オペアンプ
電圧値の微分値を出力する回路。入力電圧 V i {\displaystyle V_{i}} に対して出力電圧は − R C d V i / d t {\displaystyle -RCdV_{i}/dt} となる。実際には高周波のノイズ成分なども増幅されるため、出力波形の立ち下りを滑らかにする不完全微分回路を用いることが多い。
V o u t = − R C d V i n d t {\displaystyle V_{\mathrm {out} }=-{R}{C}{\frac {dV_{\mathrm {in} }}{dt}}}
全てバイポーラトランジスタ、または入力段がJFETのオペアンプが当てはまる。全てJFETで構成されたオペアンプは基本的には無く、出力段にはもっぱらバイポーラトランジスタが使われる。
入出力間の電圧には差動利得(オープンループゲイン)を A d {\displaystyle A_{\text{d}}} として次のような関係がある。
V out = A d ( V + − V − ) {\displaystyle V_{\text{out}}=A_{\text{d}}(V_{+}-V_{-})}
上記の関係を使って非反転増幅回路を計算する例を考える。
R 1 {\displaystyle R_{1}} の左から右へ流れる電流を I 1 {\displaystyle I_{1}} とし、 R 2 {\displaystyle R_{2}} の右から左へ流れる電流を I 2 {\displaystyle I_{2}} とする。この時オペアンプの入力インピーダンスは十分に大きく入力電流は無視し、出力インピーダンスは十分小さいとすると、以下の式が成り立つ。
V in = V + {\displaystyle V_{\text{in}}=V_{+}}
I 1 = − V − R 1 {\displaystyle I_{1}=-{\frac {V_{-}}{R_{1}}}}
I 2 = V out − V − R 2 {\displaystyle I_{2}={\frac {V_{\text{out}}-V_{-}}{R_{2}}}}