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反転増幅回路の増幅率(利得)計算ツール|計算方法とゲインの求め方を解説

2. 電子回路

反転増幅回路の計算方法が分からず困っていませんか?

反転増幅回路は、入力信号を反転させて増幅する基本的なオペアンプ回路です。

本記事では、反転増幅回路の計算ツールと、
計算方法・ゲインの求め方について分かりやすく解説します。

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反転増幅回路の計算ツール

オペアンプは理想オペアンプとします。

ホームページ(html,css,javascript)とオペアンプの学習を兼ねて、
反転増幅回路の計算ツールを作成しました。
この計算ツールは、入力電圧、入力抵抗、帰還抵抗から増幅率(利得)と出力電圧を計算するツールです。
今後、オペアンプに関する理解が深まれば、機能を拡張していこうと考えています。

入力電圧vi[V]:
入力抵抗Ri[Ω]:
帰還抵抗Rf[Ω]:

増幅率(利得):
出力電圧vo[V]:

反転増幅回路の計算方法と考え方

反転増幅回路では、入力電圧が反転して出力されます。

出力電圧は、入力電圧 Vin に対して、
抵抗比(Rf / Ri)によって決まる倍率で増幅されます。

基本的な計算式は以下の通りです。

Vo = – (Rf / Ri) × Vin

この回路では、(Rf / Ri) が増幅率(ゲイン)となり、
符号のマイナスは出力が反転することを意味します。

計算例

具体的な計算例を見てみましょう。

Vin = 1V
Ri = 10kΩ
Rf = 10kΩ

Vo = – (Rf / R1) × Vin
= – (10k / 10k) × 1
= -1V

となります。

この計算ツールの使い方

本ツールでは、以下の手順で出力電圧を計算できます。

1.入力電圧(Vi)を入力
2.抵抗値(Ri、Rf)を入力
3.「計算」ボタンをクリックすると、自動的に増幅率(利得)と出力電圧(Vo)が表示される

計算式が分からなくても、数値を入力するだけで簡単に結果を確認できます。
反転増幅回路の計算を手軽に行いたい場合にも、本ツールは有効です。

次に読むおすすめ記事

デシベル(dB)から倍率を計算する方法

他のオペアンプ回路についても、以下の記事で解説しています。

差動増幅回路の計算ツール
非反転増幅回路の計算ツール
加算回路の計算ツール

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反転増幅回路とは

反転増幅回路は、入力信号を反転して増幅する回路です。
出力は入力と逆の極性になるため、信号を反転させたい場合に使用されます。

反転増幅回路が使われる場面

反転増幅回路は、以下のような場面で使われます。

・信号の極性を反転したい場合
・一定の倍率で信号を増幅したい場合
・アナログ回路の基礎回路として

シンプルな構成で扱いやすいため、
電子回路の基礎としてよく利用されます。

反転増幅回路の詳細についてはこちら
反転増幅回路とは?

以下は余談です。

電圧利得Avから誤差考慮後の増幅度を計算

入力バイアス電流、オフセット電圧は無いものとします。

抵抗の誤差は無いものとします。

電圧利得Av:
入力抵抗Ri[Ω]:
帰還抵抗Rf[Ω]:

誤差[%]:
誤差考慮後の増幅度[倍]:
(参考)理想の増幅度[倍]:

入力オフセット電圧の温度係数と温度変化から出力電圧の変動を計算

入力オフセット電流の温度による変動は無いものと仮定します。

入力抵抗Ri[Ω]:
帰還抵抗Rf[Ω]:
温度変化[℃]:
入力オフセット電圧の温度係数[uV/℃]:

温度変化による出力電圧の変化[V]:

入力オフセット電流の温度係数と温度変化から出力電圧の変動を計算

入力オフセット電圧の温度による変動は無いものと仮定します。

Rgは、RiとRfの並列抵抗値とします。

入力抵抗Ri[Ω]:
帰還抵抗Rf[Ω]:
温度変化[℃]:
入力オフセット電流の温度係数[nA/℃]:

温度変化による出力電圧の変化[V]:
並列抵抗値Rg[Ω]:

参考サイト

かまログ

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