Op-Amp回路における正帰還：ヒステリシス、コンパレータ、発振器
負帰還がOp-Ampの利得、帯域幅、安定性の調整に不可欠である一方、正帰還にも独自の利点があります。出力を非反転入力に帰還させることで、Op-Ampを2つの飽和状態のいずれかにロックし、コンパレータと発振器設計で貴重なヒステリシスを生成できます。
負帰還の核心アイデアは、出力を平衡に向けて戻すことです。これがないと、微小な差動入力でもOp-Ampを飽和させ、単純なコンパレータのように振る舞わせます。
負帰還により、出力を反転（-）入力に帰還させると、Op-Ampの巨大な差動利得が抑制されます。出力は2つの入力電圧のバランスを取る値に落ち着き、外部帰還ネットワークによって支配される予測可能なリニア応答を生み出します。
Op-Ampにおける正帰還
正帰還は出力を非反転（+）入力にルーティングします。最もシンプルな構成は、出力から（+）入力への直接配線で、反転（-）入力を未接続のままにします。もし（-）入力がグラウンドされているなら、Op-Ampの出力は（+）入力の電圧の符号に従い、自身を完全な正または負の飽和へ駆動します。
出力がすでに飽和しているため、回路はバイステーブルになります：外部電圧が（-）入力に印加され、現在の出力レベルを超えるまで、現在の飽和状態に留まります。この特性、すなわちヒステリシスは、多くのデジタルロジック回路の基礎となっています。
正帰還の応用
1. ヒステリシス付きコンパレータ
ヒステリシスのないコンパレータは、入力が基準電圧を横切るたびに出力を切り替えるため、ノイズの多い信号ではグリッチが生じます。小さな正帰還抵抗を追加すると、出力がハイのときの上側基準とローのときの下側基準という2つの異なる基準レベルが確立されます。出力は入力がこれらの閾値を超えたときのみ切り替わるため、歪みがあってもクリーンな矩形波出力が得られます。
2. 非安定発振器
正帰還と遅延付き負帰還経路（典型的にはRCネットワーク）を組み合わせることで、Op-Ampは連続的な矩形波を生成できます。出力は飽和状態間を交互に切り替わり、RC時定数が発振周波数を設定します。
レビュー
- 負帰還は平衡を確立し、正帰還はヒステリシス（ラッチング）を生成します。
- 発振器は周期的またはパルス出力を生成する非安定デバイスです。
関連ワークシート
産業技術