電圧増幅器 – metoree本番管理

電圧増幅器とは

電圧増幅器 (英: Voltage Amplifier) とは、さまざまな電気信号の電圧を増幅する機器です。

電圧アンプと呼ぶこともあります。入力電圧を増幅して出力する回路で、電子機器の基本的な構成要素の1つです。

増幅器は小さな信号レベルを入力し、出力として大きな信号を得る際に使用されています。多くの場合、入出力信号は電圧信号なので、このような目的の機器は電圧増幅器と呼ばれます。

目的によりさまざまな形態や性能を備えた電圧増幅器が販売されていますが、主な用途としては音声信号や映像信号、各種センサーからの出力信号の増幅などです。

一般的な増幅器の回路構成は、増幅素子 (トランジスタやオペアンプなど) とそれを制御するための回路 (バイアス回路やフィードバック回路など) です。増幅素子に入力された電圧が増幅されて、大きな信号レベルで出力されます。

使用目的により重視する性能が異なりますが、それぞれに適した回路が提案されています。

市販の電圧増幅器には、多様な種類があります。例えば、オーディオアンプ、高周波増幅器、計測用増幅器などです。

これらの市販の電圧増幅器は、さまざまな用途に対応できるように、それぞれ異なる性能を持っています。適切な性能指標を選択し、使用する環境に合わせた適切な電圧増幅器を使うことが重要です。

直流増幅器
直流増幅器は、直流信号の増幅や処理に使用される電子機器です。直流増幅器は、センサー信号の増幅やDCモーター制御、電源管理など、様々なアプリケーションで使用されます。

直流増幅器を選ぶ際には、入力信号、出力信号、電源電圧、入力インピーダンス、出力インピーダンス、周波数特性などの性能要件を考慮する必要があります。

低周波増幅器 (オーディオアンプ)
低周波増幅器の中でも代表的なものは、オーディオアンプです。音声信号を増幅するために、スピーカーやヘッドフォンなどの音響機器で使われています。主な性能指標は、周波数特性、歪み率、SN比、出力電力などです。

高周波増幅器
高周波増幅器は、高周波信号を増幅するために使われます。具体的には、無線通信や衛星通信、放送などです。主な性能指標として、周波数帯域、ゲイン、ノイズフィギュア、入出力インピーダンスなどが挙げられます。

計測用増幅器
計測用アンプは、高精度な測定を行うために使われます。具体的には、センサーや計器などの信号増幅です。主な性能指標として、増幅率、入出力インピーダンス、線形性、帯域幅、ノイズフィギュアなどが挙げられます。

ローノイズ増幅器
ローノイズ増幅器は、低いノイズフィギュアを持ち、感度の高いアプリケーションで使用されます。ローノイズ増幅器は、弱い信号の増幅や処理を行う場合に用いられます。

ローノイズ増幅器を選ぶ際には、ノイズフィギュア、電圧利得、帯域幅、入力電圧範囲、消費電力などの性能指標を確認することが重要です。なお、ローノイズ増幅器は、機器内部のノイズを減らすために用いられる場合があり、機器外部のノイズに対する抵抗性は保証されていないことに注意して下さい。

差動増幅器
差動増幅器は、2つの入力端子と1つの出力端子を持ちます。入力信号の差を増幅することで、ノイズの影響を減らし、信号品質を向上させることが可能です。

特に注目すべき性能指標に、PSRRとCMRRがあります。これは、ノイズの影響をキャンセルする上で非常に重要な項目です。

高電圧増幅器
高電圧増幅器は、高電圧信号の増幅や処理に使用される電子部品の1種です。高電圧増幅器は、レーザーや放電装置、医療機器、産業機器など、多様な分野で使用されます。

高電圧増幅器を選ぶ際には、出力電圧、電流、帯域幅、安定性、保護機能などの性能指標を確認することが大切です。また、高電圧を扱うため、安全性についても考慮する必要があります。

増幅器の性能は、増幅率、周波数特性、歪み率、入力インピーダンス、出力インピーダンスなどが重要な指標となります。これらの性能は使用目的に応じた回路設計によって最適化され、さまざまな用途に対応しています。

電圧増幅器の入力信号がVin、出力信号がVout であれば、その利得は「Vout/Vin 倍」または「20log (Vout/Vin) dB」で表されます。

電圧増幅器であっても、一定範囲までは負荷に電流を流せます。しかし、基本的に電圧特性が優先され、電力増幅器の様に大きな電流が流せるものではありません。

参考文献
https://www.nfcorp.co.jp/techinfo/keisoku_kouza/vamp/vamp/feature6.html
https://web.archive.org/web/20180723215332/