OPアンプとは何か ―― その働きと役目を知る

●出力の一部を帰還すれば非反転増幅回路になる

電圧フォロワでは，出力電圧OUTを反転入力IN-に直接帰還しているので，OUT＝IN+となります．電圧フォロワ全体としての利得は1倍で，信号を増幅しません．OUTを減衰させてからIN-に帰還すれば，IN+より大きい出力電圧OUTを得ることができます．

　OUTを1/kに抵抗分圧してIN-に帰還すると，式(1)にIN-＝（1/k）×OUTを代入して，

　　　OUT＝A×｛IN+－（1/k）×OUT｝
すなわち，
（1/k＋1/A）×OUT＝IN+　・・・・・　(4)

となるので，A→∞の極限を取れば，

　　　（1/k）×OUT＝IN+
すなわち，
OUT＝k×IN+　・・・・・　(5)

となり，出力OUTは常にIN+のk倍になります．Aが有限でも，kより十分に大きければ，誤差項（1/A）×OUTは無視できます．

　この回路は，負帰還によって（1/k）×OUTとIN+を一致させています．OPアンプは（1/k）×OUTとIN+の電圧差を増幅しているだけで，IN+を増幅しているわけではありません．しかし，結果としてIN+をk倍に増幅しているように見えるので，非反転増幅回路と呼ばれています（図6）．

図6　非反転増幅回路

　非反転増幅回路は，電圧フォロワと同様の電圧制御電圧源で，制御電圧IN+に比例した出力電圧OUT＝k×IN+が得られるものです．比例定数kは，OUTを1/kに抵抗分圧したことに由来するので，

　　　1/k＝R1/（R1＋R2）

すなわち，

k＝（R1＋R2）/R1＝1＋R2/R1

です．