オペアンプ(operation amplifier)

1 :774ワット発電中さん :04/02/11 22:42 ID:Hkv+YjpE
二本の抵抗で安定した増幅ができる便利な部品オペアンプについて語りましょう。

193 :774ワット発電中さん :04/03/12 16:50 ID:z4/+y8r5
すいません、質問スレじゃないのは理解していますが質問させてください。
オペアンプを理解しようとしているのですが、↓の増幅率の求め方が分かりません
  ◎+5V
  │ 1KΩ       3KΩ
  └∧∧∧─┐  ┌∧∧∧─┐
 .   2KΩ  .│  │      .│
  ┌∧∧∧─└── (-)   │
  │             ──┴─Vout
  GND    ..┌── (+)
         .│
    4KΩ  ..│
V1 ─∧∧∧─┤   ※すべての抵抗値は適当です
    5KΩ  ..│
V2 ─∧∧∧─┤
    6KΩ  ..│
V2 ─∧∧∧─┘

ちなみに宿題ではなく回路理解したいのですが応用みたいなので理解が出来ていない状況です・・
caxell.hp.infoseek.co.jp/images/LT1399_color.png


194 :774ワット発電中さん :04/03/12 19:58 ID:4kYpMonv
OPアンプの+入力の電圧Vpは(一番下のはV3だよね)
各抵抗を1k,2k,3k,4k,5k,6kをR1〜R6、+5VをVccとして、
Vp=(V1/R4+V2/R5+V3/R5)/(1/R4+1/R5/1/R6)
 =(V1*R5*R6+V2*R4*R6+V3*R4*R5)/(R4*R5+R5*R6+R6*R4)
またOPアンプの−入力の電圧Vm=Vpである。
-入力側のR1,R2,R3の抵抗の電流I1,I2,I3は、
I1=(Vcc-Vp)/R1
I2=Vp/R2
I3=I1-I2=(VCC-Vp)/R1-Vp/R2
よってVoutは
Vout=-I3*R3
 ={R2*Vcc-Vp*(R1+R2)}R3/(R1*R2)
あとはこれにVpを代入すればでる(はず)

ちょっと途中急ぎの用ができたのでここまで。
確認してません。勘違いしてるかも。。
間違ってたらスマソ

195 :774ワット発電中さん :04/03/12 21:06 ID:EoSU97A3
>>193
増幅度が判ればいいんでしょ?
ポイントは、電圧に左右されないで考えることです。電圧源は、出力インピーダンスゼロΩです。
電圧は、電気回路網を活用すればいいと思います。
宿題でないのなら、この程度のポイントを押さえて自分自身で解いた方が良いと思います。
>>181の回路は、解りますか?

196 :774ワット発電中さん :04/03/12 22:44 ID:z4/+y8r5
ご返事ありがとうございます。

>>194
ご丁寧にありがとうございます。感謝いたします。
>(一番下のはV3だよね)
そうですコピペミスでした。失礼しました。
元の回路の1,2番に入力されている数値で試してみましたが、期待した数値になりませんでした。
V1には5(V),V2,V3には0.7(Vp-p)です。
RGB終端75Ωなので増幅率は+2倍を考えていたのですが・・・計算ミスかも。
明日もっかいやってみます。


197 :774ワット発電中さん :04/03/12 23:24 ID:irZIpWZT
とりあえず直流で考えてみれば。

198 :194 :04/03/13 02:14 ID:fHbWwo00
>194の訂正
×:Vout=-I3*R3
 ={R2*Vcc-Vp*(R1+R2)}R3/(R1*R2)
○:Vout==-I3*R3
  ={(R1+R2)*Vp/R2-Vcc}R3/R1
スマソ、マイナスが抜けてた。。

>>196
何に対する増幅率かわからないけど、
リンクの回路(TVのコンポーネント映像信号回路?)
のRedOUTの電圧Voutを試しに求めてみると
・Vcc=5V、Y=0.35V、Pr=0.35V、の場合、Vout=~+1.275V
・Vcc=5V、Y=0.35V、Pr=0V、の場合、Vout=~+0.4571V
・Vcc=5V、Y=0V、Pr=0.35V、の場合、Vout=~+0.7152V
になったけど。。

199 :名無し野笛の踊り ◆Toei/piGHQ :04/03/13 02:29 ID:3L+ozmiq
漏れと同じようなことをやろうとしてる方がいるなぁ。>>193
漏れも難しいことは解らないのでつが、
汎用品だと、負荷75Ωでは出力のスヰング幅が狭まる鴨。
そういう問題ではないのかな?

