本章では、オペアンプの代表的回路構成の一つの差動増幅器について説明します。

構成と特徴

差動増幅器は、２つの信号の「電圧差」を増幅し出力する回路です。
オペアンプ単品も＋端子・－端子間の電圧差を増幅出力しますが、任意の増幅率に設定できないためアナログ回路としては使いにくいものでした。
差動増幅器は、その増幅率を任意に設定できるようにしたアナログ増幅回路です。

差動増幅器の基本回路を 以下に示します。

この回路を表す式は、以下のようになります。

　＊Ｒ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ４

差動増幅器の増幅率は「Ｒ２／Ｒ１」で、他のオペアンプ増幅器と同じく２ケの抵抗の比だけで一義的に増幅率が決まります。
外付けの抵抗だけで確定した増幅率を任意に設定できるので、非常に使い勝手の良い回路です。

電子回路全般に言えますが、結果だけのコピペではなく自分で計算式を作ることで回路の特徴や制限などがより深く理解できるようになります。
コピペが悪いという意味ではありませんよ？（プロも良くやりますしね）
コピペ回路の理解が浅いと、問題が起きた時にうまく対処できないことが多いし応用も難しいからです。

差動増幅器の使い方例

ブリッジ回路にセンサーを組み込み、センサー値を読み取るという方法があります。
差動増幅器はこのような差動信号を増幅する場合に便利です。

単純な電圧増幅器として以外に、電圧差のみを増幅する機能を持つ差動増幅器は、Ｖｂ１とＶｂ２に含まれている同相ノイズを取り除いて（キャンセル）本当に欲しい信号のみを取り出すという性質もあります。
つまり信号に含まれる外来ノイズ（同相同一レベル）を取り除くノイズリダクション・ノイズキャンセラーとしても働きます。

入力インピーダンスが高い差動増幅器

構成と特徴の差動増幅器回路は、入力インピーダンスが低いというデメリットがあります。
入力インピーダンスが低いと、信号源に悪影響を与えやすくなります。


　＊Ｒ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ４

上記回路は、入力インピーダンスを高くすることができる差動増幅器回路例です。

増幅率を可変できる差動増幅器

差動増幅器の増幅率は抵抗で変更できますが、最低でも２ケ誤差なしに同時に抵抗値を変更する必要があります。
現実には困難なので、抵抗１ケで増幅率を可変できるようにした回路が考案されました。


　＊Ｒ１＝Ｒ３、Ｒ４＝Ｒ６、Ｒ５＝Ｒ７

Ｒ２だけで増幅率を可変できます。