オペアンプのゲインと帯域幅計算ツール
反転アンプ、非反転、差動アンプ構成のオペアンプ電圧ゲイン、ゲイン（dB）、-3dB帯域幅、および入力インピーダンスを計算します。
公式
参考: Horowitz & Hill, The Art of Electronics, 3rd ed.; Kester, ADI MT-033 (noise gain)
仕組み
オペアンプ・ゲイン・カリキュレータは、信号コンディショニング、計装アンプ、アクティブ・フィルタ設計に不可欠な反転 (G =-Rf/Rin) 構成と非反転 (G = 1 + Rf/Rin) 構成のクローズド・ループ・ゲインを計算します。アナログ回路設計者、センサー・インターフェース・エンジニア、オーディオ設計者は、これを使用して、帯域幅とノイズのトレードオフを管理しながら正確なゲイン・ステージを設定します。Horowitz & Hillの「アート・オブ・エレクトロニクス」（第3版、第4章）によると、ゲイン帯域幅積（GBW）は、電圧フィードバックオペアンプのゲイン帯域幅積（GBW）は一定で、GBW = ノイズゲイン × 帯域幅です。ノイズゲインはどちらの構成でも 1 + Rf/Rin です。GBW = 3MHz、ゲイン = 100 の TL072 の帯域幅はわずか 30 kHz です。ゲインが10を超える場合は、電流フィードバックアンプ（AD8009：ゲインとは無関係に1GHzの帯域幅）または計装アンプ（AD620：0.1% のゲイン精度）を検討してください。
計算例
オーディオプリアンプアプリケーション用に OPA2134 (GBW = 8MHz) を使用してゲイン = 10 (20dB) の非反転アンプを設計します。抵抗値の計算:Rf/Rin = G-1 = 9Rin = 10kΩ (負荷を最小限に抑えるのに十分な高さで、低ノイズにするには十分低い) を選択します。そしてRf = 90kΩ; はE96シリーズの 91kΩ を使います。帯域幅:帯域幅 = GBW/G = 8MHz/10 = 800kHz — マージンが40倍の20Hz～20kHzのオーディオに適しています。ノイズの検証:OPA2134入力ノイズ= 8nV/√Hz; ゲイン=10、出力ノイズ= 80nV/√Hz. 20kHz以上の帯域幅:ノイズ=80nV × √20000 = 11.3μV RMS — -98.9dBV相当、16ビットオーディオ (96dBダイナミックレンジ) に適しています。
実践的なヒント
- ✓オーディオ周波数で1～10のゲインを得るには、TL07xシリーズ（0.30ドル）が優れた性能を発揮します。100を超えるゲインには計装アンプを使用してください（INA128：0.02％のゲイン誤差）
- ✓発振を防ぐために、ゲインが10を超えるようにRfの両端に100pFのコンデンサを追加します。これにより、帯域幅は 1/(2πRfCf) に制限されますが、TIアプリケーションノートAN-31による安定性は確保されます。
- ✓レール・トゥ・レール出力スイングには、RRIO オペアンプ (OPA340、MCP6001) を使用してください。標準オペアンプは、負荷がかかった状態で電源レールから1～2Vをクリップします
よくある間違い
- ✗GBWの制限を無視 — GBW = 1MHzでゲインを1000に設定すると、帯域幅は1kHzしか得られません。ゲインを選択する前にデータシートでGBWを確認してください
- ✗1% の抵抗を使用すると高精度の利得が得られ、抵抗比の誤差が利得誤差を増大する。± 0.1% の利得精度またはマッチング抵抗ネットワークには 0.1% の抵抗を使用する
- ✗入力バイアス電流を無視すると、 1MΩ のフィードバック抵抗に1nAのバイアス電流が流れると1mVのオフセットが生じます。高インピーダンスのソースにはFET入力オペアンプ（10pAバイアス）を使用してください。
よくある質問
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