オペアンプ - ボルテージフォロワのソースを表示

== 概要 ==
ボルテージフォロワは、オペアンプの出力と反転入力端子を直接接続し、非反転入力端子に入力信号を加えることで、入力電圧と等しい出力電圧を得る回路構成である。<br>
<br>
この回路は、100[%]の負帰還 (帰還率 β = 1) により、電圧利得が1倍 (0 [dB]) となる。<br>
位相反転は発生せず、入力信号がそのまま出力される。<br>
<br>
ボルテージフォロワの最大の特徴は、極めて高い入力インピーダンス (理想値は無限大、実際には数[MΩ]〜数百[GΩ]) と、極めて低い出力インピーダンス (理想値は0[Ω]、実際には数[Ω]〜数十[Ω]) を持つことである。<br>
この特性により、インピーダンス変換器として機能し、高インピーダンス信号源から低インピーダンス負荷へ信号を伝達する際に、信号源に負担をかけずに駆動できる。<br>
<br>
[[ファイル:Voltage Follower 1.png|500px|フレームなし|中央|ボルテージフォロワの回路図]]
<br>
主な応用例を以下に示す。<br>
* センサ回路のバッファ (ピエゾセンサ、pHセンサ)
* ADコンバータの前段回路
* アクティブフィルタの出力段
* オーディオ回路 (プリアンプ、ヘッドフォンアンプ)
* 精密電圧源の低インピーダンス化
<br><br>

== 別名 ==
ボルテージフォロワは、用途や強調する特性により、様々な名称で呼ばれる。<br>
<br>
代表的な別名を以下に示す。<br>
<br>
* ユニティゲインバッファ (Unity Gain Buffer)
*: 電圧利得が1倍 (0 [dB]) であることを強調する呼び方
* バッファアンプ (Buffer Amplifier)
*: 信号のバッファリング機能を強調する呼び方
* インピーダンス変換器 (Impedance Converter)
*: 高インピーダンスから低インピーダンスへの変換機能を強調する呼び方
* ボルテージバッファ (Voltage Buffer)
*: 電圧バッファリングを表す汎用的な呼び方
* 電圧フォロワ
*: 日本語での標準的な呼び方
<br>
これらの名称は、全て同一の回路構成を指す。<br>
文脈に応じて適切な名称が使用される。<br>
<br><br>

== 動作原理 ==
==== 回路構成 ====
ボルテージフォロワは、以下の接続により構成される。<br>
<br>
* 非反転入力端子 (+) に入力信号 Vin を接続
* 反転入力端子 (-) と出力 Vout を直接接続 (100[%]負帰還)
* 電源は正負電源または単電源
<br>
この構成により、出力電圧が反転入力端子に全て帰還されるため、帰還率 β = 1 となる。<br>
<br>
==== 理想オペアンプの仮定 ====
ボルテージフォロワの動作を理解するには、理想オペアンプの2つの仮定が重要である。<br>
<br>
* 仮定1 : イマジナリーショート (仮想短絡)
*: オペアンプの開ループゲインが無限大に近いため、負帰還がかかった状態では、非反転入力端子 (+) と反転入力端子 (-) の電位差がほぼゼロになる。
*: このため、V+ と V- がほぼ等しい電位になる。
*: <br>
* 仮定2 : 入力電流がゼロ
*: オペアンプの入力インピーダンスが無限大であるため、2つの入力端子から流れ込む電流はほぼゼロである。
*: このため、入力端子は信号源に電流を流さない。
<br>
これらの仮定により、ボルテージフォロワは理想的なバッファとして動作する。<br>
<br>
==== ゲインの導出 ====
ボルテージフォロワのゲインが1倍 (0 [dB]) になることを、オペアンプの基本式から導出する。<br>
<br>
オペアンプの基本式は以下の通りである。<br>
<br>
 <math>\mbox{Vout} = A \times (V+ - V-)</math>
<br>
ここで、<br>
* A
*: オペアンプの開ループゲイン (通常、10<sup>4</sup>〜10<sup>6</sup>)
* V+
*: 非反転入力端子の電圧
* V-
*: 反転入力端子の電圧
* Vout
*: 出力電圧
<br>
ボルテージフォロワの接続条件は以下の通りである。<br>
<br>
 <math>
 \begin{aligned}
 \mbox{V+} &= \mbox{Vin} \\
