差動アンプの解析 - SonofSamlawのブログ

ライター：mpcsp079さん（最終更新日時:2016/3/27）投稿日：2013/9/25
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差動アンプの解析

ＯＰＡＭＰを使った差動回路に関するどこにも書いていない解析

　　図１は差動アンプである。この動作を考える。

　　　　　　　　　　　　　　図１　差動アンプ

　図１を変形すると、図２になる。

　　　　　　　　　図２　テブナン等価回路による図１の変換

　　ＯＰ　ＡＭＰの＋端子電圧はー端子電圧にほぼ等しいので、

　　Ｖ２＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｖｏ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）

　　≒Ｖ１＊Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｒｅｆ＊Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）

ここで、

Ｒ１＝Ｒ３

Ｒ２＝Ｒ４

なら、

Ｖ２＊Ｒ２＋Ｖｏ＊Ｒ１≒Ｖ１＊Ｒ２＋Ｖｒｅｆ＊Ｒ１

Ｖｏ≒（Ｖ１ーＶ２）＊Ｒ２／Ｒ１＋Ｖｒｅｆ　－－（１）

となる。つまりＶ１とＶ２の差が、Ｒ２／Ｒ１倍され、それがＶｒｅｆに乗る、ということだ。ゲインと位置が自由に変えられるということ

　　この回路は情報の平行移動ができるのである。

■同相電圧ゲインの考察

　　図２をブロック図にしたものが図３である。さらに、同相電圧Ｖｃｍも考慮されている。AdはＯＰ　ＡＭＰの差動ゲイン、Ａｃｍは同相ゲインである。

　　　　　　　　　　図３　図１の差動アンプ回路のブロック図

　　ＣＭＲＲは差動ゲイン／同相ゲインである。図３のように、Ｖｃｍは１／ＣＭＲＲ倍され加算される。同相電圧Ｖｃｍによって、

　　Ｖｏ＝Ｖｃｍ＊（Ａｃｍ／Ａｄ）＊（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１

　　　　＝Ｖｃｍ＊（１／ＣＭＲＲ）＊（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１

となり、ＣＭＲＲに応じてＶｃｍに反応することが分かる。

　　ここでもし

Ｋ１≠Ｋ２

ならＶ１とＶ２が同じに動いてもＶｏが生じることになる。つまり同相ゲインが生じる。これは回路定数の不整合からくるのである。この場合の同相電圧に対するげいんは、

（Ｋ２－Ｋ１）＊（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１

となる。

　　Ｋ１＝Ｋ２であるなら、ＯＰＡＭＰが理想的（ＣＭＲＲが∞）である場合には、同相ゲインは＝０となるのである。

　　このように、この差動アンプの同相ゲインは、回路定数の不整合によるものと、ＯＰ　ＡＭＰのＣＭＲＲによるものと、２つに起因している