オペアンプ入門①理想オペアンプ

オペアンプは一般に上図のようなシンボルで表され、二つの入力端、出力端、＋V電源供給端、－V電源供給端、の5個の端子をもっています。オペアンプの最も特徴的な性質を下記に示します。（理想オペアンプ）

① 入力端子の入力インピーダンスは＋側、－側ともに∞Ωである。
② 出力端子の出力インピーダンスは0Ωである。
③ ゲイン（増幅度）は∞である。

入力インピーダンスが∞Ωというのはどういうことでしょう。左の図を見てください。電源電圧の15Vを10kΩと5kΩで分圧し、分圧電圧の5Vを＋入力端に入れています。＋入力端のインピーダンスは∞Ωですから、電流はまったく流れ込みません。よって、分圧電圧の5Vは電圧降下することなく、正確に5Vを保ちます。これは－入力端も同じです。

次に、出力インピーダンスが0Ωというのはどういうことでしょう。右の図を見てください。出力端が5Vを出力しているとして、10Ωの負荷抵抗を入れると500mAが流れ、1kΩの負荷抵抗を入れると5mAが流れます。このように出力電流がいくら変化しても、出力の5Vはまったく変化しません。これが、出力インピーダンスが0Ωであるということです。

最後に、ゲイン（増幅度）は∞というのはどういうことでしょう。下図を見てください。
電源は±15Vを与え、＋入力端には2V、－入力端には例えば1Vを入力しているとしましょう。「オペアンプは＋入力端の電圧から－入力端の電圧を引いた値に∞の倍率を掛け算し出力します。」図の例では、2V-1V=1Vですから、（1×∞）Vが出力される計算になりますが、出力電圧は電源電圧の範囲の値しかとれません。よってこの場合の出力電圧は+15Vでストップします。では、－入力端が3Vになったらどうなるでしょう。今度は出力が瞬時に-15Vになります。

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