電子回路6【電験3種 理論】演算増幅器の特徴と非反転・反転増幅回路の出力電圧を計算する！令和6年度下期 B問題18 完全解説

今回は令和6年度下期 理論科目 B問題18を解説します。(a)演算増幅器（オペアンプ）の特徴に関する誤りを選び、(b)非反転増幅回路と反転増幅回路の直流出力電圧を求める問題です。

理想オペアンプは入力インピーダンスが非常に大きく出力インピーダンスが非常に小さい点がポイント。増幅回路は非反転がV_o=(1+R_f/R_1)V_i、反転がV_o=-(R_f/R_1)V_iで計算します（直流なのでコンデンサは開放）。

出題のポイント

令和6年度下期 理論科目 B問題18：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電子理論（電子回路）】 令和6年度下期 B問題18

　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。

（a）演算増幅器の特徴に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）アナログICの一種である。
（2）入力インピーダンスが小さくて出力インピーダンスが大きい。
（3）反転並びに非反転の二つの入力端子と一つの出力端子がある。
（4）入力端子間の電圧のみを増幅して出力する。
（5）増幅度が非常に大きい。

（b）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[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=0.6V及びV_i2=0.45Vは直流の入力電圧である。

	Vo1 [V]	Vo2 [V]
(1)	6.6	-3.0
(2)	6.6	3.0
(3)	-6.6	3.0
(4)	-4.5	9.0
(5)	4.5	-9.0

ポイント解説：(a)入力Z大・出力Z小が正、(b)非反転V_o1=6.6V・反転V_o2=-3.0V

（a）理想的な演算増幅器は入力インピーダンスが非常に大きく（∞）、出力インピーダンスが非常に小さい（0）。(2)は「入力インピーダンスが小さくて出力インピーダンスが大きい」と逆に述べているので誤り。他は正しい：(1)アナログICの一種、(3)反転・非反転の2入力＋1出力、(4)入力端子間の差の電圧を増幅、(5)増幅度（開ループ利得）が非常に大きい。よって(a)は(2)。

（b）直流なのでコンデンサは開放。図1は非反転増幅回路で、V_o1=(1+R₁₂/R₁₁)V_i1=(1+100/10)×0.6=11×0.6=6.6V。図2は反転増幅回路で、V_o2=-(R₂₂/R₂₁)V_i2=-(200/30)×0.45=-3.0V。よって(b)は(1)。

問題の解説

STEP1　(a) オペアンプの特徴

理想オペアンプ：入力Z=∞（大）、出力Z=0（小）、利得∞。(2)は入出力Zが逆で誤り→(2)。

STEP2　(b) 図1 非反転増幅

V_o1=(1+R12/R11)V_i1=(1+100/10)×0.6=11×0.6=6.6V。

STEP3　(b) 図2 反転増幅

V_o2=-(R22/R21)V_i2=-(200/30)×0.45=-3.0V。よって(b)は(1)。

答え：(a)-(2)，(b)-(1)

まとめ

(a)誤り	入力Z小・出力Z大は逆→(2)
(b)図1非反転	(1+100/10)×0.6=6.6V
(b)図2反転	-(200/30)×0.45=-3.0V
答え	(a)(2)・(b)(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・エミッタホロワ回路（電子回路4）：【理論】令和7年度上期 B問題18