オペアンプ増幅率計算機

オペアンプ（op amp、演算増幅器）は、差動入力を持ち、通常は単一出力を持つ高利得の電子電圧増幅器です。オペアンプは、オーディオアンプ、アクティブフィルタ、信号調整回路、積分器、微分器、コンパレータ、精密電圧基準など、数え切れないほどのアナログ回路の基本要素です。増幅率を理解し計算することは、アナログ回路設計の基本スキルです。 オペアンプ回路の増幅率は、オペアンプ自身の開ループ利得（通常は非常に大きく、数万から数百万）ではなく、外付けの帰還抵抗で決まります。実用的な回路設計では、2つの基本構成が中心になります。 反転増幅器では、入力信号は抵抗 Rin を通して反転（マイナス）端子に加えられ、帰還抵抗 Rf が出力を同じ反転端子へ戻します。非反転（プラス）端子は接地されます。理想オペアンプの仮定——開ループ利得無限大、入力インピーダンス無限大、出力インピーダンスゼロ——では、電圧増幅率は Av = –Rf / Rin です。負号は、出力が入力と 180 度逆位相であることを意味します。Rf = 10 kΩ、Rin = 1 kΩ なら、増幅率は –10 で、1 V の入力は –10 V の出力になります。 非反転増幅器では、入力信号は非反転（プラス）端子へ直接入力され、帰還ネットワーク（出力から反転端子へ Rf、反転端子から GND へ Rin）が位相を反転せずに増幅率を決めます。理想電圧増幅率は Av = 1 + Rf / Rin です。同じ抵抗値（Rf = 10 kΩ、Rin = 1 kΩ）では、増幅率は +11 になります。入力が帰還の前にオペアンプで直接バッファされるため、非反転で、しかも反転回路よりわずかに大きい値になります。 増幅率は dB でも表されます。dB = 20 × log₁₀(|Av|) です。増幅率 10 は 20 dB、増幅率 100 は 40 dB に相当します。dB は対数尺度なので、増幅段をカスケード接続するときに足し算で扱えます。20 dB + 20 dB = 40 dB です。 この計算機は両方の構成に対応しています。Rf、Rin、必要に応じて入力電圧を入力し、反転または非反転を選ぶだけで、電圧増幅率、出力電圧、dB 値を即座に返します。初期設計、回路確認、オペアンプ動作の学習に役立ちます。