35AM55｜第35回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

1

公式正答は 1 です。正答内容は -14 です。

この問題のポイント

この問題では、反転入力端子に複数の電圧を加算する反転加算回路の動作原理を理解し、帰還抵抗と入力抵抗の比から利得を計算する必要がある。

解説

理想演算増幅器の反転加算回路では、入力電圧ViとV₂がそれぞれ100Ωの抵抗を通じて反転入力端子に接続され、帰還抵抗Rf=200Ωが反転入力端子と出力端子を結ぶ。この回路では、出力電圧VoはVo = -Rf × (Vi/Ri + V₂/R₂) で求められる。Vi=5V、V₂=2V、Ri=R₂=100Ω、Rf=200Ωを代入すると、Vo = -200 × (5/100 + 2/100) = -200 × 0.07 = -14Vとなる。選択肢1の-14Vが正解であり、他の選択肢は利得の計算や符号の誤りにより不正解となる。

選択肢の確認

選択肢1：-14

正答です。 選択肢1の-14 Vは、反転加算回路の公式に従って計算した正しい結果であり、正解である。

選択肢2：-7

正答ではありません。 選択肢2の-7 Vは、符号は正しいが、帰還抵抗と入力抵抗の比が2であるため、利得が2倍の計算を誤って1倍としているため、誤りである。

選択肢3：0

正答ではありません。 選択肢3の0 Vは、入力電圧がゼロでないにもかかわらず出力がゼロとなるのは明らかに誤りであり、回路の動作原理と矛盾する。

選択肢4：7

正答ではありません。 選択肢4の7 Vは、反転回路のため出力が正の値になるのは符号の誤りであり、利得の計算も誤っているため、誤りである。

選択肢5：14

正答ではありません。 選択肢5の14 Vは、絶対値は正しいが、反転回路のため出力が正の値になるのは符号の誤りであり、誤りである。

覚えるポイント

• 反転加算回路では、各入力電圧がそれぞれの入力抵抗を通じて反転入力端子に接続され、帰還抵抗で出力電圧が決定される。
• 理想演算増幅器では、反転入力端子の電圧はゼロ（バーチャルグラウンド）と仮定し、電流の計算から出力電圧を導く。
• 利得は帰還抵抗と入力抵抗の比で決まり、複数の入力電圧がある場合はそれぞれの比を加算して利得を求める。