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オペアンプとは? 増幅率と電圧利得

 

オペアンプには、特性を表す代表的なパラメータが存在します。

増幅率と電圧利得<ゲイン>

増幅回路の入力に電圧を加えると、その出力には、入力電圧が増幅率倍されたものが現れます。この増幅率は、出力電圧の大きさを入力電圧の大きさで割った値で表されます。
入力電圧をVs 、出力電圧をVo 、増幅率をAvで表すと、次のように定義されます。

式

デシベル(dB)とは?

増幅率の常用対数を20倍したものはデシベル[dB]単位で表されます。
例えば、オペアンプの開放利得が100000倍(105倍)であるという場合、それをデシベル表記すると次のようになります。

式

このように、10をいくつも並べるような大きな増幅度もデシベルを用いて表すと100[dB]という小さな数値で表現できます。
その他、アナログ回路を表現するのに必要な単位について以下にまとめます。

(a) dB: 2つの量の比の対数をとって10倍又は20倍にしたもの。

式
式

(b) Vp-p:波形の最大値と最小値の差。

(c) Vrms:実効値 2乗平均の平方根。

1Vrms = 2√2

(d) dBV:1Vrmsを基準として表現したもの。

0dBV= 1Vrms

(e) dBm:ある負荷に対して1mWの電力を生じさせる電圧を基準としたもの。
一般的な負荷の値は50Ω,600Ω等が多い。

0dBm=0.224Vrms (負荷50Ωの時)
0dBm=0.775Vrms (負荷600Ωの時)

(f) oct:「オクターブ」で1octはある周波数に対して2倍の値になる。
-6dB/octは、周波数が2倍になれば6dB低下することを示す。

(g) dec:「ディケード」で1decはある周波数に対して10倍を示す。
-20dB/decは、周波数が10倍になれば20dB低下することを示す。
※(f)、(g)より、-6dB/oct= -20dB/decとなる。

(h) dB(デシベル)計算基本

3dB  ≒ 1.41倍 ≒ √2
6dB  ≒ 2.00倍
10dB ≒ 3.16倍
20dB ≒ 10倍
ex) 16dB=10dB+6dB → 3.16×2=6.32倍

[PDFファイル]オペアンプ・コンパレータの基礎

エレクトロニクス豆知識