ForHosting KIT · 工学・建築

反転増幅回路計算

2つの抵抗が等しければ利得は−1、帰還抵抗が10倍なら−10です。RinとRfを入力すると、反転増幅回路の理想的な閉ループ利得とデシベル値が、選んだ桁数で分かります。ブラウザで無料で使えます。

無料
ブラウザで動作
登録不要
データは端末の外に出ません

無料で実行 API仕様を見る

ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

計算例

入力した場合

Rin: 10,000
Rf: 100,000

結果

利得: -10
利得（dB）: 20
精度: 10
抵抗の単位: ohm

この反転増幅回路計算ツールは、反転回路として結線されたオペアンプ段の理想的なクローズドループ電圧利得を返します。符号は正の抵抗値に対して常に反転するため、10対1のフィードバック比は利得-10を、抵抗値が一致すれば-1を生みます。代表的な教科書の検証例として、10キロオームと100キロオーム、1キロオームと10キロオーム、そしてRf=Rinとなる任意のペアが挙げられます。算術は純粋で決定的です。ネットワーク通信もサンプリングも日付依存の近道もありません。

反転増幅回路の仕組み

反転増幅回路では、入力信号をRin経由でオペアンプの反転入力(−)に入れ、出力からRfを通して同じ点に帰還をかけます。非反転入力(+)は信号のグラウンドか基準電位につなぎます。理想的な解析では入力間の電圧差と入力電流をゼロとみなすため、反転入力は仮想接地となり、Rinを流れる電流とRfを流れる電流が釣り合います。その結果、閉ループ利得はVoutをVinで割った値、つまりRfをRinで割った値にマイナスを付けたものになります。

結果の内容と、この計算が扱わないこと

結果には、利得、利得の絶対値が正のときのデシベル値、使った式が含まれます。数値は選んだ小数点以下の桁数で丸められ、初期設定は10桁、最大15桁です。抵抗はオームなど同じ単位で入力してください。この計算は理想的な式をそのまま評価するもので、回路シミュレーションや開ループ利得のモデル、抵抗の許容差によるばらつきは扱いません。数値として読めない値や範囲外の値は、誤った利得を返さずにはっきり拒否されます。

活用例

決定的なテストフィクスチャ

仮想接地の公式に関するユニットテスト、ブレッドボードのデモ、CIアサーション向けに再現可能なクローズドループ利得を生成できます。

設計・教育用ソフトウェア

プランナー、指導者、インタラクティブなアナログレッスンのために、ユーザーが入力したRinとRfをAvと任意のdBに正規化します。

よくある質問

結果が精度で丸められるのはなぜですか?

既定の精度は小数点以下10桁で、0から15の範囲で設定できます。

帰還抵抗がゼロの場合はどうなりますか？

受け付けます。利得はゼロになり、デシベル値は空欄になります。利得ゼロのデシベルはマイナス無限大になるためです。拒否されるのは入力抵抗がゼロの場合だけで、利得がその値で割り算されるからです。

正の入力が負の出力になるのはなぜですか？

反転入力が仮想接地になり、Rinから流れ込む電流がRfを通って流れ出る必要があるためです。そのため出力は入力と逆向きに振れ、2つの抵抗が正なら利得は必ず負になります。

反転増幅回路の利得はどんな式で求めますか？

利得は、RfをRinで割った値にマイナスを付けたものです。仮想接地の理想化に基づく式で、デシベル値は利得の絶対値の常用対数を20倍して求めます。

どんな用途で使われますか？

マイクのプリアンプ、大きなRfを使うフォトダイオードの電流電圧変換の近似、簡単な信号調整回路などの確認に使われます。授業や実験で、測定前に利得を予想するときにも便利です。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"rin":10000,"rf":100000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "rin": 10000,
    "rf": 100000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "rin": 10000,
    "rf": 100000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"rin":10000,"rf":100000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"rin":10000,"rf":100000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/op-amp-inverting", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "rin": 10000,
  "rf": 100000
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.op_amp_inverting",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

制限

max_abs_ohm 1000000000000000

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

信号源から反転端子までの入力抵抗Rinと、出力から同じノードに戻るフィードバック抵抗Rfを指定すると、エンジンは通常の仮想接地の理想化の下でAv=-Rf/Rinを評価します。入力抵抗ゼロは比が未定義になるためinvalid_inputで拒否されます。宿題、実習準備、設計チェックにはブラウザで無料にご利用いただき、CI、指導用ソフトウェア、教育デモで再現可能な利得フィクスチャが必要な場合は、成功したリクエストごとに$0.002のAPIをご利用ください。

