開ループゲイン

電子増幅器の開ループ利得とは、回路に全体的なフィードバックが使用されていない場合に得られる利得のことである。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

多くの電子増幅器の開ループ利得は（設計上）非常に高く、理想的な演算増幅器（オペアンプ）は無限の開ループ利得を持ちます。一般的に、オペアンプの最大開ループ利得は約$10⁵$、または 100 dB。大きな開ループゲインを持つオペアンプは、反転増幅器として使用した場合に高い精度を提供します。

通常、高い開ループゲインを持つ増幅器には負帰還が適用され、回路全体のゲインを所望の値まで低減する。

（固定周波数における）開ループゲインの定義は

${\displaystyle A_{\text{OL}}={\frac {V_{\text{out}}}{V^{+}-V^{-}}},}$^{[ 1 ]}

どこ${\displaystyle V^{+}-V^{-}}$は増幅される入力電圧差です。（周波数依存性はここでは表示されていません。）

開ループゲインは、演算増幅器の物理的特性であり、理想的なゲインに比べて有限の値をとることが多い。開ループゲインは回路にフィードバックがない場合のゲインであるが、演算増幅器はフィードバック回路の構成要素によってゲインが制御されるように、フィードバック構成を用いることが多い。

反転演算増幅器の構成を考えてみましょう。単一出力ノードと反転入力ノード間の抵抗が${\displaystyle R_{2}}$電源電圧と反転入力ノード間の抵抗は${\displaystyle R_{1}}$すると、増幅器のゲインが無限大であると仮定した場合、出力端子におけるこのような回路の計算上のゲインは次のように定義されます。

${\displaystyle G=-{\frac {R_{2}}{R_{1}}}}$

しかし、有限の開ループゲインを含めると${\displaystyle A}$ゲインをわずかに下げて、次のようになります。

${\displaystyle G={\frac {-{\frac {R_{2}}{R_{1}}}}{1+(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}){\frac {1}{A}}}}}$

例えば、$\displaystyle {\frac {R_{2}}{R_{1}}}=2}$そして${\displaystyle A=10^{4}}$、 それから${\displaystyle G=}$−2ではなく−1.9994。

（2番目の式は実質的に最初の式と同じになります。${\displaystyle A}$無限大に近づく。）

開ループゲインは、演算増幅器ネットワークの実際のゲインを計算する上で重要となる場合があり、開ループゲインが無限大であるという仮定は不正確である。

演算増幅器の開ループゲインは、周波数の増加に伴って非常に急速に低下します。スルーレートとともに、これは演算増幅器の帯域幅が制限される理由の一つです。

• 利得帯域幅積
• ループゲイン（開ループゲインとフィードバック減衰の両方を含む）
• 負帰還増幅器の用語の要約