オペアンプ利得計算

演算増幅器の電圧利得は、二つの抵抗が帰還を決めたあとの出力電圧対入力電圧の閉ループ比です。このオペアンプ利得計算機は理想的な反転段を評価します。信号源は入力抵抗 Rin を通じて反転端子を駆動し、出力は帰還抵抗 Rf を通じて同じノードへ戻り、Av は Rf を Rin で割った値の符号反転になります。符号付き利得比と、Rf を Rin で割った常用対数の二十倍であるデシベル振幅が返されます。宿題、実習準備、初期設計には本ページをご利用ください。

オペアンプの閉ループ利得と反転式 Av = −Rf/Rin

演算増幅器のデータシートは巨大な開ループ利得を掲げますが、回路で実際に使う数は二つの抵抗が決める閉ループ電圧利得です。本計算機はその実用的な問いに反転接続で答えます。入力信号は Rin を通じて反転端子へ達し、帰還は出力から Rf を通じて戻り、非反転端子は信号接地に参照されます。

開ループ利得無限、入力電流ゼロ、反転ノードの仮想接地という通常の理想化の下では、入力抵抗を流れる Vin を Rin で割った電流は、帰還抵抗を流れるマイナス Vout を Rf で割った電流に等しくなります。電流を打ち消すと Av は Vout を Vin で割った値、すなわちマイナス Rf を Rin で割った値になります。

マイナス符号はトポロジの名の由来である反転です。両方の抵抗が正なら、正の Vin は負の Vout を生みます。符号付き比に加えて、ツールは Rf を Rin で割った常用対数の二十倍としてデシベル振幅を報告し、音声や計測のグラフが Av の絶対値を描くやり方と揃えます。

教科書確認はすぐできます。入力十キロオームと帰還百キロオームは Av がマイナス十、二十デシベルです。等しい抵抗は Av がマイナス一、零デシベルの反転ユニティゲインバッファです。

帰還比 2.2 対 1 は Av がマイナス 2.2 です。エンジンは有限の利得帯域幅積、入力バイアス、オフセット、飽和を模擬しません。それらはこの第一数値が正しいあとの SPICE 実行に属します。

比が誠実であるよう両抵抗を同じ単位に保ち、帯域を気にする前に固定する理想閉ループ利得として結果を扱ってください。

宿題、実習設計、安定した Av が必要なソフトウェア試験

学生は回路の授業が負帰還を導入するとき、実習が測定前に Vout 対 Vin の予測を求めるとき、競技問題が二つの抵抗値を与えてシミュレータなしで Av を求めるときにオペアンプ利得に出会います。教員は単位を混ぜたりマイナス符号を落としたりせずにキロオーム対の解答キーを作れます。

音声プリアンプ、フォトダイオード前端、センサコンディショナの設計者は、仮想接地が加算ノードを静かに保ち利得が単純な比であるため反転段を使います。同じ契約はソフトウェアにも役立ちます。単体試験は百キロオームを十キロオームで割った Av がマイナス十であることを固定できます。

指導アプリは線形利得とデシベル振幅の両方を示せます。部品表ヘルパは回路スケッチの前に利用者が打った抵抗を正規化できます。比だけが重要なので両抵抗を同じ単位に揃えてください。

オームはオーム、キロオームはキロオームです。変換せずキロオームとオームを混ぜるのが最も多い静かな誤りです。実チップには有限の開ループ利得、入力バイアス電流、利得帯域幅積が残るので、本結果は理想の第一歩として扱い、帯域と安定性は別に確認してください。

検証失敗は残高を消費せず、試し打ちを安く保てます。トポロジが 1 に Rf を Rg で割ったものを加える非反転なら非反転利得ツールと組み合わせ、抵抗ではなく既に Vout と Vin があるなら電圧利得 dB ツールと組み合わせてください。