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-V Vout

ドキュメント内 アナログ回路設計のコツ (ページ 59-66)

高速オペアンプ ( 電圧帰還型)

59 型番 オープンループ

AOK(dB)

入力オフセット 電圧(V)

オフセット電 圧ドリフトV/℃

入力バイアス 電流(A)

入力雑音 電圧V/Hz

帯域 (Hz)

スルーレート (V/μs)

最大電源

電圧(V) 備考

AD8099 ADI 85 0.1m 2.3μ -6μ 0.95n 510M 1350 12.6 x5周波数帯域

AD8021 ADI 86 0.4m 0.5μ 7.5μ 2.1n 490M 120 24

ADA4895 ADI 108 53μ 0.15μ -11μ 1n 236M 943 11 x10周波数帯域

ADA4898 ADI 103 20μ -0.1μ 0.9n 65M 55 36

THS4211 TI 70 3m 40μ 7n 1G 970 15

THS4304 TI 65 0.5m 2.4n 3G 830 6

OPA836 TI 125 65μ 650n 4.6n 200M 200 5.5

LM6171 TI 90 1.5m 12n 160M 3600 34 Quad Core

高スルーレートの得られる Quad Core 型電圧帰還 オペアンプ (LM6171)

+V

-V

ローパワー CMOS オペアンプ

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CMOS オペアンプの特長

・極めて小さい入力バイアス電流( pA ~ fA オーダ)特性と低消費電力

・低電源電圧および低入力バイアス電流を必要とするアプリケーションに最適

・一般的に Rail to Rail 入出力フルスイング動作を実現

入力および出力のダイナミックレンジを GND から電源電圧までとることが可能

バイポーラオペアンプの特長

・高耐圧化が容易であり、広い動作電源電圧範囲が実現

・バイポーラデバイスは CMOS デバイスよりも素子のマッチング精度が優れ DC 精度が良好

・デバイス構造上入力バイアス電流(トランジスタのベース電流)が大きい

・素子単体の雑音特性は CMOS よりもバイポーラデバイスのほうが優れる

・音声信号を扱う用途や低雑音が望まれる分野に対してはバイポーラオペアンプが適する

最近の汎用 CMOS オペアンプ: OPAx172

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CMOS オペアンプの欠点といわれた、精度、雑音、速度、高耐圧などの課題を克服した CMOS オペアンプが製品化。例えば OPAx172 シリーズ( TI 製)など

1 ドル / 個 (1000 個単位)

オープンループ特性 全高調波歪(

THD)

特性

・電源: +4.5 V to +36 V,±2.25 V to ±18 V 、電源電流:1.6mA/amp

・オフセット電圧: ±0.2 mV 、オフセット電圧ドリフト: ±0.3 μV/℃

・入力バイアス電流 : ±8pA、等価入力雑音: 7 nV/√Hz

・オープンループゲイン:130dB、同相電圧除去(CMRR): 120 dB

・ゲインバンド幅(GB積): 10 MHz 、スルーレート:10V/μs

・全高調波歪THD:0.00005%(-126dB) (1KHz)

・Rail to Rail入出力、EMI and RFI フィルタ入力

電流帰還 (CFB) オペアンプ

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電流帰還オペアンプ(別名:トランスインピーダンス・オペアンプ)

・ビデオ用途などの高速用オペアンプ回路として使われる

・非反転入力は高入力抵抗で電圧入力、反転入力は低入力抵抗(インピーダンス)で 電流入力。反転入力へは出力から電流で帰還され反転入力電流がゼロとなるように 制御される。結果的に反転入力電位は非反転入力電位に等しくなる。

・基本的に、増幅回路(反転増幅および非反転増幅)として使用される。積分回路などの使用は向かない。

広帯域、高スルーレート高速オペアンプ Current feedback Op amp

電流帰還オペアンプ

反転入力 低インピーダンス

非反転入力 インピーダンス=∞

+

-+1

R

O

Vin

Vout

R1

R2

T(S) T(S): トランスインピーダンスゲイン

i

i 𝑽

𝒐𝒖𝒕

𝑽

𝒊𝒏

≈ 𝟏 + 𝑹

𝟐

𝑹

𝟏

𝟏 𝟏 + 𝑹

𝟐

𝑻 𝒔

𝑹

𝑶

≪ 𝑹

𝟏

, 𝑹

𝟏

≪ 𝑹

𝟐 とすると

電流帰還オペアンプでは

R2

をデータシート最適値に設定し、ゲイン設定は

R1

により決定すること。ゲインによる周波数特性劣化が防げる

電流帰還型オペアンプの構成

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電流帰還オペアンプは、非反転入力は高インピーダンス電圧入力に対し、反転入力は低インピーダ ンス電流入力。反転入力に負帰還かけると、反転入力へ流れる電流がゼロとなるように系が働く。

