第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和6年度（2024年）下期
問22 (理論 問18（b）)
問題文
演算増幅器（オペアンプ）について、次の問に答えよ。
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Vo1、Vo2の値［V］の組合せとして、正しいものを次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、Vi1＝0.6V及びVi2＝0.45Vは直流の入力電圧である。
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Vo1、Vo2の値［V］の組合せとして、正しいものを次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、Vi1＝0.6V及びVi2＝0.45Vは直流の入力電圧である。
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問題
第三種電気主任技術者（電験三種）試験 令和6年度（2024年）下期 問22（理論 問18（b）） （訂正依頼・報告はこちら）
演算増幅器（オペアンプ）について、次の問に答えよ。
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Vo1、Vo2の値［V］の組合せとして、正しいものを次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、Vi1＝0.6V及びVi2＝0.45Vは直流の入力電圧である。
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Vo1、Vo2の値［V］の組合せとして、正しいものを次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、Vi1＝0.6V及びVi2＝0.45Vは直流の入力電圧である。
- Vo1：6.6 Vo2：−3.0
- Vo1：6.6 Vo2：3.0
- Vo1：−6.6 Vo2：3.0
- Vo1：−4.5 Vo2：9.0
- Vo1：4.5 Vo2：−9.0
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この過去問の解説 （3件）
01
直流増幅回路の出力電圧の正しい組合せを選択する問題です。
抵抗に並列に接続されているコンデンサは、直流であるため無視して考えます。
◆図1について
増幅器の＋端子の電位V+は、V+＝0.6[V]です。
入力端子間に電位差はないので、V-＝0.6[V]となります。
10[kΩ]に流れる電流は、オームの法則から
I1＝V/R＝0.6/10✕103
＝6.0✕10-5[A]
となります。
入力インピーダンスが無限大なので、入力端子には電流が流れません。
したがって、100[kΩ]に流れる電流Iは6.0✕10-5[A]となります。
以上より、出力電圧は
V01−V-＝100✕103I1
V01＝V-+100✕103I1
＝0.6＋100✕103✕6.0✕10-5
＝6.6[V]
となります。
◆図2について
増幅器の＋端子の電位V+は、V+＝0[V]です。
入力端子間に電位差はないので、V-＝0[V]となります。
200[kΩ]に流れる電流は、オームの法則から
I2＝V/R＝(Vi2-V-)/R＝(0.45-0)/10✕103
＝1.5✕10-5[A]
となります。
入力インピーダンスが無限大なので、入力端子には電流が流れません。
したがって、200[kΩ]に流れる電流Iは1.5✕10-5[A]となります。
以上より、出力電圧は
V-−V02＝200✕103I2
V02＝V-−200✕103I2
＝0−200✕103✕1.5✕10-5
＝-3[V]
となります。
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02
演算増幅器の直流増幅回路の出力電圧を求める問題です。
直流回路では、コンデンサは開放しているものとみなします。
図1は非反転増幅回路、図2は反転増幅回路です。
①非反転増幅回路について
非反転増幅回路の式より、
Vo1=(1+R2/R1)Vi1=(1+100k/10k)×0.6=11×0.6=6.6[V]
と求められます。
②反転増幅回路について
反転増幅回路の式より、
Vo2=-R2/R1×Vi2=-200k/30k×0.45=-3[V]
と求められます。
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03
演算増幅器（オペアンプ）の電圧を求める問題です。
見た目で反転増幅回路あるいは非反転増幅回路かを見極めて、答えが正になるか負になるかを絞っていきます。
図1は非反転増幅回路であるため正の値になります。
図２は反転増幅回路であるため負の値になります。
図１からR１は10ｋΩ、Ｒ２は100ｋΩになる為、求めるＶo1は1+100/10₌11であって、そこに入力電圧との積で6.6Vとなります。
図２からR１は30ｋΩ、Ｒ２は200ｋΩになる為、求めるＶo2は-（200/30）≒-6.667であって、そこに入力電圧との積でおよそ-3.0Vとなります。
正：計算結果と合致してこれが正解になります。
誤：計算結果と異なります。
誤：計算結果と異なります。
誤：計算結果と異なります。
誤：計算結果と異なります。
オペアンプの出力電圧を求める問題でした。
反転あるいは非反転であるかを見極めて、そこに与えられた数値を組み込むことが出来れば、
あとはそんなに難しくない計算なので、それが出来るように何度も復習しましょう。
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