電子回路27【電験3種理論】演算増幅器の能動回路（+入力に基準電圧）の出力電圧Voutを求める！平成26年度 A問題13 完全解説

2026年7月15日

電験3種理論科目【電磁気（電子回路）】平成26年度 A問題13 バーチャルショートでV−=5V。20kΩの電流I=(5−3)/20k=0.1mAが10kΩを流れVout=5+0.1m×10k=6V→(4)

今回は平成26年度理論科目 A問題13を解説します。演算増幅器（オペアンプ）を用いた能動回路で、非反転入力（+）に5Vの基準電圧を与えた回路に直流入力電圧V_in=3Vを加えたときの出力電圧V_outを求める問題です。

理想オペアンプではバーチャルショートにより反転入力（−）の電位は非反転入力（+）と等しくなります。ここでは+入力が5Vなので−入力も5V。あとは各抵抗を流れる電流から出力電圧を求めます。

出題のポイント

平成26年度理論科目 A問題13：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種理論科目電子回路平成26年度 A問題13 問題文 — 平成26年度理論科目 A問題13 問題文

電験3種理論科目【電子理論（電子回路）】平成26年度 A問題13

　図のような、演算増幅器を用いた能動回路がある。直流入力電圧V_in[V]が3Vのとき、出力電圧V_out[V]として、最も近いV_outの値を次の(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する。

直流入力電圧V_in=3Vのとき、出力電圧V_out[V]として最も近いものを次の(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する。

（1）1.5　（2）5　（3）5.5　（4）6　（5）6.5 V

ポイント解説：バーチャルショートでV−=5V、電流の連続でVoutを求める

理想オペアンプでは非反転入力（+）と反転入力（−）が同電位になる（バーチャルショート）。この回路は+入力が5Vなので、−入力もV₋＝5V。オペアンプの入力端子には電流が流れ込まないので、20kΩを流れる電流I＝(V_in−V₋)/20k＝(3−5)/20k＝−0.1mA（Vin側から−入力に向かって−0.1mA、すなわち−入力からVin側へ0.1mA流れる）。

この電流Iはそのまま10kΩ（帰還抵抗）を流れて出力へ向かう。−入力から出力を見ると V_out＝V₋−I×10k＝5−(−0.1m)×10k＝5＋1＝6V。公式でまとめると V_out＝V₊＋(V₊−V_in)×(R_f/R_in)＝5＋(5−3)×(10/20)＝5＋1＝6V。よって答えは(4)。