反転オペアンプ段とは何か、そしてレスポンスの内容

反転オペアンプ段は、入力信号をRinを通じて反転（-）入力に導き、フィードバックを出力からRfを通じて同じノードに戻し、非反転（+）入力を信号接地（または基準）に結びます。理想的な解析では、差動入力電圧をゼロ、入力電流をゼロとして扱うため、反転ノードは仮想接地に位置し、加算ノードにおいてRinを流れる電流は逆向きにRfを流れる電流と等しくなければなりません。SPICEのネットリストも、開ループA0モデルも、抵抗公差のランダムなモンテカルロもありません。エンジンはサポートされる数値範囲内で閉じた形の式を評価するか、入力を拒否します。この釣り合いから、クローズドループ電圧利得Av=Vout/Vin=-Rf/Rinが得られます。この計算ツールは、これら2つの抵抗値を受け付け、正規化されたrinとrf、線形の利得Av、その大きさが正である場合の20×log10(|Av|)としての任意のデシベル表記の大きさ利得、このトポロジーに対してtrueに設定された真偽値のinvertedフラグ、短い式の文字列、inverting_op_ampというメソッドタグ、使用した精度、SIと整合する入力のための単位ヒントohmを返します。Rinゼロは、ゼロ除算の問題を名指ししたメッセージとともにinvalid_inputで失敗します。Av=1+Rf/Rgを持つ非反転段、差動増幅回路、あるいは完全な周波数応答が必要な場合は専用ツールをご利用ください。このページは、回路トポロジーを独自に発明してはならないワークシート、ユニットテスト、API利用者に適した安定した数値出力とともに、理想的な反転利得のみに答えます。

RinとRfの読み取り方法と利得を再現可能に保つ仕組み

各値は、文書化された大きさの上限内の有限な小数でなければなりません。先頭の任意のプラス記号や指数表記は、きれいに解析できる場合に許可されます。トークン内の埋め込まれた空白、16進数プレフィックス、非数値のごみは明確なメッセージとともに拒否されるため、不正なセルが誤った利得につながることはありません。Avがrinで割るため、ゼロおよびゼロに近いrinは明示的に失敗します。フィードバックゼロは数学的に許可され、サイレントな無限大ではなく、nullのdBフィールドとともに線形利得ゼロを生みます。自動化されたパイプライン内で反転の公式を自前で再実装することなく同一の数学的結果が必要な場合は、このページの無料ブラウザ実行と有料APIを組み合わせてご利用ください。

反転利得のチェックが学習・設計・ソフトウェアで役立つ場面

学生が反転増幅回路に出会うのは、回路の授業がオペアンプを紹介するとき、実習がブレッドボード上でVout/Vinを測定する前にクローズドループ利得を求めるとき、あるいはコンテストの問題が完全なSPICE実行なしに2つの抵抗値を与えてAvを尋ねるときです。教師は、キロオームとオームを気づかないうちに混同したりマイナス記号を落としたりする不透明な電卓アプリを信頼することなく、手頃なRinとRfのペアについて模範解答をあらかじめ生成できます。開発者は同じ契約をスクリプトから呼び出し、オーディオプリアンプやセンサーフロントエンド用の決定的なテストベクターの種を作ったり、部品表のスケッチの前にユーザーが入力した抵抗のペアを正規化したり、あいまいな見積もりではなく理想的な反転利得を要求するプログラミング課題の条件を満たしたりします。プロダクトや教育向けのツールは、学習者が2つの抵抗値を入力し、UIがAvと任意でdBの大きさを表示しなければならないときにこのエンドポイントを使います。フィールド技術者やメーカーは、離散的な抵抗値のみが分かっている場合に、マイクプリアンプ、大きなRfを用いたフォトダイオードのトランスインピーダンス近似、単純な信号調整回路の手早いチェックにこれを使います。このページでの計算はすべてブラウザ内で完結します。API経由では成功した検索1件につき$0.002がかかり、検証に失敗したリクエストは課金されず、レスポンスが返された後は何も保存されません。この無料のインタラクティブな探索と、同一結果を返す有料APIという分割は、KITのtier-Aカタログの他のツールと同様であり、教室でのデモから自動化パイプラインへ、数学的な結果を変えることなく移行できます。関連する電気系のステップが必要なときは並列抵抗や電力のヘルパーと、学習とソフトウェアテスト向けに無料で決定的な回路計算ツールの小さなラボを構築する際は他の数学系エンドポイントと組み合わせてご利用ください。

連携の活用例

宿題と実習のチェック

オペアンプのワークシートやDC増幅回路の実習レポートを採点する前に、理想的な反転利得Av=-Rf/Rinを計算します。

技術的な質問

反転増幅回路計算ツールの料金はいくらですか?

このページのブラウザ版は無料です。API経由では成功したリクエストごとに$0.002がかかり、無効な入力には課金されません。

利得にはどの公式が使われますか?

理想的な反転オペアンプでは、Av=Vout/Vin=-Rf/Rinです。正の抵抗値は常に負（反転）の利得を生みます。

入力抵抗がゼロの場合はどうなりますか?

入力はinvalid_inputで拒否されます。Rinがゼロだと、Av=-Rf/Rinが未定義（ゼロ除算）になります。

このツールは非反転利得も計算しますか?

いいえ。反転トポロジーのみを評価します。非反転段は異なる抵抗配置でAv=1+Rf/Rgを使います。

KITの完全なドキュメントを見る →