 \mbox{V-} &= \mbox{Vout}
 \end{aligned}
 </math>
<br>
これを基本式に代入すると、<br>
 <math>
 \begin{aligned}
 \mbox{Vout} &= \mbox{A} \times (\mbox{Vin} - \mbox{Vout}) \\
 \mbox{Vout} &= \mbox{A} \times \mbox{Vin} - \mbox{A} \times \mbox{Vout} \\
 \mbox{Vout} + \mbox{A} \times \mbox{Vout} &= \mbox{A} \times \mbox{Vin} \\
 \mbox{Vout} \times (1 + \mbox{A}) &= \mbox{A} \times \mbox{Vin} \\
 \mbox{Vout} &= \dfrac{\mbox{A}}{(1 + \mbox{A})} \times \mbox{Vin}
 \end{aligned}
 </math>
<br>
開ループゲインAが無限大に近づくとき、<br>
<br>
 <math>
 \begin{aligned}
 \mbox{Vout} &= \dfrac{\mbox{A}}{(1 + \mbox{A})} \times Vin \\
 &\longrightarrow \dfrac{A}{A} \times \mbox{Vin} \\
 &= \mbox{Vin}
 \end{aligned}
 </math>
<br>
したがって、<br>
<br>
 <math>\mbox{Vout} = \mbox{Vin} \quad \cdots \quad </math> ゲインは、1
<br>
この導出により、ボルテージフォロワのゲインが1倍であることが数学的に証明される。<br>
<br>

==== 非反転増幅回路との関係 ====
ボルテージフォロワは、非反転増幅回路の特殊ケースとして理解できる。<br>
<br>
非反転増幅回路のゲイン式は以下の通りである。<br>
<br>
 <math>\mbox{Av} = 1 + \dfrac{\mbox{R2}}{\mbox{R1}}</math>
<br>
ここで、<br>
* R1
*: 反転入力端子とグランド間の抵抗
* R2
*: 反転入力端子と出力間の抵抗 (フィードバック抵抗)
* Av
*: 電圧利得
<br>
ボルテージフォロワは、フィードバック抵抗 R2 = 0 (直接接続) の特殊ケースである。<br>
<br>
 <math>\mbox{Av} = 1 + \dfrac{0}{\mbox{R1}} = 1</math>
<br>
この時、<u>帰還率 β = 1</u> となる。<br>
<br>
非反転増幅回路の抵抗を以下のように変化させると、<br>
* R2 = 0[Ω] の時
*: ボルテージフォロワ (Av = 1)
* R2 > 0 の時
*: 非反転増幅回路 (Av > 1)
<br>
このように、ボルテージフォロワは非反転増幅回路の最もシンプルな形態である。<br>
<br><br>

== ボルテージフォロワの特徴 ==
==== 入力インピーダンス ====
ボルテージフォロワの入力インピーダンスは、理想的には無限大である。<br>
<br>
実際のオペアンプでは、以下の範囲の入力インピーダンスを持つ。<br>
* バイポーラトランジスタ入力オペアンプ : 数[MΩ]〜数十[MΩ]
*: 例: LM358 (約2 [MΩ])
* FET入力オペアンプ : 数百[MΩ]〜数百GΩ
*: 例: TL072 (1[TΩ]以上、1[TΩ]近く)
<br>
この極めて高い入力インピーダンスにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 信号源に電流をほとんど流さない
* 高インピーダンスセンサからの信号を歪ませずに取得できる
* 分圧抵抗の出力電圧を変化させずに取得できる
<br>
高インピーダンスセンサの例を以下に示す。<br>
* ピエゾセンサ (数[MΩ]〜数GΩ)
* pHセンサ (数百[MΩ])
* イオン選択電極 (数百[MΩ])
<br>
==== 出力インピーダンス ====
ボルテージフォロワの出力インピーダンスは、理想的には0[Ω]である。<br>
<br>
実際のオペアンプでは、以下の範囲の出力インピーダンスを持つ。<br>
* 汎用オペアンプ: 数[Ω]〜数十[Ω]
