続・長時間用積分器の問題点と考察

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

続・長時間用積分器の問題点と考察

川﨑, 昌二

九州大学応用力学研究所技術室

http://hdl.handle.net/2324/1958397

出版情報：九州大学応用力学研究所技術職員技術レポート. 5, pp.12-15, 2004-03. 九州大学応用力学研 究所

バージョン：

権利関係：

九州大学応用力学研究所技術職員技術レポートVol.5(2004目3)pp.12‑15

続・長時間用積分器の問題点と考察

川崎昌二

1 

.はじめに

前稿の「技術職員技術レポート

V o l . 4

長時間用積分器の問題点と考察」 1)（以下前稿と略す る）について図の訂正と、積分器の高域周波数特性について若干の追加検討を行ったのでここ に報告する。

九州大学応用力学研究所技術室

2 .

前稿図

6

の訂正

前稿の「図 6 ミラー積分器の周波数特性（シミュレーション）

J

を次の図のように訂正する。

その理由は、使用したシミュレーションソフトにおける

OP

アンプのモデルパラメータ設定に おいて、オフセット電圧にoff

=  0  [V

］、オフセット電流I0ff

=  0  [A

］となるべき所が初期値では にoff

=  2  [mV

、］ I0ff

=  3  [pA

］となっていたため、周波数特性が約

lHz

以下の低域においてオペア ンプの出力電圧が飽和しオープンループゲインより低いところでゲインが頭打ちになっていた ためである。以下にそのモデルパラメータ（太宇部分が該当箇所）と訂正後の周波数特性を示 す。

前稿図 6の訂正前のモデルパラメータ

* * *  

JFET‑input operational amplifier 

.MODEL LF155 OPA (LEVEL=3 TYPE=3 C=30P A=200K ROUTAC=50 ROUTDC=75 VOFF=2M I0FF=3P S貯＝7MEGSRN=7MEG  1BIAS=30P VEE= 22  VCC=22 VPS=13 VNS=‑13 CMRR=lOOK GBW=2.5MEG PM=60 PD=25M I0SC=20M) 

前稿図 6の訂正後のモデルパラメータ

* * *  

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.MODEL LF155 OPA  (LEVEL=3 TYPE=3 C=30P A=200K ROUTAC=50 ROUTDC=75 VOFF=O IOFF=O SRP=7MEG SRN=7MEG  1BIAS=30P VEE=‑22 VCC=22 VPS=13 VNS＝一13CMRR= 1 OOK GBW=2. 5MEG PM=60 PD=25M  IOSC=20M) 

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ミラー積分器の周波数特性（シミュレーション）J （訂正）

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前稿「図 6

3.

積分器の高域周波数特性

前稿の「

2 . 4

ミラー積分器の高域周波数における諜差」において周波数特性のゲインが高 域で上昇する原因は、オペアンプの出力インピーダンスによることが分かつたが、積分定数の 選び方によってどのように変化するかを前稿でも使用した電子回路シミュレーションソフト 2) 3）を用いてもう少し調べてみることにした。またその際、高域周波数での特性を調べるため周 波数範囲

lOmHz 〜 1MHz

を

lOmHz 〜 10MHz

に拡大して検証を行なった。前図において

R1

は積 分抵抗、

C 1

は積分コンデンサである。

図

1

は

R 1

を

2k0

に固定にして、

C 1

を

0 . 1 JlF

、

1 1 1 F

、

lOJlF

と変化させた結果である。これ より

C 1

を大きくしていくとゲインが上昇に転ずる周波数（以下、屈曲点と略する）が低くなる ことが分かつた。また周波数を上げていくとゲインは

3MHz

を越えた付近でフラットトップに なり、このときのゲインは約−

30dB

であった。

図

2

は

C 1

を

0 . 1 1 1 F

に固定して

R 1

を

2k0

、

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、

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と変化させた結果である。この場 合は

R1

を大きくしていっても屈曲点の周波数は変わらず、ゲインが全体的に下にシフトした。

また高域でのフラットトッフの値も

R1

によって違いそれぞれ約，

30dB

、・

50dB

、−

70dB

となるこ とが分かった。

図

1

、図

2

および＼前稿の（

2 ‑ 1 6

）式から検討した結果、高域でのフラットトップのゲインは

R2 

I 

R1

に近い値になることが分かつた。 ここでんはオペアンプの出力インピーダンスである

（前稿の図

10

参照）。

図 3は積分時定数

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］を一定にして

R 1

、

C 1

をそれぞれ ①

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、

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②

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、

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③

200k0

、

0 . 1 1 1 F 

と変化させた結果である。

これらの結果から同じ積分時定数ならば積分抵抗を大きくして積分コンデンサを小さくした 方が周波数特性が高域まで伸びることが分かつた。

4.

積分時定数とドリフト

周波数特性を高域まで伸ばすため積分抵抗を大きくして積分コンデンサを小さくした場合、

積分器のドリフトにどのように影響をおよぼすか検討した。

オペアンプのオフセット電圧に関しては、前稿の「

2 . 2 ( 1

）オフセット電圧（

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）の影響」

における（

2 ‑ 2

）式、

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から積分時定数

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が同じであれば影響がないことが分かる。しかし、バイアス電流およびオ フセット電流については、前稿の「

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）バイアス電流

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）およびオフセット電流（

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の影響」における（

2 ‑ 4

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から積分時定数

CR

が同じでも積分コンデンサ

C

を小さくした場合、ドリフトが大きくなるこ とが分かった。

5 .

結果

前稿でオペアンプを用いたミラー積分器において周波数特性が伸びない原因の一つにオペア シプの出力抵抗が関係していることが分かつたが、今回の検討でさらに同じ積分時定数ならば 積分抵抗を大きくして積分コンデンサを小さくした方が周波数特性は高域まで伸びることが分 かった。但し、このことによってバイアス電流およびオフセット電流によるドリフトが大きく なるので長時間用積分器としては逆に問題となることが分かつた。

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同じ積分時定数における周波数特性の違い

①

2k0, 10μ,F②20k0, 1 μ,F

③

1200k0, 0.1 μ,F 

図

3

参考文献

九州大学応用力学研究所技術職員技術レポート（March 2003)Vol.4,  pp.37‑45. 

パソコン用電子回路シミュレ←タ Micro‑Cap

V  / 

CQ版，

C

Q出版株式会社， 1996.

Micro‑Cap Evaluation 7.0

，東陽テクニカ（

http://www.toyo・co.jp/micro‑cap．ク

川崎昌二：長時間用積分器の問題点と考察，

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