ADALM2000で実験しよう！反転増幅回路 - 半導体事業

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設計アナログ Analog Devices

はじめに

こんにちは！2025年度入社、新人FAEのパワーちゃんです！

本ブログではAnalog Devicesのアクティブ・ラーニング・モジュール「ADALM2000」を使用した、オペアンプ (OP97) の評価方法をご紹介します！

前回のユニティゲイン回路評価に引き続き、今回は反転増幅回路の評価をおこなっていきたいと思います！

前回のユニティゲイン編をまだご覧になっていない方はこちらからご覧ください！

ADALM2000 で実験しよう！ユニティゲイン回路

事前に準備するもの

今回の評価も、アナログ・デバイセズ社の「シンプルなオペアンプ回路」という記事を参考におこなっていきます。

今回使用した部品・道具は以下のとおりです。

・ADALM2000

・ブレッドボード

・ジャンパー線

・抵抗1kΩ、4,7kΩ、10kΩ（各1つずつ）

・オペアンプ (OP97)

・ScopyがインストールされたPC

今回は前回のユニティゲイン回路と違って、抵抗が必要となるので忘れずにご準備ください！

ADALM2000と機能

ADALM2000について詳しく知りたいという方はこちらの記事をご覧ください。

ADALM2000 で実験しよう！持ち運べる実験室、ADALM2000

OP97先輩のピン配置

前回に引き続き使用するオペアンプ・OP97先輩のピン配置はこのとおりです。スペックなどの詳細は、こちらの製品ページからご確認ください。

反転増幅回路を評価してみよう！

反転増幅回路とは？

今回もまずは反転増幅回路とはどういった回路かという説明から入りたいと思います！

反転増幅回路では、入力信号は抵抗R1を介して、オペアンプの反転入力端子に入力されます。また、出力電圧Voutは抵抗R2を介して反転入力端子に接続されており、出力電圧が反転入力に戻されることで、反転入力電圧が非反転入力（基準電圧）に近づくように出力が制御され、負帰還が成立します。一方、非反転入力端子は基準電圧に接続され、一般的にはGND (0V) が用いられます。

OP97を使用した反転増幅回路

反転増幅回路の入力電圧をVin、出力電圧をVoutとしたとき、VinとVoutの関係式は以下のようになります。

\[ V_{\text{out}} = -\frac{R_2}{R_1} V_{\text{in}} \]

反転増幅回路の増幅度はR1とR2の値によって決まってくるんですね。また、”反転増幅”という名のとおり、出力電圧の極性が反転する点が最大のポイントです。

ブレッドボードに反転増幅回路を組んでみよう！

それでは、抵抗の接続位置と値に注意しながら実際に回路を組んでいきましょう！

今回、抵抗値は　[R1=1kΩ、R2=4.7kΩ、負荷抵抗10kΩ]　に設定します。

OP97を使った反転増幅回路のブレッドボード接続例

実際に作成した反転増幅回路

こちらがADALM2000のピン配置です。

今回も前回のユニティゲイン回路の評価と同様に、

・1+/1-（オシロスコープch1/オシロスコープch1のGND）

・2+/2-（オシロスコープch2/オシロスコープch2のGND）

・GND

・V+/V-（正電源/負電源）

・W1（信号入力1）

のピンを使用します。オシロスコープのch1は入力側、ch2は出力側に接続してそれぞれの波形を見ていきます。

付属のジャンパー線をそれぞれの対応する箇所に接続したら、ADALM2000をUSBケーブルでPCと接続させることで測定できます！

今回も

・入力信号周波数：1kHz(Sin波)

・入力信号振幅：2Vp-p

・電源電圧：±5V

といった条件で測定をおこない、ユニティゲイン回路と同様に入力電圧波形、出力電圧波形それぞれの周波数とVp-pの値を確認します。

今回のR1=1kΩ、R2=4.7kΩという条件では、

\[ V_{\text{out}} = -\frac{R_2}{R_1} V_{\text{in}} \] \[ V_{\text{out}} = -\frac{4.7k}{1k} V_{\text{in}} \] \[ V_{\text{out}} = -4.7\,V_{\text{in}} \]

となるため、増幅度は－4.7倍になります。つまり、入力信号の4.7倍の振幅で極性が反対になった出力電圧波形が得られればいいということですね。

それでは早速Scopy起動させ、セットアップをおこなっていきましょう！セットアップは画面左のタブを選択します。

今回も前回と同様に、「Signal Generator」と「Power Supply」の2点を設定します。設定条件は以下のとおりです。

・電源電圧：±5V

・入力信号周波数：1kHz(Sin波)

・入力信号振幅：2Vp-p

Scopyの詳しいセットアップ方法については、前回の記事で解説しているのでそちらをご覧ください！

ADALM2000 で実験しよう！ユニティゲイン回路