電験三種(第三種電気主任技術者)「理論」のうち、演算増幅器(オペアンプ)の問題です(大分類:電子回路・重要度B)。一問一答5問 → 五肢択一3問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:B 難易度:★☆☆
問1:理想オペアンプは、入力インピーダンスが無限大、出力インピーダンスが0、電圧増幅度が無限大とみなす。
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正解:○
理想オペアンプのモデルです。入力端子に電流は流れず、出力は負荷によらず決まります。
重要度:B 難易度:★☆☆
問2:理想オペアンプに負帰還をかけ、出力が飽和せずに線形動作しているときは、2つの入力端子の電位が等しいとみなすことができる(仮想短絡)。
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正解:○
電圧増幅度が無限大なので、出力が飽和しない(有限の)線形動作では、入力端子間の電圧はほぼ0です。これを仮想短絡(イマジナリショート)といいます。出力が飽和すると成り立ちません。
重要度:B 難易度:★☆☆
問3:ボルテージホロワの電圧増幅度は、ほぼ無限大である。
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正解:×
ボルテージホロワは出力を反転入力に直接つないだ回路で、電圧増幅度は1です。入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低いので、インピーダンス変換に使います。
重要度:B 難易度:★☆☆
問4:オペアンプは、直流を増幅することができない。
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正解:×
オペアンプは結合コンデンサをもたない直結の増幅器なので、直流から増幅できます(直流増幅器)。
重要度:B 難易度:★★☆
問5:オペアンプに正帰還をかけたシュミットトリガ回路は、出力が切り替わる入力電圧(しきい値)を2つもち、ヒステリシス特性を示す。
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正解:○
正帰還により、出力の状態によってしきい値が変わり、上昇時と下降時で切り替わる電圧が異なります(ヒステリシス)。雑音に強い比較器として使われます。
五肢択一
重要度:B 難易度:★☆☆
問6:図の理想オペアンプを用いた反転増幅回路で、入力抵抗Riは10kΩ、帰還抵抗Rfは50kΩ、入力電圧は0.3Vである。出力電圧〔V〕の値として、正しいものはどれか。
(回路の構成)入力電圧viが入力抵抗Ri(10kΩ)を通ってオペアンプの反転入力(−)につながり、出力と反転入力の間に帰還抵抗Rf(50kΩ)が接続されている。非反転入力(+)は接地されている。

- −1.80
- −1.50
- −0.06
- 1.50
- 1.80
【第6問:正解と解説】
正解:2
正解は2です。
Av=−Rf/Ri=−50/10=−5、vo=−5×0.3=−1.50V
1:誤り。1+Rf/Ri(非反転増幅回路の式)を使い、符号を負にした値です。
2:正しい。
3:誤り。Ri/Rfを掛けた値です。
4:誤り。符号が逆です。
5:誤り。非反転増幅回路の式で計算した値です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問7:図の理想オペアンプを用いた非反転増幅回路で、抵抗Riは10kΩ、帰還抵抗Rfは40kΩ、入力電圧は0.5Vである。出力電圧〔V〕の値として、正しいものはどれか。
(回路の構成)入力電圧viがオペアンプの非反転入力(+)に加わる。反転入力(−)は抵抗Ri(10kΩ)を通って接地され、出力と反転入力の間に帰還抵抗Rf(40kΩ)が接続されている。

- −2.00
- 0.50
- 0.62
- 2.00
- 2.50
【第7問:正解と解説】
正解:5
正解は5です。
Av=1+Rf/Ri=1+40/10=5、vo=5×0.5=2.50V
1:誤り。反転増幅回路の式で計算した値です。
2:誤り。入力電圧と同じ(増幅度1)とした値です。
3:誤り。増幅度を1+Ri/Rfとした値です。
4:誤り。増幅度をRf/Riとした値です。
5:正しい。
重要度:B 難易度:★★☆
問8:理想オペアンプを用いた反転形の加算回路で、帰還抵抗が20kΩ、入力V1=0.5Vが10kΩの抵抗を、入力V2=1.0Vが20kΩの抵抗を通して反転入力に加えられている。非反転入力は接地されている。出力電圧〔V〕の値として、正しいものはどれか。
- −3.0
- −2.0
- −1.5
- −1.0
- 2.0
【第8問:正解と解説】
正解:2
正解は2です。
仮想短絡で反転入力は0V。帰還抵抗に流れる電流は各入力電流の和なので
vo=−(20/10×0.5+20/20×1.0)=−(1.0+1.0)=−2.0V
1:誤り。どちらの入力にも20/10=2倍を掛けた値です。
2:正しい。
3:誤り。入力電圧を単純に足した値です。
4:誤り。どちらの入力にも20/20=1倍を掛けた値です。
5:誤り。符号が逆です。
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