36PM53｜第36回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

公式正答は 2 です。正答内容は 0．1 です。

この問題のポイント

理想演算増幅器が負帰還で線形動作しているときは、入力電流が0で、二つの入力端子の電位が等しくなる「仮想短絡」を使います。本問の非反転入力は1 Vなので、反転入力も1 Vであり、0 Vではありません。

解説

図では入力電圧Vᵢ=1 Vが非反転入力（＋）へ加わり、出力から100 kΩを介して反転入力（−）へ負帰還がかかっています。理想演算増幅器の十分大きな開ループ利得と負帰還により、V−=V+=1 Vです。これは反転入力を仮想的に0 Vとする「仮想接地」ではなく、両入力が等電位になる「仮想短絡」です。

反転入力の節点から10 kΩを通って接地へ流れる電流は、オームの法則から1 V/10 kΩ=0.1 mAです。理想演算増幅器の入力端子へは電流が流れないため、キルヒホッフの電流則により同じ0.1 mAが100 kΩを通って図の矢印方向に流れます。したがってI=0.1 mAです。なお出力電圧は1 V+0.1 mA×100 kΩ=11 Vとなり、非反転増幅率1+100/10=11とも整合します。

選択肢の確認

選択肢1：0．01

正答ではありません。 V−=1 Vを10 kΩで割ると0.1 mAです。0.01 mAは抵抗値またはmAへの換算を1桁大きく扱った値です。

選択肢2：0．1

正答です。 10 kΩの電流は1 V/10 kΩ=0.1 mAで、演算増幅器入力電流が0なので100 kΩ側のIも0.1 mAです。

選択肢3：1

正答ではありません。 1 V/10 kΩは1 mAではなく0.1 mAです。1 kΩ当たり1 Vで1 mAとなる関係と混同しないようにします。

選択肢4：10

正答ではありません。 10は抵抗比100 kΩ/10 kΩに対応する数ですが、抵抗比は帰還による電圧利得の計算に使う量であり、求める電流のmA値ではありません。

選択肢5：100

正答ではありません。 100 kΩは帰還抵抗の値ですが、その数値をそのまま電流mAにできません。電流は節点電位と抵抗をオームの法則へ代入して求めます。

覚えるポイント

• 理想演算増幅器の負帰還では「入力電流0」と「V+=V−」を使います。
• 非反転入力が0 Vでない本問は、仮想接地ではなく仮想短絡です。
• 1 V/10 kΩ=0.1 mAを求め、節点の電流保存で帰還抵抗電流へ結び付けます。