【電子回路】オペアンプの減算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減算回路について解説します。

こんな回路です↓。

この回路の出力電圧Voは以下の式で計算できます。

$$
\small{
V_o=V_1-V_2
}
$$

と疑問をお持ちの方の参考になれば幸いです。

減算回路の動作原理

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。

減算回路の動作原理の詳細解説

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。

$$\small{
V_y=\frac{R}{R+R}V_1\\
V_y=\frac{1}{2}V_1\\
}$$

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。

$$\small{
\frac{V_2-V_x}{R}=\frac{V_x-V_o}{R}
}$$

これを解いて行くと、、、

$$\small{
V_x=\frac{V_2+V_o}{2}
}$$

これがイマジナリーショートを使うと

$$\small{
V_x=V_y\\
\frac{1}{2}V_1=\frac{V_2+V_o}{2}\\
V_o=V_1-V2
}$$

はい、最初の式が出てきましたね。こんな感じで減算されています。

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！！！