オペアンプ ゲイン 計算ツールの使い方
- 増幅回路の選択: 反転増幅回路、非反転増幅回路、または差動増幅回路から目的の動作モードを選択します。
- 抵抗値の入力: 入力抵抗（Rin）や帰還抵抗（Rf）の値を設定します。単位（Ω、kΩ、MΩ）も変更可能です。
- 入力電圧の設定: 反転・非反転増幅回路の場合は Vin、差動増幅回路の場合は V1 および V2 を入力します。
- 電源レール制限の設定: 電源電圧範囲（±V）を指定することで、理想的な出力電圧が飽和限界を超えていないか自動で判定します。
計算式と理論 - オペアンプのゲイン計算
反転増幅回路: Av = -Rf / Rin
非反転増幅回路: Av = 1 + Rf / Rg
出力電圧: Vout = Av × Vin
差動増幅回路: Vout = (Rf / Rin) × (V2 - V1)
利得(dB): Gain(dB) = 20 log10(|Av|)反転増幅回路は電圧ゲインが負の値となり、入力信号に対して出力信号の位相が180度反転します。非反転増幅回路のゲインは常に1以上となり、同位相で出力されます。
差動増幅回路の計算式は、左右の抵抗比が正確に一致している理想状態を前提としています。実際の回路で抵抗誤差があると、同相信号除去比（CMRR）やゲイン精度が低下します。
電源レール判定は理想オペアンプの振幅制限チェックです。実際の回路設計では、オペアンプの出力ヘッドルーム（飽和電圧）、入力同相電圧範囲、スルーレート、利得帯域幅積（GB積）、最大出力電流なども考慮する必要があります。
オペアンプ ゲイン 計算の主な活用シーン
- シグナルコンディショニング回路の抵抗選定: センサー信号の増幅に必要な帰還抵抗（Rf）と入力抵抗（Rin）の比率検討。
- 出力クリッピングの防止: 入力信号レベルに対する出力電圧がオペアンプの電源電圧範囲内に収まるかの判定。
- 倍率(Av)とデシベル(dB)の換算: オーディオ回路や計測回路におけるゲイン（dB）と線形利得の変換評価。
- 反転動作の位相確認: 回路シミュレーション（LTspice等）前の簡易確認と設計補助。