器と呼ばれます。

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