目的

オーディオアンプ回路や、センサー・マイコン間のインターフェース回路として度々登場するオペアンプの回路を備忘録として書いていきます。
(回路図はkicadで書きました)

反転増幅回路

Vo ＝ -\frac{R2}{R1} \times Vi

・R1とR2によって増幅率が決まる
・入力電圧の正負は反転されて出力される(入力が1[V]なら出力は-1[V])

非反転増幅回路

Vo ＝ \biggl(\frac{R2}{R1}+1\biggl) \times Vi

反転増幅回路の入力電圧 Vi と GND の接続場所が逆になっただけ。

・増幅率は反転増幅回路と抵抗の比率は同じように設定できるけど、1倍以上にしか設定できない
・増幅率は0.1倍みたいに入力電圧を減衰して使えない
・LM358やLMC6482など一部のオペアンプなら単電源で使用できる(必ずデータシートを確認してから使用してください)

バイポーラタイプのオペアンプは、上記の様に入力側でコンデンサを接続して直流成分をカットした場合、R3を接続してオペアンプのバイアス電流をGNDに逃がさないと出力が飽和してしまう。
CMOSやJFETタイプのオペアンプを使用すれば電圧駆動なのでR3はいらないはず(未検証なのであくまで予測です)

反転加算回路

この回路の出力 Vo は下記の様になる。

Vo ＝ -\Biggl(\biggl(\frac{R4}{R1}\times Vi1 \biggl)+ \biggl( \frac{R4}{R2}\times Vi2 \biggl) + \biggl( \frac{R4}{R3}\times Vi3 \biggl) \Biggl)

入力電圧Vi1～Vi3 の各々で増幅して加算する回路になる。
加算したい信号があったらR1～R3にならって 入力信号－抵抗－オペアンプの反転入力端子(2番ピン) のように接続すればいい。
ただし出力は反転する。

非反転加算回路

Vo ＝ Vi1 + Vi2 \\
※ただし R1=R2=R3=R4 の場合

この回路の抵抗値は全て統一しないとちゃんと電圧を加算してくれない。
ちなみに抵抗値を統一しない場合は下記の様になる。

Vo ＝  \Biggl( \frac{R4}{R3}+1 \Biggl) \times \Biggl( \frac{R1\times Vi2 + R2\times Vi1}{R1+R2} \Biggl)

この様に増幅率を考えるのが面倒になるので抵抗値を統一したほうが無難だと思う。

まとめ

初めてなりにまとめてみましたが、伝わる文章を書くのはやはり難しかったです(主に見るのは自分ですが...)。

この他にも差動増幅回路や定電流回路などがたくさんありますがまた後日書いていく予定です。