* 高精度オペアンプ: 数[Ω]〜十数[Ω]
<br>
この極めて低い出力インピーダンスにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 負荷に大きな電流を流せる。
* 負荷インピーダンスの変化による出力電圧の変動が小さい。
* 複数の負荷に信号を分配できる。
<br>
出力インピーダンスが低いことにより、以下の回路を駆動できる。<br>
* ADコンバータ (入力インピーダンス: 数[kΩ]〜数十[kΩ])
* ケーブル (容量性負荷)
* 後段の増幅回路
<br>
==== その他の特徴 ====
ボルテージフォロワは、以下の特徴を持つ。<br>
<br>
<center>
{| class="wikitable"
|+ ボルテージフォロワの主要特性
|-
! 項目 !! 特性・説明
|-
| 電圧利得
| 
* 1 V/V (0 [dB])
* 入力信号が増幅されずにそのまま出力される
|-
| 位相シフト
|
* 0° (位相反転なし)
* 入力信号と出力信号の位相が一致する
|-
| 周波数帯域
|
* ゲインが1倍であるため、オペアンプのGB積 (ゲイン帯域幅積) とほぼ等しい周波数帯域を持つ
* 例: TL072 (GB積 = 3 MHz) の場合、約3 MHzまでの信号に対応
|}
</center>
<br>
これらの特徴により、ボルテージフォロワは信号の増幅を行わず、インピーダンス変換のみを行う理想的なバッファとして機能する。<br>
<br><br>

== 代表的なオペアンプIC ==
ボルテージフォロワ回路で使用される代表的なオペアンプICを用途別に紹介する。<br>
<br>
==== オペアンプICの特性比較 ====
<center>
{| class="wikitable"
|+ 汎用オペアンプの特性比較
|-
! オペアンプ !! 項目 !! 仕様・説明
|-
| rowspan="7" | TL072/TL074
| 型式 || Dual/Quad FET入力オペアンプ
|-
| GB積 || 3 [MHz]
|-
| 入力インピーダンス || 10¹²[Ω]以上 (1 [TΩ]近く)
|-
| スルーレート || 13 [V/µs]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±3 [mV]
|-
| 入力バイアス電流 || ±30 [pA]
|-
| 用途 || オーディオ応用、低ノイズが必要な回路、高インピーダンスセンサのバッファ
|-
| rowspan="8" | LM358/LM324
| 型式 || Dual/Quad バイポーラ入力オペアンプ
|-
| GB積 || 1 [MHz]
|-
| 入力インピーダンス || 約2 [MΩ]
|-
| スルーレート || 0.5 [V/µs]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±5 [mV]
|-
| 入力バイアス電流 || ±50 [nA]
|-
| 電源電圧 || 3[V]〜32[V] (単電源動作可能)
|-
| 用途 || 低コスト汎用応用、単電源回路、センサ信号の取得
|}
</center>
<br>
<center>
{| class="wikitable"
|+ 高精度オペアンプの特性比較
|-
! オペアンプ !! 項目 !! 仕様・説明
|-
| rowspan="5" | OP07
| GB積 || 0.6 [MHz]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±75 [µV] (OP07E)
|-
| オフセット電圧ドリフト || ±2 [µV/℃]
|-
| 入力バイアス電流 || ±4 [nA]
|-
| 用途 || 精密計測、データ取得、DC信号の増幅
|-
| rowspan="5" | OPA277
| GB積 || 10 [MHz]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±10 [µV]
|-
| オフセット電圧ドリフト || ±0.1 [µV/℃]
|-
| 入力バイアス電流 || ±10 [nA]
|-
| 用途 || 高精度データ取得、計測器、精密電圧源のバッファ
|}
</center>
<br>
<center>
{| class="wikitable"
