オペアンプ 計算：増幅率・dB・出力電圧
このオペアンプ 計算ツールは、Texas Instruments のオペアンプ応用ハンドブックにある2つの基本帰還回路を使います。反転増幅は −Rf/Rin、非反転増幅は 1 + Rf/Rin です。例：Rf = 100 kΩ、Rin = 10 kΩ なら増幅率 −10（20 dB）で、入力 0.5 V は出力 −5 V になります。
計算例：回路: 反転増幅回路 · 帰還抵抗 Rf 100 kΩ · 入力抵抗 Rin（非反転ではグラウンド側） 10 kΩ · 入力電圧（任意） 0.5 V → 増幅率：G = -10、出力 -5 V。出典：Texas Instruments, B. Carter & T. R. Brown, Handbook of Operational Amplifier Applications (SBOA092B), Fig. 11–17: inverting E_O = −(R_O/R_I)·E_I, non-inverting E_O = (1 + R_O/R_I)·E_I, voltage follower E_O = E_I; an op amp pushed to saturation behaves unpredictably (read 10.10.2026)。更新日：
計算方法
反転増幅：G = −Rf / Rin。非反転増幅：G = 1 + Rf / Rin。Texas Instruments のハンドブックは、負帰還をかけた理想オペアンプの2つの規則――入力端子には電流が流れない、入力端子間の電圧はゼロに近づく――から両方の式を導いています。反転増幅回路では信号が Rin を通って反転入力に入り、非反転増幅回路では Rf と Rin が分圧回路をつくるため、増幅率は 1 より小さくなりません。
計算例
| 回路 | Rf / Rin | 増幅率 | dB |
|---|---|---|---|
| 反転 | 100 kΩ / 10 kΩ | −10 | 20 dB |
| 反転 | 10 kΩ / 10 kΩ | −1（反転器） | 0 dB |
| 非反転 | 90 kΩ / 10 kΩ | 10 | 20 dB |
| 非反転 | 47 kΩ / 10 kΩ | 5.7 | 15.12 dB |
| 非反転 | 0 / 任意 | 1（ボルテージフォロワ） | 0 dB |
デシベルで表した増幅率は電圧のレベルです。NIST SP 811 は電界量のレベルを 20 lg(F/F₀) dB と定めているので、増幅率 10 は 20 dB、5.7 は 15.12 dB です。反転増幅のマイナスは信号が反転するという意味で、dB の値は変わりません。
出力電圧と飽和
出力 = 増幅率 × 入力 なので、−10 × 0.5 V = −5 V です。同じ回路に 2 V を入れると −20 V が必要になりますが、±15 V の電源では出せず、オペアンプは飽和します。ハンドブックは飽和からの回復時間は規定されておらず、動作は予測できないと注意しているため、このツールは警告を出します。Rf と Rin を単なる分圧回路として計算するには分圧回路の計算、必要な Rf を抵抗の組み合わせでつくるには並列抵抗の計算が便利です。
よくある質問
反転増幅回路の増幅率は？
G = −Rf / Rin です。100 kΩ と 10 kΩ なら −10 で、信号は10倍になり反転します。
非反転増幅回路の増幅率は？
G = 1 + Rf / Rin です。90 kΩ と 10 kΩ なら 10、Rf = 0 なら 1（ボルテージフォロワ）です。
増幅率を dB に直すには？
dB = 20 · lg|G| です。増幅率 10 は 20 dB、100 は 40 dB、1 は 0 dB です。
非反転増幅回路で 1 倍未満にできないのはなぜですか？
増幅率が 1 + 抵抗比 で、抵抗比は負にならないからです。1 倍未満にしたいときは、Rf を Rin より小さくした反転増幅回路か分圧回路を使います。
出力が電源電圧を超える計算になったら？
オペアンプは出力の限界で飽和します。Texas Instruments のハンドブックによれば飽和中の動作は予測できないので、増幅率か入力を小さくしてください。
kΩ で入力しないといけませんか？
比だけが効くので、Rf と Rin の単位がそろっていれば何でもかまいません。kΩ は入力欄の初期単位にすぎません。
出典・根拠
- Texas Instruments, B. Carter & T. R. Brown, Handbook of Operational Amplifier Applications (SBOA092B), Fig. 11–17: inverting E_O = −(R_O/R_I)·E_I, non-inverting E_O = (1 + R_O/R_I)·E_I, voltage follower E_O = E_I; an op amp pushed to saturation behaves unpredictably (read 10.10.2026)
- NIST SP 811, Chapter 8.7 (logarithmic quantities): level of a field quantity L_F = 20 lg(F/F0) dB (read 10.10.2026)
更新日： · 編集方針
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