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読むだけで力がつく
オペアンプ基礎回路再入門

定価(税込)  2,052円

著者
サイズ A5判
ページ数 168頁
ISBNコード 978-4-526-05496-9
コード C3054
発行月 2005年07月
ジャンル 電気・電子

内容

デジタル時代になって、アナログ設計者はますます貴重になっているが、その設計力を学ぶためには学校とは違う基本からの学習が必要。本書で、オペアンプを学ぶことで、実回路の役割と回路定数の意味を改めて理解することができる。

目次

目 次



まえがき i



第1章 オペアンプとは 1

1.1 オペアンプの歴史 1

1.2 オペアンプの形状 2

1.3 オペアンプの図記号と単体特性 3

第1章のまとめ 10



第2章 反転増幅器 11

2.1 反転増幅器の基本形 11

2.2 負帰還と仮想短絡 14

2.3 伝達特性の解析 15

2.4 バイアス電流の影響の検討 17

2.5 オフセット電圧の影響 20

2.6 周波数特性 22

2.7 増幅器のカスケード接続 24

2.8 スリューレート 25

2.9 抵抗比の拡大を防ぐ方法 27

第2章のまとめ 29



第3章 正相増幅器 31

3.1 正相増幅器の基本形 31

3.2 正相増幅器の帰還経路 32

3.3 正相増幅器の同相電圧 34

3.4 正相増幅器の変形 35

3.5 電圧フォロワ 35

3.6 電圧フォロワを用いたD-Aコンバータ 36

第3章のまとめ 38



第4章 加算器 39

4.1 加算器の基本形 39

4.2 加算器の応用 40

4.3 加算器による調整機構 41

4.4 重み付けD-Aコンバータ 43

第4章のまとめ 47



第5章 加減算器 49

5.1 加減算器の基本形 49

5.2 加減算器の負帰還 51

5.3 加減算器の入出力特性 52

5.4 加減算器によるノイズ除去 53

5.5 加減算器による定電流回路 54

5.6 能動定電流負荷回路を用いたM-Gセット 59

第5章のまとめ 62



第6章 計測増幅器 63

6.1 計測増幅器の基本形 63

6.2 計測増幅器の動作の検討 65

6.3 計測増幅器の周波数特性 66

6.4 周波数特性の改善 67

6.5 ダイオード式温度計の製作 69

第6章のまとめ 75



第7章 電流増幅器 77

7.1 電流増幅器の基本形 77

7.2 実際の電流増幅器 79

7.3 微小電流の取り扱い 82

第7章のまとめ 84



第8章 コンパレータ 85

8.1 コンパレータとは 85

8.2 非反転ヒステリシスコンパレータの基本動作 87

8.3 非反転ヒステリシスコンパレータの定量的検討 88

8.4 反転ヒステリシスコンパレータの定量的検討 90

8.5 オペアンプとコンパレータ 93

8.6 スレショールドの移動(非反転形) 95

8.7 スレショールドの移動(反転形) 97

8.8 ウィンドコンパレータ 99

8.9 レベル変換 101

第8章のまとめ 103



第9章 弛緩発振回路 105

9.1 弛緩発振回路 105

9.2 単電源弛緩発振回路 107

9.3 3角波発振回路 108

第9章のまとめ 113



第10章 理想化ダイオード回路 115

10.1 理想化ダイオード回路の構成 116

10.2 理想化ダイオード回路の動作 117

10.3 逆極性回路 119

10.4 全波整流回路 121

10.5 折れ線回路 123

10.6 不感帯回路 126

10.7 リミッタ回路 128

第10章のまとめ 131



第11章 交流増幅器 133

11.1 交流増幅器 133

11.2 ブートストラップ回路 136

第11章のまとめ 139



第12章 オペアンプの電源 141

12.1 電源除去比 141

12.2 バイパスコンデンサ 144

第12章のまとめ 146



付録 技術資料の入手 147

付.1 技術資料の活用 147

付.2 オペアンプメーカーのサイト例 148



参考文献 150



索 引 151

はじめに

まえがき



オペアンプ回路は、アナログ電子回路技術の中では最も設計・解析が容易な回路技術のひとつです。オペアンプ回路からアナログ電子回路技術を学ぶことで、効果的にアナログ電子回路技術の考え方やその解析・設計手順に習熟することができます。

本書にはあえて「再入門」の形容詞をつけています。オペアンプ回路の回路定数は入力信号の大きさとオペアンプの出力電流・出力電圧範囲を考えて初めて決定することができます。この視点がないと、実回路の回路定数の意味を理解することが困難であると考えています。

理想的なオペアンプ回路を学んでも、現実のオペアンプ回路を組むために必要な情報が含まれていないためです。たとえば、電圧利得が−1のオペアンプ回路を組むとき、理想オペアンプの視点からは使用する2本の抵抗の比だけしか決定することができません。

汎用IC化オペアンプの扱うことができる電流・電圧などを考えると、2本の抵抗の絶対値はふつう1kΩから100kΩの範囲になります。この理由はなぜでしょう。本書ではこのような疑問に答えていきます。

オペアンプの回路定数を決めるには、まず回路構成に由来する機能を定性的に理解することが先決です。次に定量的にそのオペアンプ回路の特性を式で表します。その結果を元に逆算して必要な入力と出力の関係式から回路定数を決めていきます。本書ではこの順に各章の内容を構成しています。

回路図やその検討図、入出力特性そして周波数特性を示すことにより、オペアンプ回路をより容易に理解できるようにしたいと考えて、図を多く挿入しています。実際によく使われるオペアンプ回路の基本回路は多くはありません。したがって、扱う題材をオペアンプの基本的な回路形式に絞り回路定数の決定過程も示してあります。

本書の回路図の原稿作成に際しては木下隆作「回路図描画ツール」ver.2.10 ExES2.xlsを使用しました。回路特性図は、PSpiceによる回路シミュレーションを主に使用して作成しています。本文のイラストは石黒智子氏が作成しました。



なお、6章には、入手しやすい部品とデジタルテスターがあれば製作できる温度センサー回路の設計・製作記事も挿入しました。自分が製作したオペアンプ回路を使っていろいろな部分の温度が測れたときはひとつの喜びとなります。



本書の執筆に当たり、職場の上長や同僚各位の有益なご協力に感謝するとともに、良い機会を与えていただき出版にご尽力された日刊工業新聞社書籍編集部の方々に御礼申し上げます。



2005年7月

著 者

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