|+ 高速オペアンプの特性比較
|-
! オペアンプ !! 項目 !! 仕様・説明
|-
| rowspan="6" | OPA627
| GB積 || 16 [MHz]
|-
| スルーレート || 55 [V/µs]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±0.8 [mV]
|-
| 入力バイアス電流 || ±30 [pA]
|-
| THD+N (全高調波歪み+ノイズ) || 0.00003[%]
|-
| 用途 || 高精度オーディオ、精密計測、高速信号処理
|-
| rowspan="5" | AD8065
| GB積 || 145 [MHz]
|-
| スルーレート || 180 [V/µs]
|-
| 入力オフセット電圧 || ±1.5 [mV]
|-
| 入力バイアス電流 || ±0.6 [fA]
|-
| 用途 || 高速信号処理、RF応用、ビデオ信号の増幅
|}
</center>
<br>
==== オペアンプICの比較表 ====
代表的なオペアンプICのスペックを以下の表に示す。<br>
<br>
<center>
{| class="wikitable"
|+ オペアンプIC比較表
! IC名 !! GB積 !! スルーレート !! 入力オフセット !! 用途
|-
| TL072/TL074 || 3 [MHz] || 13 [V/µs] || ±3 [mV] || オーディオ、汎用
|-
| LM358/LM324 || 1 [MHz] || 0.5 [V/µs] || ±5 [mV] || 単電源、低コスト
|-
| OP07 || 0.6 [MHz] || 0.3 [V/µs] || ±75 [µV] || 精密計測 (DC)
|-
| OPA277 || 10 [MHz] || 0.8 [V/µs] || ±10 [µV] || 高精度計測
|-
| OPA627 || 16 [MHz] || 55 [V/µs] || ±0.8 [mV] || 高精度オーディオ
|-
| AD8065 || 145 [MHz] || 180 [V/µs] || ±1.5 [mV] || 高速信号処理
|}
</center>
<br>
オペアンプの選択は、以下の要件により決定される。<br>
* 周波数帯域 (GB積)
* 精度 (入力オフセット電圧、温度ドリフト)
* 速度 (スルーレート)
* コスト
* 電源電圧 (単電源または正負電源)
<br><br>

== インピーダンス変換が必要な場面 ==
ボルテージフォロワのインピーダンス変換機能が必要となる代表的な場面を以下に示す。<br>
<br>
==== 高インピーダンスセンサからの信号取得 ====
高インピーダンスセンサは、出力インピーダンスが数[MΩ]〜数[GΩ]と極めて高い。<br>
このようなセンサに低インピーダンスの負荷を直接接続すると、電圧降下により信号が歪む。<br>
<br>
高インピーダンスセンサの例を以下に示す。<br>
* ピエゾセンサ (圧力、振動の検出)
*: 出力インピーダンス: 数[MΩ]〜数GΩ
* pHセンサ (イオン選択電極)
*: 出力インピーダンス: 数百[MΩ]
* 高インピーダンス温度センサ
*: 出力インピーダンス: 数[MΩ]
<br>
ボルテージフォロワをセンサの出力に接続することにより、センサに電流をほとんど流さずに信号を取得できる。<br>
<br>
==== 計測回路における信号の取得 ====
精密計測回路では、分圧抵抗やブリッジ回路から信号を取得する。<br>
これらの回路は高インピーダンスであるため、直接ADコンバータに接続すると、ADコンバータの入力電流により電圧降下が発生し、測定誤差が生じる。<br>
<br>
ボルテージフォロワを挿入することにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 分圧抵抗の出力電圧を変化させずに取得
* ブリッジ回路の平衡を崩さずに信号を取得
* ADコンバータの入力電流による測定誤差を最小化
<br>
==== ケーブル駆動 ====
長いケーブルは容量性負荷として作用し、信号の高周波成分を減衰させる。<br>
ボルテージフォロワの低い出力インピーダンスにより、ケーブルの容量性負荷を駆動できる。<br>
<br>
これにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 長距離伝送時の信号劣化を抑制
