オペアンプを作ろう① 定電圧回路

CRやダイオード、トランジスタなど、ちょっとした外付け回路で様々な増幅回路、演算回路が構成できるオペアンプはアナログ制御の主役です。昔も今も、アナログを語るときオペアンプ抜きに話は始まりません。また規模の大小を問わず電子回路を設計するときに、これほど便利なオペアンプを使わない手はありません。

オペアンプをブラックボックスと扱っても何ら差し支えありませんが、ここで少し好奇心を旺盛にして、オペアンプの中がどうなっているのかちょっとのぞいてみることにしましょう。このテーマの核心部分については、「定電圧電源はオペアンプ」で、既にお話ししていますが、フィードバック制御による定電圧（電源）回路は、オペアンプの動作原理そのものと言えます。

では、定電圧回路がオペアンプとして動作する様子を再度確認してみましょう。上の図を見てください。典型的な定電圧回路ですね。VOUT（出力電圧）をR1とR2で分圧しC1815のベース電圧とする（負帰還する）ことにより、左と右、両方のC1815のベース電位は同じになります。左のベース電圧が3Vであれば、右のベース電圧も3Vであり（となり）、結果的にVOUTは6Vになります。（R1＝R2の時）。もし2R1＝R2であれば、VOUTは9Vになります。OKですね。（＾＾）

ということは、ベース電圧が図のようなサイン波であれば、VOUTも図のようなサイン波出力になります。これは正に、オペアンプでいうところの非反転増幅回路そのものですね。

下の図は、定電圧回路をオペアンプの非反転増幅回路風に描きなおしたものです。少しオペアンプらしく見えるようになりましたか？実際には入力インピーダンスや無帰還ゲインの大きさ、応答スピード等の検討要素がありますが、定電圧回路はこのように単電源使用のオペアンプと等価と考えることができます。

これだけでオペアンプの半分は作れたようなものです。残りはあと半分。±電源を与えてマイナス電圧入力、マイナス電圧出力ができるようになれば完成です。さて、いったいどうすればマイナス電圧の入出力ができるようになるでしょう？

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