徹底図解★ OPアンプIC活用ノート

第1章

測定器や信号発生器にはパソコンを活用しよう

OPアンプ応用回路を実験で学ぶ

1- 1

回路記号はただの三角形のように見えるが…

OPアンプはアナログ回路の基本素子

OP アンプとは，Operationalいるほうを反転入力ピン，＋の働きをします．ただし，ごく基Amplifier（ 演算増幅器）の略称

印が付いているほうを非反転入本的な増幅回路として動作させで，「オペアンプ」と読みます．

力ピンと呼びます．

る場合でも，OP アンプ単体でOP アンプは，二つの入力ピンと，一つの出力ピンをもつアナAND や OR などのディジタル素子は，入力信号がログ素子です．

L

回路記号で書くと， 図1 のHはなく， 図3 のように 2 本のか外付け抵抗を組み合わせて回路かを判断して，それに応じてHかLを構成します．の出力信号

この点はちょっと面倒に思えように右側がとがった三角形を作り出します．それに対して，ますが，その代わり，OP アンで，左（底辺）側に 2 本の入力ピOP アンプのようなアナログ素プを利用すればきわめて多種類ン，右（頂点）側に 1 本の出力ピ子は，入力も出力も連続的に変のアナログ回路を作ることがでンが書かれています．

化する信号，すなわちアナログきます．外付け抵抗の抵抗値を信号を扱います（ 図2 ）．

変えたり，数を増やしたり，コ

2 本の入力ピンは機能的に大きな違いがあるので，確実に区OP アンプは二つの入力ピン

ンデンサやダイオードなど外付別できるように回路記号に印がに加えた信号電圧を比較した

け部品の種類を増やすことによ付いています．−の印が付いてり，信号電圧を大きく増幅するって，複雑な応用回路を簡単に

図1

入力ピン（2本）
反転入力 Vin −ナログの世界における万能基本素子と言えます．

出力ピン（1本）
出力 Vout

非反転入力 Vin ＋

図2H

2 本の入力ピンは機能的に大きな違いがあるので，確実に区別できるように回路記号に印が付いています．

図3

実現できます．OP アンプはア

OP アンプの回路記号
信号を入力する端子には反転入力と非反転入力の二つがある

ディジタル信号とアナログ信号
ディジタル素子

LHLHL

ディジタル信号ディジタル信号（a）ディジタル素子の入出力信号

OP アンプによる増幅回路の例
アナログ素子R 2 10k
R1Vin10k

Vout

NJM2732（新日本無線）

この回路は増幅率−1倍の反転増幅回路です．
詳しくはこのあと説明します．

8

アナログ信号
アナログ信号（b）アナログ素子の入出力信号
アナログ素子は，入力も出力も連続的に変化する信号，すなわちアナログ信号を扱います．

このＰＤＦは，ＣＱ出版社発売のトランジスタ技術SPECIAL for フレッシャーズ No.104 「徹底図解 OPアンプIC活用ノート」の一部分の見本です．
第 1 章 OP アンプ応用回路を実験で学ぶ
内容・購入方法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
<http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MSP/MSP200810.htm>

徹底図解★ OPアンプIC活用ノート第2章

信号を増幅する二つの動作がOPアンプ応用の基本

OPアンプの基本的な使いかた

2- 1

入力を反転する回路と反転しない回路がある

増幅IC「OPアンプ」
を動かしてみる

1

信号を増幅してみる
このとき K は，回路で使用するOP アンプを使った回路はとてもたくさんの種類がありま

抵抗の値で決まります．

すが，もっとも代表的なもの

図1に示すように，増幅率動作させてみましょう．
OP アンプと， R 1 ＝ 10 kΩ，

R2 ＝ 10 kΩの 2 本の抵抗を用意の一つが非反転増幅回路です．

が 2 倍なら，入力電圧 Vin が 1 Vします．抵抗 R 1 と R 2 は直列にOP アンプと 2 本の抵抗で作のとき，出力電圧 Vout は 2 V に接続し，R2 の右端は OP アンプなります．の出力ピンに，R1 の左端は倍に増幅して出力します．こさ ら に ， Vin ＝ 2 V の と き はGND（グラウンド）に接続しまの K を増幅率と呼びます．

Vout ＝ 4 V，Vin ＝− 2 V のときす．R1 と R2 の接続点は，OP ア

増幅率 K は，OP アンプを使は V out ＝− 4 V というように，ンプの反転入力ピンに接続しった回路ではかなり自由に設

出力電圧は常にそのときの入力ます．

定できます．たとえば，増幅電圧の 2 倍になります．

これはちょうど，OP アンプ率が 2 倍とか，3 倍とか，10 倍● 非反転増幅回路の実験の出力電圧を R 1 と R 2 で抵抗分ることができて，入力電圧を Kとか，400 倍とか，そのようなそれでは， 図2（a） のように圧して，分圧点の電圧を OP ア回路を作ることができます．

非反転増幅回路を作り，実際にンプの反転入力ピンに入力していることになります．この

図1

ようすをわかりやすく回路図

非反転増幅回路の動作で示すと， 図2（b） のようになVin

2倍Voutります．当然ですが，回路としては 図2（a） とまったく同じVoutです．
4V2V−2V −1V
1V 2V−2VVin

非反転増幅回路は代表的なOPアンプ回路です．入力電圧を K倍に増幅して出力します．増幅率 K はかなり自由に設定できます．

● 実験するとこのような波形が出てくるはず…
図2（c） に示すように，入力信号に比べて出力信号の電圧が大きくなっていることがわかります．また，入力と出力の波形を比べてみると，山は−4V

