オペアンプ電圧フォロワ計算機—ユニティゲインと出力電圧
電圧フォロワの非反転入力に2.5 Vを加えると、出力も2.5 Vで、利得は1、反転もしません。入力電圧を入れると理想的なバッファ出力を確認でき、信号源にほとんど負荷をかけない理由も分かります。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- 入力電圧
- 2.5
- 出力電圧
- 2.5
- 電圧ゲイン
- 1
- 構成
- voltage_follower
- 入力インピーダンス
- very high (ideally infinite)
このオペアンプ・バッファ計算機は、理想的な電圧フォロワ接続を一度に評価します。非反転入力へ加える電圧を入力すると、閉ループ利得が1であること、出力電圧が入力と同じになること、位相反転がないことを示します。また、信号源をほとんど負荷しない非常に高い入力インピーダンスと、次段を駆動しやすい非常に低い出力インピーダンスも説明します。計算は決定論的で、通信、乱数、時刻データを使用しません。これは理想モデルによる初期確認であり、実際の出力振幅、電流、帯域幅、オフセット、スルーレート、安定性は、採用する素子と電源条件に依存します。
電圧フォロワの利得が1になる理由
電圧フォロワは、オペアンプの閉ループ回路として最も単純な構成です。信号源を非反転入力へ接続し、出力を反転入力へ直結するため、出力信号の全体が負帰還されます。理想的な線形モデルでは、オペアンプは二つの入力間の電圧差がゼロになるまで出力を調整します。
したがって、反転入力は出力電圧、非反転入力は入力した信号源電圧となり、両者は等しくなります。関係式はVout = Vinで、Av = Vout/Vinとして表す閉ループ利得は1です。入力がゼロの場合、0/0を直接計算しても利得は求まりませんが、この計算機は回路構成によって定まる利得1を正しく示します。
正の入力は正のまま、負の入力は負のままであり、位相は反転しません。抵抗で利得を決める非反転増幅器とは異なり、フォロワにはRfやRgの入力が不要です。これは電圧増幅器ではなくバッファであり、電圧を保ちながら段間のインピーダンスを変換します。
ただし、理想的な等価関係には正常な負帰還と線形動作が必要です。実回路では、同相入力範囲や出力振幅の制限により、電源レール付近でVout = Vinを満たせないことがあります。
出力値とインピーダンス表示の読み方
1を掛けても尺度は変わらないため、数値はボルト、ミリボルトなど一貫した電圧単位で解釈できます。数値欄へ単位記号を含めないでください。インピーダンスの記述は理想モデルに基づきます。
入力インピーダンスが非常に高いと入力電流はほぼゼロになり、センサーや分圧器への負荷が小さくなります。出力インピーダンスが非常に低いと、次段に対して剛性の高い電圧源に近い動作になります。理想値は入力側が無限大、出力側がゼロですが、実際の値は素子、周波数、帰還、負荷、温度で変わります。
数値が必要な場合はデータシートまたは回路シミュレーションをご利用ください。
実用上の確認事項と実回路の制限
部品を選定する前に、回路構成の理想的な確認として結果をご利用ください。入力が-0.75なら、フォロワは反転しないため理想出力も-0.75です。この確認は、回路図レビュー、負帰還の学習、試験値の準備に役立ちます。
次に、データシートと照合してください。予定する電源条件で同相入力範囲が要求電圧を含むこと、負荷時の保証出力振幅がその値へ到達することを確認します。低い出力インピーダンスは無限の電流能力を意味しないため、最大出力電流も必要です。
利得帯域幅積、スルーレート、オフセット、入力バイアス電流、雑音、容量性負荷での安定性も確認してください。ユニティゲインで安定しないオペアンプは、DCの式が正しくてもフォロワ接続で発振する場合があります。rail-to-railの表示も電源レール付近の制限をなくすものではありません。
この計算機は不明な電源で出力をクリップせず、型番なしに実インピーダンスを推定しません。理想値が実現できない場合は設計上の警告として扱い、データシートまたはSPICEで検討を続けてください。
活用例
センサー信号のバッファリング
高インピーダンスのセンサーをADCや後段回路から分離するフォロワの理想出力電圧を確認できます。
回路図と演習問題の確認
出力直結の帰還が非反転・利得1の段を作ることを確認し、期待出力を記録できます。
ベンチ試験値の準備
実際のオフセット、出力振幅、負荷効果と比較する前に、決定論的な期待値を作成できます。
よくある質問
オペアンプ電圧フォロワの電圧利得はいくつですか？
理想的な閉ループ利得は正確に1です。したがってVout = Vinとなり、極性は変わりません。
電圧を増幅しないフォロワを使う理由は何ですか？
段間をバッファするためです。高い入力インピーダンスで信号源の負荷を減らし、低い出力インピーダンスで負荷を駆動しやすくします。
入力と出力のインピーダンスは本当に無限大とゼロですか？
実際の素子は理想限界へ到達しません。値はデバイス、周波数、負荷、動作条件によって変化します。
電源レールによるクリップを計算しますか？
いいえ。 理想的な線形結果を返します。選定した素子の同相入力範囲と出力振幅をご確認ください。
すべてのオペアンプをフォロワ接続できますか？
いいえ。 ユニティゲインで安定し、電圧、電流、帯域幅、スルーレート、負荷の条件を満たす必要があります。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/opamp-follower \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"input_voltage":2.5}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/opamp-follower", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"input_voltage": 2.5
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/elec/opamp-follower",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"input_voltage": 2.5
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/opamp-follower", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"input_voltage":2.5}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"input_voltage":2.5}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/opamp-follower", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"input_voltage": 2.5
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.opamp_follower",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
制限
max_abs_voltage | 1000000000000 |
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
出力値とインピーダンス表示の読み方
input_voltageには有限の数値を指定してください。vin、v_in、inputも別名として使用できます。応答はinput_voltageを再掲し、同じ値をoutput_voltageとして返し、voltage_gainを1、unity_gain_confirmedを真に設定します。さらにconfigurationをvoltage_followerとし、位相反転がないこと、式Vout = Vin、短い計算手順を示します。欠落、非有限、範囲外の入力はinvalid_inputになります。成功したAPIリクエストの料金は$0.002で、ブラウザでは同じ純粋関数をローカル実行します。
実用上の確認事項と実回路の制限
input_voltageが2.5ならoutput_voltageも2.5で、voltage_gainは1です。