質問: オペアンプについて今学んでいるのですがボルテージフォロワ ですこしわからないのですが、 最大の特徴がインピーダンス変換と書かれていたのですが よくわかりません。 オペアンプは入力インピーダンスが非情に大きく、出力インピーダンスは小さいので、ボルテージフォロワは電圧を保ったまま、大きな出力インピーダンスを小さな出力インピーダンスに変換できるそうですが・・・ 入力電圧=出力電圧と関係があるのでしょうか? そもそもオペアンプの理想特性で入力インピーダンスが∞(非常に大きい)、出力インピーダンスが0(非常に小さい)の理由もわかりません。なぜそのような特性がいいのでしょうか? インピーダンスのwikiを見てもよくわかりませんんでした;; よろしくお願いします。
回答: まず、ボルテージフォロアが入力電圧=出力電圧なのはいいですよね。 オペアンプ単体で考えていると、理想的なインピーダンスというのは概念がつかみづらいかもしれません。 電圧E0、出力インピーダンスR0を持った信号発生器の出力を、入力インピーダンスRi、出力インピーダンスRoのボルテージフォロアに接続し、さらにその出力を負荷RLに接続することを考えましょう。このときRL=R0とします。 まず信号発生器にRLを直接接続しようとすると、RLに生じる電圧ELは、 EL = E0 * (RL / (R0 + RL)) = E0 / 2 となり、発生した電圧の半分しかRLにかからないことになります。 ここで、信号発生器と負荷との間にボルテージフォロアを挿入します。するとボルテージフォロアの入力に印加される電圧Eiは、 Ei = E0 * (Ri / (R0 + Ri)) となりますよね。このとき、Ri>>R0であれば、Ei≒E0になりますが、そうでない場合にはEiはE0よりも小さい電圧になってしまいます。 同じ事が負荷に生じる電圧ELにも言えます。 EL = Eo * (RL / (Ro + RL)) ですから、RoがRLに比べて無視できない大きさのとき、EL≠Eoとなってしまいます。 逆にいえば、RiがR0に比べて十分大きく、RoがRLに比べて十分小さければ、EL≒E0が実現できるわけです。 このとき、「ボルテージフォロア+負荷」をひとかたまりと考えれば、信号発生器に接続されるインピーダンスはRi、すなわちほぼ∞になりますし、 逆に「信号発生器+ボルテージフォロア」をひとかたまりと考えれば、負荷に電圧を印加する機器の出力インピーダンスはRo、すなわちほぼ0となるわけです。 これを「インピーダンス変換」と呼んでいるわけです。 って書いているうちに#1さんがもっとわかりやすいのを書いていますね。一歩遅かった・・・