山，谷は谷になっていて，反転していないことがわかりま18

第 2 章 OP アンプの基本的な使いかた基礎編

徹底図解★ OP アンプIC 活用ノート

第3章

加減算回路と比較回路

OPアンプで計算や比較を行う

3- 1

実践
編

二つの信号を足してみよう

加算回路の動作1

出力信号が反転する加算回路
これまで見てきた非反転増幅して出力する加算回路です．

前章の 図6 と同じように基本回路，反転増幅回路は，どちら● 実験では同一の信号源からの反転増幅回路を作ります．さも一つの入力信号に対して，そ信号を入力する

らに，OP アンプの反転入力ピれを何倍かに増幅して出力する

加算回路の実験を行うには最ンに，追加の抵抗 R 3 ＝ 10 kΩものでした．機能的には，ディ低でも二つの入力信号が必要でを接続します． R 3 と R 1 の左側ジタル回路のインバータ（NOTすが，今回実験で使用したはそれぞれ独立しています．

回路）に似た，1 入力 1 出力の回DSPLinks の出力チャネルは一路です．

つしかありません．

そして，抵抗 R3 の左側に第 1の実験用信号，R1 の左側に第 2ディジタル回路には，AND

そこで，この実験では加算回の実験用信号を入力します．今回路や OR 回路のように，複数路の二つの入力に同じ信号を加回の実験では，第 1 の実験用信の入力信号の組み合わせに応じえることにします．

号と第 2 の実験用信号は同じもて一つの出力値が決まるものが● 反転増幅回路に抵抗を追加のです．

あります．

する

● 同じ信号が加算されて出力信号は 2 倍になる

同様に，アナログ回路にも複加算回路は，反転増幅回路に数の入力信号から一つの出力値抵抗を 1 本追加すれば，簡単にオシロスコープの画面で，入が決まるものがあります．その作ることができます．実験回路

力信号と出力信号を比較しなが代表が，複数の入力電圧を加算をら観測しましょう．二つの入力

図1

図1（a） に 示 し ま す ． ま ず ，反転加算回路の実験
入力
加算回路は複数の入力電圧を加算して出力します

入力信号1Vin 1
Vin

R 3 10k

出力

R 2 10k

R 1 10k
VoutNJM2732

入力信号2（a）回路図（ b）（a）の入出力波形（500mV/div.，1ms/div.）

3-1 加算回路の動作35

基礎編

徹底図解★ OPアンプIC活用ノート

第4章

方形波や三角波などの繰り返し信号を発生する方法

信号波形を作り出してみよう

4- 1実践
編

2種類の繰り返し信号を同時に発生できる

方形波/三角波発振回路

この章では，CMOS タイプ

で，周波数は外付け抵抗や外付10 kΩで，出力ピンと非反転入の OP アンプである NJU7043

けコンデンサの定数によって設力ピンの間を外付け抵抗 R 3 ＝（新日本無線）を，± 1.5 V の両定します．

10 kΩで接続します．

電源で動作させて実験を行います．
ヒステリシス付きコンパレー
タは非反転入力と反転入力に電また，三角波は完全な直線でこれによって，OP アンプとなく，ややカーブをもった疑似外付け抵抗 R 2 ， R 3 はヒステリ三角波です．

シス付きコンパレータと呼ばれ● コンパレータとして使うる回路を構成します．非反転圧差を生じるので，前章まででこの回路では，OP アンプを増幅回路とよく似ています

使っていた NJM2732（新日本無コンパレータ（電圧比較器）としが， 図2 に示すように，外付線）では，うまく動作しませんて動作させます．

け抵抗が OP アンプの非反転入ので注意してください．
● 発振回路とは増幅回路や加算/減算回路は，入力信号に対して何らかの操作

OP アンプのほかに，外付け部品として 10 kΩの抵抗 2 本，力側に接続されていることに注意してください．

100 kΩの抵抗 1 本，0.01 μF の

このように接続すると， CRコンデンサ 1 個が必要です．

積分回路の出力（ R 1 と C の接続を加えたものを出力信号とする発振の周波数を変えてみるな点）はヒステリシス付きコンパ回路でした．それに対して，発ら，これに加えて 1 kΩと 100 k

レータの入力（OP アンプの反転振回路は何も入力信号を加えな

Ωの抵抗が 1 本ずつ，0.01 μF入力）につながります．そして，くても，電源さえ供給していれのコンデンサがさらに何個かあ

ヒステリシス付きコンパレータ

ば回路自身が出力信号を作り続るとよいでしょう．の出力（OP アンプの出力）が CR

けます．

● 実験回路

積分回路の入力（ R 1 の C と接続発振回路には，正弦波を発生

図1（a） のように，OP アンプするものや，方形波/三角波をの出力ピンと反転入力ピンの間発生するものがあります．複数に外付け抵抗 R 1 ＝ 100 kΩを接の波形を切り替えたり振幅や周続し，反転入力ピンと GND のCR 積分回路出力→波数を調整可能なものが，実験間に外付けコンデンサ C ＝ 0.01

ヒステリシス付きコンパレ用の信号発生器（ファンクショμF を接続します．

ータ入力→ン・ジェネレータ）として使われています．
ここでは，OP アンプ 1 個でこの抵抗 R 1 とコンデンサ Cされていない側）につながります．
すなわち，ヒステリシス付きコンパレは， CR 積分回路と呼ばれる回ータ出力→路を構成します．

CR 積分回路入力→作れる手軽な方形波/三角波発

OP アンプの非反転入力ピン…というぐるぐる回りの信号の振回路を作ります．振幅は固定と GND の間を外付け抵抗 R2 ＝流れができました．このぐるぐ
4-1 方形波/三角波発振回路

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