アナログ回路のオペアンプを使った比較器の動作原理

質問

アナログ回路のオペアンプを使った比較器の動作原理がいまひとつ解らず困っています。いろいろと参考書などを見てみたのですが、オペアンプの基礎の基礎らしく逆に載っていませんでした。
あまり電子回路について詳しくないので基礎から教えてもらえるとありがたいです。
よろしくお願いします。

回答No.3

diode5 · ベストアンサー

帰還抵抗がきちんとつながっている時は、入力に+1V、出力に-1Vでつりあいますよね？
反転増幅回路では、＋入力端子はGND(=0V)に接続されていますから、出力は－入力端子を＋入力端子と同じ電位にしようと動作します。

帰還抵抗がはずれると帰還電流がゼロになります。すると－入力端子が＋の電位になります。（入力の+1Vはそのままです）
ここでオペアンプは＋入力端子と－入力端子の電位を等しくしようと動作します。-1Vでは足りないと考えて、どんどん出力電圧を下げていきます。この時に帰還抵抗がはずれているので、結局限界まで下がることになります。
オペアンプの電源電圧が±15Vの場合、飽和電圧は±13V前後です。

問題の答えは、およそ-13Vということになります。

これまでは入力電圧が+1Vでした。今度は-1Vを入力してみましょう。
帰還抵抗がある時の出力電圧は+1Vですね？　帰還抵抗がなくなると、およそ+13Vの出力になります。
－入力端子：GND(=0V)　＜　＋入力端子(=+1V)　→　出力電圧-13V（=Low)
－入力端子：GND(=0V)　＞　＋入力端子(=-1V)　→　出力電圧+13V（=High)

どうです？　コンパレータに似てきたでしょう？

お礼

おぉなるほど理解できました。
詳しく教えていただきありがとうございます。

回答No.2

diode5

オペアンプの基礎中の基礎、反転増幅回路はわかりますよね？
入力抵抗をR1、帰還抵抗をR2とします。そしてR1=R2とします。
入力電圧を+1Vとすると出力電圧は-1Vになりますよね？

さて、ここからです。
おっと大変です！　帰還抵抗R2がはずれてしまいました。
出力電圧は何Vになるでしょうか？　（これがコンパレータの考え方です）

回答は後日ということにします。

補足

帰還抵抗R2がはずれたというのは回路はつながったまま抵抗だけをはずしたということですよね？
えーとV=０でしょうか？
理論式から考えるとそうなるのですが…
この答えがどのようにコンパレータの考え方につながるのかは解りません…

回答No.1

ymmasayan

オペアンプは＋・－の２入力を持ち、又種類によって違いますが何万倍～何百万倍の
増幅度を持ちます。
参考ＵＲＬの図を見てください。
＋入力側に基準電圧をつなぎ－側に入力信号をつなぎます。
仮に基準電圧と同じ電圧だと±０でオペアンプの出力は０です。
基準よりもわずか増えるとマイナスが勝って出力は一挙に－１３Ｖくらいに成ります。
逆にちょっと下がるとプラスが勝って＋１３Ｖくらいになります。
これが比較器（コンパレータ）の原理です。
オペアンプの精度と増幅度の高さがこれを可能にしています。

参考URL：

http://www.necel.com/linear/word/oc/word_guideoc_a04.html

お礼

参考URLまでつけていただいてありがとうございます。
おかげで理解することができました。