Feedback amplifier

🧠 負帰還増幅器negative feedback amplifier 負帰還増幅器（negative feedback amplifier）negative feedback amplifier（負帰還増幅器） は出力の一部を逆相で入力へ戻し、開ループ利得open-loop gain 開ループ利得（open-loop gain）open-loop gain（開ループ利得） を犠牲にして直線性・帯域・利得gain 利得（gain）gain（利得） の再現性を改善するが、安定性には十分な位相余裕 reserve 余裕（reserve） reserve（余裕） が必要である。

閉ループ利得

開ループ利得open-loop gain 開ループ利得（open-loop gain）open-loop gain（開ループ利得） を$A$、帰還率を$\beta$とすると負帰還時の利得 gain 利得（gain） gain（利得） は、

である。$A\beta\gg1$なら$A_f\approx1/\beta$となり、素子自体の$A$変動に影響されにくい。

負帰還の効果

利得gain 利得（gain）gain（利得） を低下させる代わりに、非線形non-linear 非線形（non-linear）non-linear（非線形） 歪みを減らし、周波数帯域と回路特性の再現性を改善できる¹。雑音低減は回路構成に依存し、利得gain利得（gain）gain（利得）・帯域・整合とのトレードオフ trade-off トレードオフ（trade-off） trade-off（トレードオフ） を伴う²。生体信号のように振幅差が大きい入力では、飽和を避けながら再現性ある増幅を得るために重要である。

正帰還と安定性

同相で戻す正帰還は、ループ利得 gain 利得（gain） gain（利得） と位相条件が揃うと発振する。負帰還回路でも高周波 high frequency 高周波（high frequency） high frequency（高周波） で位相が遅れ、実質的に正帰還となれば不安定化しうる。増幅後の帯域制限はフィルター回路filter circuitフィルター回路（filter circuit）filter circuit（フィルター回路）、対象となる振幅は生体信号の範囲で確認する。

まとめ

• 負帰還の閉ループ利得 closed-loop gain 閉ループ利得（closed-loop gain） closed-loop gain（閉ループ利得） は$A/(1+A\beta)$である。
• 利得gain 利得（gain）gain（利得） を下げる代わりに安定性・直線性・帯域を改善する。
• 位相遅れを含むループ条件によっては発振するため、安定余裕 reserve 余裕（reserve） reserve（余裕） が必要である。