オペアンプ計算ツール
6種類の理想的な線形オペアンプ回路について閉ループ応答を計算し、想定出力が設定した電源電圧範囲を超えないか確認します。
反転増幅回路
入力抵抗と帰還抵抗で利得を設定します。
選択した回路構成
理想閉ループの計算式
予想される線形応答
VIN／VOUTの時間波形図
選択した入力の1つに波形を加え、他の入力は指定した直流値のままにします。
理想的な動的応答時間波形は理想的な閉ループモデルです。帯域幅、スルーレート、雑音、安定性、入力同相電圧の限界、出力クリッピングは模擬しません。
アナログ設計ガイド
基本的なオペアンプ回路を設計する
反転、非反転、電圧フォロワ、差動、積分、加算の各回路は、負帰還で利得や伝達関数を定めます。このツールでは抵抗比やRC時定数と必要なアナログ動作を結び付けます。
計算方法と前提条件
計算は、開ループ利得が非常に高く、入力電流がゼロで、負帰還をかけた理想的な線形オペアンプを前提とします。反転・非反転回路の利得は抵抗比で決まり、加算回路は各入力に重みを付け、差動回路は抵抗比の一致が必要です。積分回路ではR、C、周波数が応答の傾きを決めます。
確認すべき入力値
回路方式と目的とする動作
処理する信号に合う回路を選びます。反転段では符号付き利得、非反転段では正の利得、加算段では入力ごとの係数、積分段では時定数を設定します。
抵抗網とコンデンサ
実際に入手できる部品値を使い、重要な抵抗比を保ってください。差動増幅器は抵抗比が一致して初めて同相信号を十分に除去できます。積分器ではコンデンサの実効容量と、それによるRC時定数を確認します。
信号・電源・負荷
予想される入出力電圧を電源レール、同相入力範囲、出力電流能力、負荷と照合します。オペアンプが飽和したり、帯域幅やスルーレートが信号に追従できなかったりする場合、計算上の利得は使えません。
推奨手順
- 1回路を選び、必要な伝達関数に応じて利得、重み、時定数を設定します。
- 2抵抗比を保ちながら標準値を選びます。差動増幅器で同相信号の除去が重要なら、値を合わせた抵抗や一体型の抵抗網を使ってください。
- 3値を確定する前に、電源電圧に対する入出力の余裕、帯域幅、安定性、許容差をデータシートと完成した回路図で確認します。
検算できる例
Rin = 10 kΩ、Rf = 100 kΩの反転増幅段では、理想利得は−Rf/Rin = −10です。入力が+0.20 Vなら、電源電圧、負荷、動特性の限界内で出力は−2.0 Vになります。
使用上の注意
理想モデルには、入力オフセット、バイアス電流、有限の利得と帯域幅、スルーレート、ノイズ、CMRR、実際の出力電圧範囲、出力電流能力、容量性負荷での安定性は含まれません。実際の積分器では、直流ドリフトと飽和を防ぐため、コンデンサに並列の帰還抵抗が必要になることがよくあります。
よくある質問
差動増幅器で抵抗値を合わせる必要があるのはなぜですか？
正確な減算と同相信号の除去には、公称抵抗値だけでなく抵抗比の一致が必要です。個々の抵抗の許容差によって同相信号の一部が出力誤差に変わります。抵抗比をそろえた一体型の抵抗網を使うと、通常は改善できます。
積分器の出力が直流入力でドリフトするのはなぜですか？
オフセット電圧やバイアス電流を含む直流成分は、出力が電源レールに達するまで積分されます。コンデンサに並列に抵抗を入れると直流利得を制限でき、実用的な積分器になりますが、極低周波での応答は変わります。
参考資料
- 参照資料：オペアンプの負帰還の式、選択した部品の入出力範囲に関するデータシート、安定性・ノイズ・積分器・差動増幅器についてのメーカーのアプリケーションノート。
独自の学習資料です。2026年8月20日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。