電子回路17【電験3種 理論】演算増幅器と正相・逆相増幅回路（ボルテージホロワ）の誤りを判定する！令和2年度 A問題13 完全解説

今回は令和2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）とそれを用いた正相・逆相増幅回路に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。

オペアンプは電源が必要で、入力インピーダンスが大きく、比較器にも使えます。図1は正相（非反転）、図2は逆相（反転）増幅回路。ボルテージホロワにするには帰還抵抗R_Fを短絡・R_Sを開放する点がポイントです。

出題のポイント

令和2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 【電子理論（電子回路）】 令和2年度 A問題13

　演算増幅器及びそれを用いた回路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）演算増幅器には電源が必要である。
（2）演算増幅器の入力インピーダンスは、非常に大きい。
（3）演算増幅器は比較器として用いられることがある。
（4）図1の回路は正相増幅器、図2の回路は逆相増幅器である。
（5）図1の回路は、抵抗R_Sを0Ω（短絡）し、抵抗R_Fを∞Ω（開放）すると、ボルテージホロワである。

ポイント解説：誤りは(5)—ボルテージホロワはR_Sを開放・R_Fを短絡

ボルテージホロワ（電圧フォロワ）は、正相増幅回路の増幅度1+R_F/R_Sを1にした回路。そのためには帰還抵抗R_Fを0Ω（短絡）にし、入力抵抗R_Sを∞Ω（開放）にする。つまり出力を直接-入力へ帰還する。(5)は「R_Sを0Ω・R_Fを∞Ω」と条件が逆で、これでは増幅度が無限大になり誤り。よって答えは(5)。

他は正しい：(1)演算増幅器は電圧を増幅する能動素子で電源が必要。(2)理想的には入力インピーダンスは無限大（非常に大きい）。(3)+と-の大小で出力が切り替わる比較器（コンパレータ）として使える。(4)図1は入力を+端子に加える正相（非反転）増幅器、図2は入力をR_S経由で-端子に加える逆相（反転）増幅器。

問題の解説

STEP1　(5)が誤りの理由

ボルテージホロワは増幅度1。正相増幅度1+R_F/R_Sを1にするにはR_F=0（短絡）・R_S=∞（開放）。(5)は逆で誤り。

STEP2　他の選択肢の確認

(1)電源が必要、(2)入力Z大、(3)比較器に利用、(4)図1正相・図2逆相。いずれも正しい。

STEP3　結論

誤っているのは(5)。

答え：(5)

まとめ

(5)誤り	ボルテージホロワはR_F=0・R_S=∞（条件が逆）
(1)(2)	電源必要・入力Z大（正）
(3)	比較器に利用（正）
(4)	図1正相・図2逆相（正）
答え	(5)

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