第三種電気主任技術者・2024年度下期・理論

2024年度下期理論問18(b)

問題文

演算増幅器（オペアンプ）について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図1及び図2のような直流増幅回路がある。それぞれの出力電圧 $V_{o1}$ , $V_{o2}$ の値 $[\mathrm{V}]$ の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、演算増幅器は理想的なものとし、 $V_{i1}=0.6 \mathrm{V}$ 及び $V_{i2}=0.45 \mathrm{V}$ は直流の入力電圧である。

出典：第三種電気主任技術者 2024年度下期理論問18(b)

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正答：(1)

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正解は(1)。図1は非反転増幅で 11 倍、図2は反転増幅で $-200/30$ 倍なので、出力は $6.6$ V と $-3.0$ V です。回路の型を見抜けば式はすぐ決まります。

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非反転増幅回路と反転増幅回路を見分けて、それぞれの増幅率から出力電圧を計算する問題です。

図1：非反転増幅回路である（入力 $V_{i1}$ が (+) 端子に入力されているように回路が構成されている。(-) 端子は $10\mathrm{k}\Omega$ を介して接地）。
増幅率 $A_1 = 1 + \dfrac{100\mathrm{k}}{10\mathrm{k}} = 11$ 倍。
$V_{o1} = 11 \times 0.6 = 6.6 \mathrm{V}$ 。

図2：反転増幅回路である（入力 $V_{i2}$ が $30\mathrm{k}\Omega$ を介して (-) 端子に入力され、(+) 端子は接地されている）。
増幅率 $A_2 = -\dfrac{200\mathrm{k}}{30\mathrm{k}} = -\dfrac{20}{3} \approx -6.66$ 倍。
$V_{o2} = -6.66 \times 0.45 = -3.0 \mathrm{V}$ 。

よって、 $6.6 \mathrm{V}$ と $-3.0 \mathrm{V}$ の組み合わせである(1)が正解。

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