【図解】音響機器のオペアンプ反転増幅回路

【図解】音響機器のオペアンプ反転増幅回路

こんちは!とまち(@tomachikeita)です。

前回はオペアンプの非反転増幅回路をご紹介しました!

【図解】音響機器のオペアンプ非反転増幅回路

今回は反転増幅回路について書いていきましょー!

 

反転増幅回路

反転増幅って何?

 

「波形を反転して増幅する回路」です!

音というのは交流信号で波のようになっていましたね。

非反転増幅回路では反転しませんでしたが、

今回はこの波を反転させて増幅します!

基本的にこの波形はギターやベースなどのモノラル信号を扱って、スピーカーから出力する場合は反転していても実用上まったく問題ありません!

ただ、マイクプリアンプなどを設計するのであれば位相の関係上もう一度反転させておく方が良いでしょう。

詳しくは後日解説します!

基本形

 

これが非反転増幅回路の基本形。

オペアンプの「ー(マイナス)」に入力信号を入れてあげる形です。

バイアス電圧は直接「+(プラス)」にかけましょう!

 

オペアンプの増幅に関係する抵抗は「R1」「R2」です。

この2つの抵抗によってどのぐらい音が増幅するのか決まります。

$$増幅率=\frac{R2}{R1}$$

R2R1で割れば増幅率が求められてしまいます!

例えば、R11kΩR210kΩだとすれば…

増幅率は10倍となります。

 

非反転増幅回路のときバイアス電圧は抵抗を介してオペアンプにかける必要がありましたが、

この反転増幅回路はバイアス電圧をかける時に抵抗が必要ないところがメリットですね!

コンデンサが入った応用系

 

次に、コンデンサが入った形です。

C1C2が追加されています。

このコンデンサを入れることによって、

非反転増幅回路と同じように、増幅したい周波数が設定できます!

C1R1ハイパスフィルター(HPF)

C2R2ローパスフィルター(LPF)

を構成します。

 

ハイパスフィルター(HPF)

 

このC1R1の値で

どこからの周波数を増幅させるか

を決定します。

このどこからというのがカットオフ周波数(cf)になります。

このカットオフ周波数の定義は

「-3dBレベルが落ちるところ」でしたね!

今回もカットオフ周波数を求める式だけおいて置きます。

$$カットオフ周波数=\frac{1}{2πRC}$$

上の図はカットオフ周波数を500Hzで切った時のイメージ図です。

フリーハンドと使い回しでごめんねー!笑

このイメージ図から

「オペアンプで増幅するのは500Hzより少し上の周波数から」

ということが感覚でつかめるのではないでしょうか?

 

ちなみに、C1は「カップリングコンデンサ」にもなります。

さらっと説明すると、

直流成分をカットして回路ブロックをつなぎ合わせるコンデンサ

になります。

 

ローパスフィルター(LPF)

 

次にローパスフィルターです。

ハイパスフィルター同様にC2R2カットオフ周波数を決めています。

ただ、ここにコンデンサを入れるのは非反転増幅回路でも説明した通り、

音質調整だけではなく、発振対策として入れられることが多いです。

発振を防ぐために音質に影響を与えない比較的小さなコンデンサ(100pFほど)がC2に入っていることが一般的です。

 

 

さいごに

非反転増幅回路の時の使い回しが多かったですが、基本の考え方はどちらも同じです!

波形が反転するかしないかだけです笑

ただ、最近思ったのですが、反転増幅回路の方が回路の部品点数が少なくて良いなという印象です。

オペアンプは特別な理由が無い限り2回路入のものが一般的ですし、反転が嫌ならまた反転させれば良いですよね笑

今日はこのぐらいで!

そいでは!