【電子回路】オペアンプの差動増幅回路の動作原理について解説

みなさま、お疲れ様です。

本記事ではオペアンプを使った差動増幅回路について解説します。

こんな回路ですね↓。

原理に関しても減算回路とほっとんど同じですが、まぁ、解説します。

差動増幅回路の動作原理

大事な知識：イマジナリーショート

オペアンプ回路はイマジナリーショートを使えばたいてい説明が付きます。

イマジナリーショートとは、「オペアンプに負帰還を帰していたら+入力と-入力の電圧が一致する。」という魔法のような現象です。

今回の回路で言うと

$$
\small{
V_x=V_y
}
$$

ということです。

差動増幅回路の動作原理の詳細解説

差動増幅回路では以下のように、抵抗を設定します。

この回路でイマジナリーショートをもとに色々式をたてて、解いて行きます。

まずVyはV1を分圧しています。

$$\small{
V_y=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_1\\
}$$

つぎにVxは電流で考えます。以下のようにi1とi2は同じ電流になるので、

$$\small{
i_1=i_2
}$$

あとはオームの法則で書き換えます。

$$\small{
\frac{V_2-V_x}{R_1}=\frac{V_x-V_o}{R_2}
}$$

これを解いて行くと、、、

$$\small{
V_x=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_2+\frac{R_1}{R_1+R_2}V_o
}$$

これがイマジナリーショートを使うと

$$\small{
V_x=V_y\\
\frac{R_2}{R_1+R_2}V_2+\frac{R_1}{R_1+R_2}V_o=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_1
}$$

分母を消して、Vo=の形にしたら終わりです。

$$\small{
R_2V_2+R_1V_o=R_2V_1\\
V_o=\frac{R_2}{R_1}(V_1-V_2)
}$$

はい、これで終わりです。

この式はつまり、「入力V1とV2の差分をとってR2/R1倍して出力している。」ということです。

差動増幅ですね。

以上で本記事は終わります。誰かの参考になれば幸いです。最後までお読みいただきありがとうございました！！！