反転入力端子電流

I

A

点で

RT

(トランスインピーダンス)にて電圧に変換される。

RT

は数百KΩ~数 MΩ。

RT

が高いほど高精度(電圧帰還型でのオープンループゲイン

A

OLが高いことに相当)

非反転入力 反転入力

A

トランスインピーダンス

(高入力インピーダンス)

(低入力

インピーダンス)

電圧ノード

電流 ノード

別名トランスインピーダンス オペアンプとも言われる。

電流をトランスインピーダンスで 電圧に変換する意味。

電流帰還型オペアンプのパイオニアは Comlinear

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・電流帰還オペアンプ( CFA) は、 HP 技術者の Nelson が 1980 年に設立した Comlinear が先駆者

・モジュール型、ハイブリッド IC 型の電流帰還オペアンプを次々に開発 Comlinear は後に NS に買収された。

・厚膜ハイブリッド IC で作られた CLC103 の回路が、以降の各社電流帰還オペアンプの原型 CLC103 仕様概要:

周波数特性: 300MHz(4Vp-p) 85MHZ(20Vp-p) スルーレート: 6000V/μs

立上り時間: 2ns(5Vp-p 10-90%) セトリング時間: 5ns(10Vstep 0.4%) 2 次、 3 次歪み: -46dB(2Vp-p,<50MHz

CLC103 Comlinear datasheet

オペアンプ企業の栄枯盛衰

発足企業名 途中名 現企業名 オリジナルオペアンプ 備考

Texas Instruments(TI) TI TL060/080/070シリーズ M&Aで幅広いレパートリ

National Semiconductor(NS) TI LMシリーズ(LM301など) モノリシックオペアンプの2大老舗

Burr Brown TI OPAシリーズ 産業用中心

Comlinear NS TI CLCシリーズ 電流帰還オペアンプのパイオニア

Raytheon TI RC4558など オーディオ用オペアンプ老舗

Analog Devices(ADI) ADI ADシリーズ 産業用中心

PMI ADI OP07/77/177など 高精度オペアンプ老舗

Computer Lab. ADI HOSシリーズ 高速オペアンプ

Linear Technology(LTC) ADI LTCシリーズ 高精度オペアンプ

Maxim ADI MAXシリーズ 高速オペアンプ

FairChild NS ルネサス μA709/741など モノリシックオペアンプ2大老舗

Harris ルネサス HA25シリーズ 誘電体プロセス使用高速オペアンプ

Intersil Onsemi ICLシリーズ ローパワー

Elantec Onsemi ELシリーズ 高速オペアンプ(Harris互換)

RCA Onsemi CAシリーズ 高速オペアンプ

Motrola Onsemi 汎用オペアンプ互換

Apex Cirrus Apex 高圧オペアンプ、パワーオペアンンプ

AMD (AM685/687コンパレータ) 汎用オペアンプ、高速コンパレータ

Philbrick(GAP/R) モジュール型オペアンプの老舗

Philips NXP 汎用オペアンプ

Signetics Philips NXP NE5532/34など オーディオオペアンプ

Thmson STM 汎用オペアンプ

日立/NEC ルネサス 汎用オペアンプ

新日本無線 (NJRC) NJRC MUSE高級オーディオ 汎用、オーディオオペアンプ互換

ローム ローム 汎用オペアンプ

・過去、アメリカ中心に多数のオペアンプメーカがあった。

・各社それぞれ特徴のあるオペアンプを開発してきた

・近年

M&A

で再編が進み淘汰。特に

TI

が多くのアナログ企業を買収しアナログ帝国を作り上げている

予定

アナログ ICTIADI2 社に集約

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