* 高周波信号の減衰を最小化
* 信号の立ち上がり時間を維持
<br>
==== 複数の負荷への信号分配 ====
1つの信号源から複数の負荷に信号を分配する場合、ボルテージフォロワを使用することにより、各負荷が信号源に与える影響を最小化できる。<br>
<br>
これにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 負荷の追加や削除が他の負荷に影響しない
* 各負荷に安定した電圧を供給
* 信号源の過負荷を防止
<br><br>

== 応用例 ==
ボルテージフォロワの代表的な応用例を以下に示す。<br>
<br>
==== センサ回路のバッファ ====
高インピーダンスセンサの出力をボルテージフォロワでバッファリングする。<br>
<br>
ピエゾセンサのバッファ<br>
* ピエゾセンサの出力インピーダンスは数[MΩ]〜数GΩと極めて高い
* ボルテージフォロワをセンサの直後に配置し、低インピーダンス化
* 後段の増幅回路やADコンバータに信号を伝達
<br>
pHセンサのバッファ<br>
* pHセンサ (イオン選択電極) の出力インピーダンスは数百[MΩ]
* FET入力オペアンプ (TL072など) を使用したボルテージフォロワで信号を取得
* 低インピーダンス化した信号を増幅回路に送る
<br>
==== ADコンバータの前段 ====
ADコンバータの前段にボルテージフォロワを配置することにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
<br>
* 高インピーダンス信号を低インピーダンス信号に変換
* ADコンバータの入力電流による電圧降下を防止
* 測定精度の向上
<br>
特に、サンプリング時にADコンバータの内部容量が瞬間的に充電されるため、信号源に瞬間的な電流が流れる。<br>
ボルテージフォロワがこの電流を供給することにより、信号源への影響を最小化できる。<br>
<br>
==== アクティブフィルタの出力段 ====
アクティブフィルタ (ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ) の出力段にボルテージフォロワを配置する。<br>
<br>
これにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* フィルタ回路の出力インピーダンスを低減
* 後段の負荷によるフィルタ特性の変化を防止
* 積分回路やフィルタ出力の安定化
<br>
==== オーディオ回路 ====
オーディオ回路では、信号の劣化を防ぐためにボルテージフォロワが使用される。<br>
<br>
プリアンプ<br>
* マイクロフォンやギターピックアップの高インピーダンス信号をバッファリング
* 低インピーダンス化した信号をメインアンプに送る
<br>
ヘッドフォンアンプ<br>
* DAC (Digital-to-Analog Converter) の出力をバッファリング
* ヘッドフォンを駆動するための電流を供給
<br>
==== 精密電圧源 ====
分圧抵抗や基準電圧源の出力をボルテージフォロワでバッファリングする。<br>
<br>
これにより、以下に示すメリットが得られる。<br>
* 負荷電流による電圧降下を防止
* 基準電圧の安定化
* 複数の回路に基準電圧を供給
<br><br>

== 設計時の注意点 ==
==== 発振対策 ====
ボルテージフォロワは、100[%]の負帰還 (帰還率 β = 1) のため、発振しやすい回路構成である。<br>
<br>
発振の原因<br>
* 100[%]の負帰還により、わずかな位相遅れでも不安定になりやすい。
* オペアンプに複数のポール (周波数特性の折れ点) がある場合、高周波で合計180°の位相遅れに達する可能性がある。
* 容量性負荷 (ケーブルの容量など) によるローパスフィルタ効果により、位相遅れが発生
<br>
対策1: ユニティゲイン対応オペアンプの選択<br>
* データシートに "Unity-Gain Stable" または "Stable at Gain = 1" と明記されたオペアンプを選択
* これらのオペアンプは、ゲイン1でも安定動作するように内部補償されている。
<br>
対策2: 出力のRC補償<br>
* オペアンプの出力端子と負荷の間に小さな抵抗 (数十Ω〜数百Ω) を挿入
