電気・電子

オペアンプ利得・帰還計算機

反転・非反転オペアンプの利得と出力を計算し、目標利得に合う標準帰還抵抗の組を探します。

01

入力値

電源レールではなく、データシートの使用可能な出力電圧を使います。制限後の出力は推定値です。

理想直流モデルです。入力同相電圧範囲、帯域幅、スルーレート、負荷駆動能力をデータシートで確認してください。

02

計算結果

電圧利得
—
理想出力電圧
—
制限後の出力推定値
—
帰還抵抗
—

計算式G = 1 + Rf / Rg

オペアンプの利得を設定し、帰還抵抗の組み合わせを比較する

反転または非反転増幅器の理想的な閉ループ利得と出力電圧を計算します。基準電圧を含め、標準値の帰還抵抗を比較し、必要に応じて指定した上下限で出力を制限できます。このツールは理想増幅器と静的な出力制限をモデル化します。帯域幅、スルーレート、入力範囲の制限、負荷に依存する出力振幅範囲は計算しません。

使い方

  1. 増幅器の回路構成と計算モードを選びます。入力電圧と基準電圧を入力し、Rin または Rg と帰還抵抗 Rf を入力します。抵抗欄の初期単位は kΩ です。
  2. 必要に応じて出力制限を有効にし、モデルで使いたい実際の出力下限と上限を入力します。理想出力と制限後の出力を比較し、状態にクリッピングが示されているか確認します。
  3. 抵抗の組み合わせを比較するには検索モードを選び、目標利得の絶対値、抵抗値の基準スケール、標準値の系列を入力します。表示された利得誤差を確認します。組み合わせを適用して計算モードに戻り、出力を調べます。

設定と制限

利得と基準電圧
反転利得は G = −Rf / Rin、非反転利得は G = 1 + Rf / Rg です。出力は Vout = Vref + G × (Vin − Vref) です。反転回路では基準電圧を非反転入力に接続し、非反転回路では Rg の下側に接続します。
出力制限
下限は上限より低い必要があります。モデルは理想出力を入力した上下限にクランプします。電源電圧から限界を導くわけではありません。実際の出力振幅範囲は選んだ増幅器と動作条件に依存するため、仕様に基づく適切な上下限を使ってください。
抵抗の検索
反転増幅器でも検索には正の利得の絶対値を使い、表示される反転利得は負になります。非反転の目標利得は少なくとも 1 が必要です。範囲を限定した検索で標準値の組み合わせを最大五組表示し、相対利得誤差を示します。抵抗の許容差や増幅器の誤差は考慮しません。

操作例

非反転計算を選び、Vin = 0.2 V、Vref = 0 V、Rg = 10 kΩ、Rf = 90 kΩ に設定します。出力制限を 0 V と 3.3 V で有効にします。利得は 10 V/V、出力は 2 V です。

想定される結果
VinGVout*Vout (0–3.3 V)
0.2 V10 V/V2 V2 V
0.4 V10 V/V4 V3.3 V

抵抗を変えずに Vin を 0.4 V に増やします。理想出力は 4 V になりますが、制限後の結果は 3.3 V で、状態にクリッピングが表示されます。利得の計算は変わりません。入力した出力上限により、モデルの出力は理想値に追従できなくなります。

よくある質問とトラブル対処

反転の結果が負になるのはなぜですか?

基準電圧がゼロの場合、正の入力は負の利得によって負の理想出力を生みます。単電源回路ではその値に到達できないことがあります。結果を動作点として解釈する前に、適切な基準電圧と現実的な出力制限を設定してください。

抵抗比が正しければ、期待する信号が必ず得られますか?

抵抗比で決まるのは、この理想的な静的利得です。周波数応答、入力同相電圧範囲、出力負荷、バイアスの影響、安定性には実際の増幅器の仕様が必要です。信号速度の制限を調べるには、別の帯域幅・スルーレートツールを使ってください。

検索結果や計算値が空欄になるのはなぜですか?

入力抵抗が正、帰還抵抗が非負、単位が有効で、出力下限が上限より低いか確認してください。検索では有効な利得の絶対値と抵抗値の基準スケールも必要です。入力電圧と基準電圧は正でも負でも構いませんが、無効な抵抗や目標の入力は修正する必要があります。