オペアンプ ゲイン計算ツールとは？
オペアンプ（演算増幅器）は非常に高い利得をもつ電圧増幅器で、その閉ループゲインは外付けの2本の抵抗——帰還抵抗（Rf）と入力抵抗（Rin）——によってほぼ完全に決まります。本ツールは、反転アンプと非反転アンプの両方について電圧ゲイン（Av）を求め、さらにデシベル（dB）表示でも結果を示します。理想オペアンプ回路全般に使える、汎用的な電子回路計算ツールです。
使い方
まずアンプの構成（反転または非反転）を選び、帰還抵抗Rfと入力抵抗Rinをそれぞれオーム（Ω）単位で入力します。すると、電圧ゲインがV/V単位とデシベル値で表示されます。非反転アンプでは出力が入力と同位相（正のゲイン）になり、反転アンプではゲインが負になります。これは入力に対して出力が180°位相反転していることを意味します。
計算式の解説
非反転アンプのゲインは次のとおりです。
$$A_v = 1 + \frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$先頭に「1」が付くため、非反転アンプのゲインは必ず1（ユニティゲイン）以上になります。一方、反転アンプのゲインは次の式で、
$$A_v = -\frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$その絶対値は1より小さくても、等しくても、大きくてもかまいません。デシベル値は \(20 \cdot \log_{10}(|A_v|)\) で求めます。
計算例
たとえば非反転構成で Rf = 10,000 Ω、Rin = 1,000 Ω とします。このとき
$$A_v = 1 + \frac{10{,}000}{1{,}000} = 1 + 10 = 11 \ \text{V/V}$$となります。デシベルに換算すると \(20 \cdot \log_{10}(11) \approx 20.83 \ \text{dB}\) です。同じ抵抗値を反転回路で使うと \(A_v = -\frac{10{,}000}{1{,}000} = -10 \ \text{V/V}\)、絶対値では 20 dB になります。
よくある質問
反転アンプのゲインが負になるのはなぜですか？ マイナス符号は、出力信号が入力に対して反転（180°の位相差）していることを示します。増幅の度合いを決めるのはその絶対値です。
非反転アンプのゲインが1未満になることはありますか？ ありません。式に含まれる「+1」によって、最低でもゲイン1が保証されます（Rf = 0 のときはボルテージフォロワとなります）。
Rinをゼロにするとどうなりますか？ ゼロでの除算は定義できないため、意味のあるゲインを得るにはゼロ以外の有効な入力抵抗値が必要です。