* この抵抗により、容量性負荷によるポールが高周波側に移動し、位相余裕が確保される。
<br>
対策3: フィードバックパスの補償<br>
* 反転入力端子とグランド間に小容量のコンデンサ (数pF〜数十pF) を接続
* 高周波での利得を低下させ、発振を抑制
<br>
==== 容量性負荷への対応 ====
容量性負荷は、オペアンプの出力インピーダンスと組み合わさってローパスフィルタを形成し、位相遅れを引き起こす。<br>
<br>
容量性負荷の例を以下に示す。<br>
* 長いケーブル (数pF/m〜数十pF/m)
* 後段回路の入力容量
* プリント基板のパターン容量
<br>
RC補償の手順<br>
# オペアンプの出力端子に抵抗 Rout (数十[Ω]〜数百[Ω]) を直列に挿入する。
# 抵抗 Rout と容量性負荷 Cload により形成されるポール周波数が、オペアンプのGB積より十分高くなるように設定する。
#: <br>
# ポール周波数の計算式を以下に示す。
#: <math>\mbox{fpoll} = \dfrac{1}{(2 \pi \times \mbox{Rout} \times \mbox{Cload})}</math>
#: <br>
# この周波数がGB積の10倍以上になるように Rout を選択する。
<br>
==== 非理想特性の影響 ====
実際のオペアンプは、理想オペアンプとは異なる非理想特性を持つ。<br>
これらの特性がボルテージフォロワの性能に影響する。<br>
<br>
スルーレートの制限<br>
* スルーレートは、オペアンプの出力電圧が変化できる最大速度 (V/µs) を表す
* 急峻な入力信号に対して、出力が追従できず、波形が歪む
* 対策: 高速オペアンプ (高スルーレート) を選択
<br>
入力オフセット電圧<br>
* 入力端子間の電圧差がゼロでも、出力に微小な電圧が現れる
* ボルテージフォロワでは、このオフセット電圧がそのまま出力に現れる (増幅されない)
* 対策: 高精度オペアンプ (低オフセット電圧) を選択、またはトリミング
<br>
入力バイアス電流<br>
* オペアンプの入力端子に流れ込む微小な電流
* 高インピーダンス回路では、この電流による電圧降下が誤差になる
* 対策: FET入力オペアンプ (低バイアス電流) を選択
<br>
GB積の制限<br>
* ゲインが1倍のため、ボルテージフォロワの帯域幅はGB積とほぼ等しい。
* 例
*: GB積が1 [MHz]のオペアンプでは、約1 [MHz]までの信号にしか対応できない。
* 対策
*: 高GB積のオペアンプを選択する。
<br><br>

== トランジスタによるボルテージフォロワ ==
オペアンプ以外に、トランジスタを使用したボルテージフォロワも存在する。<br>
これらは、よりシンプルな回路構成で実現できるが、性能面ではオペアンプ版に劣る。<br>
<br>
==== エミッタフォロワ ====
エミッタフォロワは、バイポーラトランジスタを使用したボルテージフォロワである。<br>
<br>
回路構成<br>
* ベース (B) に入力信号を接続
* コレクタ (C) を電源 VCC に接続
* エミッタ (E) を出力として取り出す
* エミッタとグランド間に負荷抵抗またはプルダウン抵抗を接続
<br>
動作原理<br>
* ベース-エミッタ間電圧 Vbe は約0.6V (シリコントランジスタ) で一定
* 入力電圧が変化すると、エミッタ電圧も追従して変化
* Vout = Vin - Vbe
<br>
特徴<br>
* 入力インピーダンス: 数kΩ〜数十kΩ (オペアンプ版より低い)
* 出力インピーダンス: 比較的低い
* ゲイン: ほぼ1倍 (厳密には1未満)
* 電圧ドロップ: Vbe (約0.6V) の電圧降下が発生
<br>
制限事項<br>
* Vbeドロップにより、出力電圧が入力電圧より約0.6V低くなる
* 入力バイアス電流が比較的大きい (数十nA)
* 精度はオペアンプ版より劣る (1[%]程度)
<br>
用途<br>
* 低コスト、シンプルな回路
* 高速応答が必要な回路
* 単電源動作
<br>
==== ソースフォロワ ====
ソースフォロワは、MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) を使用したボルテージフォロワである。<br>
<br>
回路構成<br>
* ゲート (G) に入力信号を接続
