演算増幅器（オペアンプ）について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
図1及び図2のような直流増幅回路がある。それぞれの出力電圧 \( V_{o1} \), \( V_{o2} \) の値 \( [\mathrm{V}] \) の組合せとして、正しいものを次の(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し、 \( V_{i1}=0.6 \mathrm{V} \) 及び \( V_{i2}=0.45 \mathrm{V} \) は直流の入力電圧である。
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(1)
\( V_{o1} = 6.6, \quad V_{o2} = -3.0 \)
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(2)
\( V_{o1} = 6.6, \quad V_{o2} = 3.0 \)
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(3)
\( V_{o1} = -6.6, \quad V_{o2} = 3.0 \)
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(4)
\( V_{o1} = -4.5, \quad V_{o2} = 9.0 \)
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(5)
\( V_{o1} = 4.5, \quad V_{o2} = -9.0 \)
要点
正解は(1)。図1は非反転増幅で 11 倍、図2は反転増幅で \(-200/30\) 倍なので、出力は \(6.6\) V と \(-3.0\) V です。回路の型を見抜けば式はすぐ決まります。
詳細解説
非反転増幅回路と反転増幅回路を見分けて、それぞれの増幅率から出力電圧を計算する問題です。
図1：非反転増幅回路である（入力 \( V_{i1} \) が (+) 端子に入力されているように回路が構成されている。(-) 端子は \( 10\mathrm{k}\Omega \) を介して接地）。
増幅率 \( A_1 = 1 + \dfrac{100\mathrm{k}}{10\mathrm{k}} = 11 \) 倍。
\( V_{o1} = 11 \times 0.6 = 6.6 \mathrm{V} \)。
図2：反転増幅回路である（入力 \( V_{i2} \) が \( 30\mathrm{k}\Omega \) を介して (-) 端子に入力され、(+) 端子は接地されている）。
増幅率 \( A_2 = -\dfrac{200\mathrm{k}}{30\mathrm{k}} = -\dfrac{20}{3} \approx -6.66 \) 倍。
\( V_{o2} = -6.66 \times 0.45 = -3.0 \mathrm{V} \)。
よって、\( 6.6 \mathrm{V} \) と \( -3.0 \mathrm{V} \) の組み合わせである(1)が正解。