200 :774ワット発電中さん :04/03/13 12:33 ID:pFvJY89l
>>198
たびたびご返事ありがとうございます。
説明遅れましたが、これはハイビジョンなどのYPrPb色差をRGBに変換する回路です。
Yはよく考えたら同期信号が乗っているので1Vp-p、PrPbが0.7Vp-pでRGBが0.7Vp-pのパルス信号のはずです。
変換式はR=Y+1.5748Pr。V2,V3の重み付けの部分は理解できます。
(ただしVccを重みに加えている部分の意味が謎)
謎の部分は考えないことにして続けますと、このままではオーバー気味なので
10%ほど減算する必要がある、でマイナス入力に5Vを分圧したもので調整する、ここも理解です。
出力するときは電圧2倍にするので2(R:0.7Vpp+Sync:0.3Vpp)=2Vp-pに増幅率を
設定してあげる必要がある(この回路は簡易型でSync on RGBとのこと)、さて困った。
で質問させていただきました。
V1=5,V2=1,V3=0.7にて教えていただいた方法で改めて計算すると円周率ぐらいの増幅率になってしまいました。
正極性パルスなので半分にして考えませんでした。

元の回路は外人が考案したらしいですが、自分なら分圧して重みつけて加算するだけ
って考えるところを、職人気質からなのか理解しづらいものにされている気分です。

>>199
私の理解力が低いだけなんでしょう。

201 :774ワット発電中さん :04/03/13 23:40 ID:+JgcpQus
>>200
そう言うことは、先に言わないと・・・

質問の仕方としては、「YPrPbをRGBに変換する回路で、入力が・・・のとき、
出力が・・・になる回路です」、「入力信号源インピーダンスは75Ω‖75Ωの35Ω電流源出力です」、
「出力は75Ωの逆終端で行いますから、振幅は半分になります」、「この中で私は、XXXが
良く解りません、どのように考えたらよいのでしょうか?」
が良いと思います。

202 :194 :04/03/14 22:03 ID:/SNDoktJ
>>200
再度考えてみると、
この場合「重ね合わせ」で計算したほうがいいかもしれませんね。
(DC値とp-p値(振幅)を直接足しても意味ないので)
「重ね合わせ」での出力の計算方法は、それぞれの信号単独の出力を求め、最後にその出力の和をとります。
出力RedOutを例に計算してみると、
*反転増幅出力Vo1(Vcc=DC5V)
 Vo1=-R3/R1*Vcc=-2000/5760*5=~-1.736V
*非反転増幅出力
 ・Vcc(5Vdc)による出力Vo2
  OPアンプ+入力Vp2
  Vp2={R5*R6/(R5+R6)}/{R4+R5*R6/(R5+R6)}*Vcc
    =R5*R6/(R4*R5+R5*R6+R6*R4)*Vcc
    =1020*698/(4990*1020+1020*698+698*4990)*5
    =~0.38315V
  Vo2={R1*R2/(R1+R2)+R3}/{R1*R2/(R1+R2)}*Vp2
    =(R1*R2+R2*R3+R3+R1)/(R1*R2)*Vp2
    =(5760*511+511*2000+2000*5760)/(5760*511)*0.38315
    =~5.26112*0.38315=2.016Vdc
 ・Y入力Vy(1Vp-p)による出力Voy
  OPアンプ+入力Vpy
  Vpy=R4*R6/(R4*R5+R5*R6+R6*R4)*Vy
    =4990*698/9284780*1=~0.37513Vp-p
  Voy=(R1*R2+R2*R3+R3+R1)/(R1*R2)*Vpy
    =~5.26112*0.37513=~1.974Vp-p
 ・Pr入力Vr(0.7p-p)による出力Vor
  OPアンプ+入力Vpr
  Vpr=R4*R5/(R4*R5+R5*R6+R6*R4)*Vy
    =4990*1020/9284780*0.7=~0.38373Vp-p
  Vor=(R1*R2+R2*R3+R3+R1)/(R1*R2)*Vpy
    =~5.26112*0.38373=~2.019Vp-p
となり、非反転の出力はどれも約2Vですね。
出力Voは、Vo1,Vo2,Voy,Vorの和になりますが、
VoyとVorはp-p値なので足しても意味ないので、Vo1,Vo2についてのみ足すと、
Vo1+Vo2=-1.736+2.016=0.28Vdcとなり、
結局、RedOutの場合、0.28Vdcのバイアス上に約2倍に増幅されたY信号と約2.88倍増幅されたPr信号が重畳された信号が出力されるということになると思います。

計算間違ってたらスマソ

205 :200 :04/03/14 23:27 ID:fqrbD5fo
>>202
ただ・・ただ感動です。
マジで目から鱗が落ちた。
>DC値とp-p値(振幅)を直接足しても意味ないので
考えもしなかった。


>0.28Vdcのバイアス上に約2倍に増幅されたY信号
ひょっとしたらこれはペデスタルレベルにクランプしているのかもしれません。
まあRGBについては調べていないので推測にすぎませんが(NTSCだと0.286V近辺)。

素晴らしい。いや本当に感謝です。
この解説は永久保存版にしておきます。

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