2.5. 仮想短絡（仮想接地）

オペアンプの負帰還アンプの閉ループゲインを考えるとき、仮想短絡（バーチャルショート、仮想接地*、バーチャルグランド*などとも呼ばれることもあります）の考え方を使うと簡単にゲインを求めることができます。
この考え方は、開ループゲインの大きな負帰還回路では入力信号に関係なくV_IN(+)端子とV_IN(-)端子はほぼ同じ電圧になるというものです。

以下のように考えると感覚的に理解できます。
オペアンプはV_IN(+)とV_IN(-)の差分を増幅し、そのゲイン（開ループゲイン）は10万倍程度あります。ただし、現実のオペアンプでは出力は有限です。従って負帰還の無い回路で、仮に差分の電圧が正弦波で1V_ppであれば出力は10万V_PPになるはずですが、一般的に出力は電源電圧とグランドで制限されています。このことから電源電圧・グランド間の電圧で飽和した矩形波となります。従って、オペアンプを使ったアンプで歪の無い出力（例えば正弦波）を得る場合、入力 V_IN(+)端子とV_IN(-)端子間の電位差は無視できるほどわずかとなります。
図 2-16の負帰還アンプ（反転増幅回路）の場合、出力信号は入力信号を下げる方向に働きます。このことで、出力は電源・グランド間に収まる信号となります。（例えば入力１Vppで3倍のアンプ (R₂ = 3 x R₁) であれば 3Vppの出力となります。）
このときオペアンプ自身の増幅率（開ループゲイン）は10万倍で働いています。出力が3Vppですので、入力は3Vpp / 10万 = 30μVpp です。従って、V_IN(-) ≒ V_IN(+)と言えます。
簡単な計算を交えて少し説明します。図2-16にオペアンプを使用した負帰還アンプ（反転増幅回路）を示します。

オペアンプを理想オペアンプと考えると以下の考え方ができます。

①　開ループ利得A_Vが無限大
②　入力インピーダンスが無限大
③　出力インピーダンスがゼロ

R₁を流れる電流i₁は条件②により全てR₂を流れます。

i₁ ＝ (V_i – V_IN(−)) / R₁ = (V_IN(−) - V_o) / R₂　　・・・(1)
オペアンプの基本式は　V_o = A_V x (V_IN(+) – V_IN(−))　　・・・(2)

(1)式と(2)式からV_IN(+)を求めると

条件①と(3)式から V_IN(＋) = V_IN(−) を導くことができます。
このことからマイナス側の入力V_IN(−)の電圧は接地しているV_IN(＋)の電圧 GND に等しいことが分かります。
このV_IN(−)端子の状態を仮想短絡と呼びます。