マイナスの入力波形
  マイナスの入力波形のときは、U1 LM358の出力はプラス側の減圧になりD1のダイオードを通過しR2のフィードバック抵抗を経由して－入力端子にフィードバックが働きます。そのため、入力信号と極性が反転したR2/R1の増幅率の出力が得られます。
　この場合R2/R1＝１ですから、マイナス入力波形は極性が反転しプラスの波形で、大きさは入力波形の出力が得られます。

プラスの入力波形
  プラスの入力波形のときは、LM358の出力はマイナス側に振れますが、電源のグラウンド電位以下にはならずグラウンドの電位に固定されます。
　またこのとき、LM358の出力とOUTはダイオードの接続が逆方向になりLM358とOUTの間に電流が流れずLM358の出力は回路の出力のラベルのOUTに影響を与えることができません。プラスの入力波形がR1、R2の抵抗を介して直接出力に現れます。そのため、上図のように出力に付加がない場合は、入力波形が出力にそのまま現れます。
　以上の結果、負荷がない場合は単一電源による全波整流回路として動作します。

負荷によりプラスの波形の部分が大きく変わる
   出力OUTに10ｋΩの負荷抵抗を接続した場合のシミュレーション結果を、次に示します。プラス側の波形は、LM358のOPアンプと切り離されて出力に現れているため、負荷抵抗の値に応じた出力波形の大きさになっています。
　この場合、

    R3/(r1+R2+R3)＝10ｋ/30ｋ＝1/3

で、入力のピーク値1Vに対して0.33Vの出力値となっています。

出力をOPアンプでインピーダンス変換する
　LM358は8ピンのパッケージに二つのOPアンプが内蔵されています。もう一つのOPアンプで全波整流回路の出力を受けて非反転増幅して、電流の消費大きい低インピーダンスの負荷でも正常に動作するようにしたのが次の回路です。

 

  U2のLM358はゲイン1（増幅率1）のアンプで電圧の増幅率は1ですが、負荷抵抗2kと前回のテストに比べても1/5の値の抵抗の負荷を接続しても出力はなんら影響を受けません。このようなアンプの使い方をボルテージ・フォロア、バッファとも呼び、出力のインピーダンス変換を行っています。
　U2の回路にフィードバック回路に抵抗を儲け前段の全波整流回路の出力を増幅することもできます。シミュレータでは簡単に抵抗を追加して確認できます。

次回は、これらの回路の動作をブレッドボード上で試してみます。

<神崎康宏>