* ドレイン (D) を電源 VDD に接続
* ソース (S) を出力として取り出す
* ソースとグランド間に負荷抵抗またはプルダウン抵抗を接続
<br>
動作原理<br>
# ゲート-ソース間電圧 Vgs により、ドレイン-ソース間電流が制御される。
# 入力電圧が変化すると、ソース電圧も追従して変化する。
#: <math>\mbox{Vout} = \mbox{Vin} - \mbox{Vgs}</math>
<br>
特徴<br>
* 入力インピーダンス
*: 極めて高い。(1[TΩ]以上)
* 出力インピーダンス
*: 低い
* ゲイン
*: ほぼ1倍 (厳密には1未満)
* 電圧ドロップ
*: Vgs (約1〜2 [V]) の電圧降下が発生
* バイアス電流
*: ほぼゼロ (リーク電流のみ、[fA]オーダー)
<br>
制限事項<br>
* Vgsドロップにより、出力電圧が入力電圧より約1〜2[V]低くなる。
* 精度はオペアンプ版より劣る。(1[%]程度)
<br>
用途<br>
* 高インピーダンスバッファ
* 高速応答が必要な回路
* 低ノイズ回路
<br>
==== 3つの実装方式の比較 ====
オペアンプ版、エミッタフォロワ、ソースフォロワの特性を以下の表に示す。<br>
<br>
<center>
{| class="wikitable"
|+ ボルテージフォロワの実装方式比較
! 特性 !! オペアンプ版 !! エミッタフォロワ !! ソースフォロワ
|-
| 入力インピーダンス || 1[TΩ] (FET型) || 数kΩ〜数十kΩ || 1[TΩ]以上
|-
| 出力インピーダンス || 数[Ω]〜数十[Ω] || 数十[Ω]〜数百[Ω] || 数十[Ω]〜数百[Ω]
|-
| 電圧ドロップ || 0[V] || Vbe (約0.6[V]) || Vgs (約1〜2[V])
|-
| 精度 || 0.1[%]以下可能 || 1[%]程度 || 1[%]程度
|-
| バイアス電流 || fA〜pA || nA (数10[nA]) || fA (リークのみ)
|-
| 回路の複雑さ || 中程度 || シンプル || シンプル
|-
| コスト || 中〜高 || 低 || 低〜中
|-
| 用途 || 精密バッファ || 高速、低コスト || 高インピーダンス
|}
</center>
<br>
オペアンプ版は、最も高精度で電圧ドロップがないため、精密計測や高性能バッファに適している。<br>
エミッタフォロワとソースフォロワは、シンプルで低コストだが、電圧ドロップが発生するため、精度が要求される用途には適さない。<br>
<br><br>

== 参考文献 ==
* [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl072.pdf Texas Instruments - TL072 データシート]
* [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358.pdf Texas Instruments - LM358 データシート]
* [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa277.pdf Texas Instruments - OPA277 データシート]
* [https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa627.pdf Texas Instruments - OPA627 データシート]
* [https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP07.pdf Analog Devices - OP07 データシート]
* [https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8065.pdf Analog Devices - AD8065 データシート]
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|title={{PAGENAME}} : Exploring Electronics and SUSE Linux | MochiuWiki
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[[カテゴリ:電子回路]]