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2012年12月12日 (水)

イマジナリ・ショート(仮想短絡)

仮想短絡とも言います。

(追記) 英語ではvirtual short。 イマジナリという表記は造語が広まった結果、日本では一般的になったらしいです。 名称をどう呼ぼうが、回路の動作には影響はありません。 イメージしやすいから広まったのでしょうか。 

 

オペアンプ型の差動アンプの+入力端子と-入力端子の間には電圧差が殆どなくなる事からそう呼ばれます。 
 

Nfb2

ゲインが大きなオペアンプや、差動アンプの場合で、十分帯域内の信号を扱っている状態では、+入力の電位と-入力の電位が等しくなるように動作します。

例えば、オープループゲインが120dB、アンプの仕上がりゲインが20dBとすると負帰還は100dBかかります。 つまり出力電圧の10万分の1。 
出力電圧が1Vのとき +と-入力の差は10uVです。 このように入力端子の電圧差が殆どないのため、イマジナリショート(仮想短絡)と呼ばれています。 ただし、決して短絡している訳ではない点には注意が必要です。 

 

反転回路でも、非反転回路でも、リニア動作しているときに成り立ちます。
この特徴を知っていると、比較的複雑な回路の場合でも解析がとてもラクにできるようになります。 

ただし、コンパレータ動作や整流動作など、非リニア動作している場合には成り立ちませんからそこは、ちゃんと見抜かなければなりません。 例えば、出力が電源電圧の制限を受けた状態(クリップしている時)では成り立ちません。  
 
classAA回路の理解にには、ちょっと役にたちます。

 



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コメント

「イマジナリ・ショート」は岡村廸夫さんの造語で、ご本人も使ってくれるな、とのことです。

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「アナログ回路はどうすれば理論どおりに働くか」
p37 7行目
 余談だがこれをイマジナル・ショートと呼ぶのは筆者の造語のようだ。
その昔 virtualという言葉がポピュラーではなかったので、困ったあげく意訳して文献(*)などに使ったのが広まったらしい。
意味は同じだが、英語で書くとき話すときは virtual でないと通じない。

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「定本 OPアンプ回路の設計」
p.23
この状態をバーチュアル・ショート(virtual short)とかイマジナル・ショートと呼びます
(どちらも「仮想の」という意味ですが、イマジナルはおそらくvirtualのかわりに文献(*)で筆者が使ったのが国内に流布したものと思われます。
英語ではvirtualをお使いください)。

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文献(*) 「岡村廸夫:OPアンプ回路の設計」

ご指摘ありがとうございます。 記事を修正しました。

たかじんさん

過去、全ての記事に渡って、誤字脱字の訂正、用語の使い方などの文章校正をして頂けているみたいで、助かりますね。(笑


イマジナリ・ショートなのですが、あまりゲインの高くない差動対+エミッタコモンの回路があったとして、例えば、NFB量が100dBとかではなく、20dBの場合でも、とりあえずは成立しているとして良いものでしょうか。

若輩者さん

すごくいい質問で、答えるのが難しいです(笑

NFB量が20dBだと、単純計算で10分の1になります。 
つまり、出力が1Vあったとして、+IN、-INの電圧差は100mV発生する可能性がある。

この状態を仮想短絡と言ってよいのか迷います・・・
こんなに離れていたら、ショート(短絡)という表現は合わないように思います。 そもそもイマジナリショートが 「成り立つ」 という書き方がマズイ気がしてきました。 
+IN、-IN間の電圧が大きくなったとしても、回路は動作しています。 NFBによる補正が少ないだけです。 

オペアンプなど高いゲインのアンプで多量NFB回路の動作を理解するときにの考え方なのでしょうね。 動作中の電位を簡単に把握するための技って感じで憶えておくと良いんだと思います。

オペアンプ整流回路だって、コンパレータだって、回路自体は動作はしていますからね。 +IN、-IN端子の電位が同じじゃないってだけです。

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