質問: ボルテージフォロワの役割がよく分かりません。 ボルテージフォロワは、電流が流れることで寄生抵抗によって電圧値が低下しないようにするために、回路の入力段及び出力段に入れるものであると思いますが、 これを入れるのと入れないのでは具体的にどのような違いが表れるのでしょうか? オペアンプを使った回路では通常、電流は流れないはずですので、このようなものは必要ないように思うのですが、どのような場合に必要になるのでしょうか?
回答: #1のものです。 ちょっと説明がうまくなかったようです。 ボルテージフォロワを使用するのは、次の段の入力インピーダンスが小さく電流がある程度流れる場合に、信号を元の電圧をそのまま受け渡す際に使用します。 とくに信号源の出力インピーダンスが大きいときは信号源に流れる電流を減らすため、受ける側の入力インピーダンスを大きくする必要があります。 反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができません。(反転増幅回路の入力インピーダンスは信号源と反転入力端子の間の抵抗にほぼ等しい。この抵抗の大きさはさほど大きくできない。) 非反転増幅回路を用いると、入力インピーダンスを大きくすることができます(非反転増幅回路の入力インピーダンスは非反転入力と反転入力のピン間インピーダンスにほぼ等しく、かなり大きな値になる。)が、増幅率が1よりも大きくなってしまいます。 これを元の信号のレベルに下げるために抵抗で分圧してしまうと、分圧に使用した抵抗分出力インピーダンスが増えてしまいます。これでは何のためにオペアンプを入れて電流の影響を減らしたの意味がなくなってしまいます。 元の電圧のまま、次の段に受け渡すにはボルテージフォロワがよいということになります。 次に、#1の補足に対して。 >反転増幅回路と非反転増幅回路は単に反転するかしないかの違いだと思っていたのですが、 >それ以外に特性が異なるのですか? これは、上でも述べていますが、反転増幅回路と非反転増幅回路は、増幅回路の入力インピーダンスが異なります。 信号源の出力インピーダンスが大きく、電流が流れると電圧が変化してしまような用途では入力インピーダンスを高くできる非反転増幅が有利です。 >・出力インピーダンスとは出力端子とグラウンド間のインピーダンスだと思っていたのですが、それでいくと分圧するということは >出力インピーダンスを下げることになるのではないのでしょうか? 違います。出力インピーダンスとは信号を発生させている元と入力先との間のインピーダンスを意味します。 出力インピーダンスは信号源から流れる電流による電圧降下の大きさを決定付けます。 オペアンプを使った回路での出力インピーダンスは、理想的な状態ですはゼロになります。 分圧用の抵抗を入れてしまうと、分圧に使用した抵抗のうち信号源と入力先に入っている抵抗分が出力インピーダンスとして寄与していしまいます。 >・それと非反転増幅回路の出力を抵抗などで分圧することで増幅率を1以上にするデメリットを教えて下さい。 これは、何かの勘違いですね。 非反転増幅回路で増幅率を1よりも大きくしたいのなら分圧などする必要はありません。 非反転増幅で増幅率を1以下にしたい場合は、何らかの方法で信号を減衰させる必要があります。ここで分圧を使うのはあまり好ましいことではないということです。