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オペアンプについての概要、用途、原理などをご説明します。また、オペアンプのメーカー33社一覧や企業ランキングも掲載しております。オペアンプ関連企業の2025年3月注目ランキングは1位:日清紡マイクロデバイス株式会社、2位:Apex Microtechnology, Inc.、3位:日本テキサス・インスツルメンツ合同会社となっています。
オペ・アンプとは、2つの入力端子と1つの出力端子を備え、入力側の電気信号を増幅して出力することができる集積回路です。
「オペレーショナル・アンプリファイヤー(Operational Amplifier)」の略語で、演算増幅器とも呼ばれています。オペ・アンプは接続する回路素子を工夫することで、単なる増幅にとどまらず、入力電圧の加算、減算、時間積分などの演算機能を持たせることが可能です。
現在では、この特徴を活かしたアナログ増幅回路が広く利用されています。
オペ・アンプを利用した多種多様な回路が知られていますが、その代表的なものを以下に示します。
オペ・アンプは、マイクロフォン、光センサー、圧力センサーなどから出力されるいろいろな微小信号をA/Dコンバータが扱える信号レベルまで増幅するセンサー・アンプの分野で使用されています。ここではノイズの影響を避けるため、差動増幅器構成であったり、バンドパス・フィルターを介して信号の周波数帯域外のノイズを除去したりする等の手段が採用されていますが、そこに必ず使用されるのがオペ・アンプです。
オペ・アンプは、ボルティジ・フォロアとしても使用されています。高いインピーダンスの信号源はノイズに弱くケーブル長を伸ばせませんが、オペ・アンプをボルティジ・フォロアとして信号源近くに配置すると、オペ・アンプの低い出力インピーダンスで信号を送り出すことが可能です。オペ・アンプを使用することで、ケーブルを長くしてもノイズの影響を減らせるようになります。
オペアンプは、2つの入力端子と1つの出力端子から構成され、次のような理想的な特性を備えています。
実際には、オープンループ・ゲインは90dB以上、入力電流は数nA～1μA程度、出力インピーダンスは0.1Ω～数Ωですが、原理的には上記を前提として考えることができます。
また、オペ・アンプの2つの入力端子は次の機能を備えています。
オペ・アンプの種類は、「素子」「電源構成」「特性」の観点から分類できます。
回路を構成する素子により、次の3種類となります。
オペアンプを動作させるための電源構成により、次の2種類に分類できます。
用途に応じて特に重要な特性が異なることから、特徴を持ったオペ・アンプが供給されています。その一例を以下に記しますが、要求仕様に基づいて、適切なデバイスを選択する事が求められます。
オペ・アンプは、アナログ回路特有のエラー要因を有します。また、「オペ・アンプの原理」の項で解説した理想的な特性から外れた部分が、回路動作に悪影響を及ぼすことがあります。そのため、それらを避ける対策が必要です。具体的な対策は、以下に記します。
その他にも以下のような注意事項がありますが、個々の対処方法については、専門の文献やオペ・アンプメーカーが提供している資料を参照して下さい。
オペ・アンプは、オープンループ・ゲインが極めて高いため、出力端子から入力端子へのフィードバック回路を適切に設定して、前項に記した様々な機能を実現します。ここでは、オペ・アンプを用いた基本的な増幅回路として次の2つを実例として解説します。
1. 反転増幅器
信号Viは抵抗Riを介して反転入力端子に接続し、反転入力端子と出力端子間は抵抗Rfで接続します。また非反転入力端子は直接アースに接続します。この構成で得られる出力信号Voは (-Rf/Ri) ×Viとなります。"-"は位相が反転していることを示します。
2. 非反転増幅器
信号Viは直接非反転入力端子に接続します。反転入力端子はRiを介してアースにするとともにRfを介して出力端子に接続します。この構成で得られる出力信号Voは (Rf/Ri) ×Viとなります。
参考文献
https://www.ablic.com/jp/semicon/products/analog/opamp/intro/
https://www.marutsu.co.jp/pc/static/large_order/1104opamp
http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronics/analog.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 日清紡マイクロデバイス株式会社 |
34.4%
|
| 2 | Apex Microtechnology, Inc. |
15.6%
|
| 3 | 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 |
9.4%
|
| 4 | 東芝デバイス&ストレージ株式会社 |
9.4%
|
| 5 | Unisonic Technologies Company Limited |
6.3%
|
| 6 | オン・セミコンダクター株式会社 |
3.1%
|
| 7 | Green Solution Technology Co., Ltd. |
3.1%
|
| 8 | TTM Technologies Inc. |
3.1%
|
| 9 | オスラム株式会社 |
3.1%
|
| 10 | シーラス･ロジック株式会社 |
3.1%
|
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