増幅回路の出力インピーダンス：負帰還による抑圧効果

実験キットとパソコンで学ぶアナログ電子回路教室

増幅回路の出力インピーダンスとは


図1　増幅回路における出力インピーダンスは，回路の出力端から見た内部のインピーダンス．単体のOPアンプでは数百Ωから数kΩの値をもつ．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．詳細は［VOD/Full KIT/data］実験キットとパソコンで学ぶAnalog Devicesアナログ電子回路教室

増幅回路における出力インピーダンスは，回路の出力端から見た内部のインピーダンスです．基本的には抵抗と同じように考えることができ，交流成分においてはキャパシタやインダクタによるリアクタンスも含まれます．この抵抗成分とリアクタンス成分をまとめてインピーダンスと呼び，記号では$Z$で表されます．

出力インピーダンスはOPアンプの出力段に内在する抵抗を示しており，単体のOPアンプでは数百Ωから数kΩ程度の値をもつことがあります．この値は回路に負荷を接続した際の出力電圧に影響します．

増幅回路に負帰還を導入すると，出力インピーダンスは大幅に低下します．負帰還は回路の出力を入力に戻すことで，出力の変動を抑制する働きをもちます．これにより，OPアンプ単体で高めの出力抵抗をもつ場合でも，回路全体としては低い出力インピーダンスが得られます．

負帰還が導入された回路では，外部負荷が接続されても出力電圧の変化が小さくなり，回路の安定性や線形性が向上します．この効果は抵抗値の選定や帰還比によって調整できます．

回路設計では出力インピーダンスを正確に理解することが重要です．設計時には以下のポイントを確認するとよいです．

このように，出力インピーダンスは単体OPアンプの特性だけでなく，回路全体での負帰還設計によって制御されます．正確に把握することで，増幅回路の性能を最大限に引き出すことができます．

〈著：ZEPマガジン〉