オペアンプ非反転増幅回路でマイクアンプを自作

💡 第1章：オペアンプってなあに？回路の「賢い計算機」

電子工作の楽しい世界へようこそ！前回「555タイマーIC」で時間を操る楽しさを知ったなら、次は電圧を操る部品、オペアンプ（Op-Amp）に挑戦しましょう。

オペアンプは、直訳すると「演算増幅器」という難しい名前ですが、要するに「入力された電気を、計算通りに正確に大きくする」ための小さなIC（集積回路）です。

私たちがこれから作るのは「集音アンプ」です。マイクは、私たちの声や周りの「音の振動」を、非常に微弱な「電気信号」に変えます。この信号はとても小さすぎて、そのままではスピーカーを鳴らすことができません。

オペアンプは、この微弱な電気信号を受け取り、元の音の形を崩さずに、設定した倍率（例：100倍）で正確に大きくしてスピーカーに送り出す役割を果たします。

例えるなら、オペアンプは「高性能なボイスチェンジャー」のようなものです。

この「正確に大きくする」という能力こそが、オペアンプがオーディオ機器や精密機器で不可欠とされる理由です。

オペアンプは、通常8本の足（ピン）を持つ黒いICです。音を大きくするために必要な4つの重要な足を見てみましょう。

足（ピン）番号	役割（ひとこと説明）	例えるなら…
3番 (IN+)	プラス入力（非反転入力）	音の入り口。「マイクからの微弱な信号」を入れる場所。
2番 (IN–)	マイナス入力（反転入力）	自己制御の道。「大きくしすぎないよう」に戻ってくる信号の受け取り口。
6番 (OUT)	結果出力	音の出口。大きくした後の信号が出ていく場所。
7番 (V+) / 4番 (V–)	電源	エネルギー源。回路を動かすための電池の＋と－を繋ぐ。

【重要ポイント】 音を正確に大きくするためには、2番（IN–）の足を使った「魔法のテクニック」が必須になります。

オペアンプは本来、電気信号を数十万倍にもする強すぎる力を持っています。そのまま使うと、信号はノイズだらけになり、正確な増幅ができません。

そこで、この強すぎる力を抑え込み、「正確な計算機」として使えるようにするための魔法のテクニックが「負帰還（ネガティブフィードバック）」です。

負帰還とは、出力（6番）の信号の一部を、抵抗を通してマイナス入力（2番IN–）に「戻してあげる」ことです。

この「戻し」が、オペアンプの自動ブレーキとして機能します。

この自己制御のおかげで、オペアンプの増幅力は安定し、回路に繋いだ抵抗器の値だけで、増幅率が正確に決まるようになるのです。私たちは抵抗器を選ぶだけで、「何倍に増幅するか」を自由に設定できます！

今回は、マイクからの微弱な信号を、ノイズを抑えながら正確に大きくする「非反転増幅回路」を作ってみましょう。これが、集音器や補聴器の基本回路です。

非反転増幅回路の増幅率（Av）は、抵抗 Rin と Rf の値だけで、以下の計算式で正確に決まります。

Av=1+RinRf

今回の目標は「100倍」です。

Rin=1kΩ (1,000Ω)

Rf=99kΩ (99,000Ω)

Av=1+1,00099,000=1+99=100倍

となります。マイクが拾った微かな電気信号は、正確に100倍の大きさになって出力されることになります。

ブレッドボードを使って、配線を進めましょう。

マイク（エレクトレットコンデンサマイク）は、そのままでは使えないため、バイアス抵抗という部品を使って電源と繋ぎます。（マイクが動作するために必要な電気を供給する役割です）
マイクが出す微弱な信号を、コンデンサ C1を通してオペアンプの 3番（IN+）に繋ぎます。
- コンデンサ C1は、マイクからの信号に含まれる余分な直流電圧（ノイズの原因）を取り除き、純粋な音の信号（交流）だけをオペアンプに渡すフィルターの役割をします。