黒羽音響技研の実験室

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教科書では書けないオペアンプの間違った使い方1

こんばんわー!
火曜日の夜ぐらいに更新するとか言っておきながら、木曜日になってしまいました。
ごめんなさい

ハードオフでパトレーバーのLDを大量に購入して消化したりキット化することになったタカチのYM-180に
入る程度のディスクリート・パワーアンプの概要設計なんかをしていたら大学行くのも忘れて2日経ってました・・・
・・・まずいよ!!
とまぁ、本題行きましょうか。




■教科書では書けないオペアンプの間違った使い方1

 今回は理想的なオペアンプを題材としている教科書では書けない間違った使い方を1つ例に上げて説明します。
急ぎで書いた記事なので・・・そのうちオペアンプの動作原理や間違った使い方などを説明するPDFを公開しようと思います。が、いつになるか分からないので取り敢えず間違った使い方を1つ上げます。
まずは回路図を載せておきます。

st1-opapm


 基本的過ぎることかもしれないのですが、意外に忘れがちなことです。
オペアンプの入力信号に直流が重畳している時、交流信号だけを増幅させたい場合にコンデンサで直流を切ることが多々あるかと思います。
しかしながら、上記の回路では出力信号が電源電圧付近まで振りきってしまうことがあります・・・
しかも、検証のためにオシロスコープのプローブをあちこちに当てていると正常な動作に戻るなんてことも起こります。
この現象は汎用オペアンプなどを使うと良く起こる現象です。(高価なオペアンプだと問題にならない場合もあります)



■回路図に記載しているオレンジ色の矢印"I"が犯人!

この現象の犯人はオペアンプの入力バイアスになります。
入力バイアスは極めて低い電流なので問題にはならないかと思いがちなのですが、上記の回路には直流成分を切るためのコンデンサが入っているのが大きな問題点となります。
入力に信号源がある時、コンデンサから見て信号抵抗のRsをかえしてGNDに接続されている状態となります。
この時に入力バイアスによりコンデンサが充電され、オペアンプの非反転入力端子に直流電圧が入力され出力が振り切ります。
この解決策としては、回路図では丸印で書かれた入力の部分に抵抗器を挿入することなのですが、非反転増幅の特徴である入力インピーダンスの高さを活かしきることが出来ません。
その辺の解決策などは次回以降に紹介していきたいと思います。



・・・取り敢えず記事をでっち上げたみたいな感じになってしまって申し訳ないのですが、次回もよろしくお願いします。
それでは!

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  1. 2010/11/18(木) 00:44:33|
  2. 電子回路基礎
  3. | トラックバック:0
  4. | コメント:5
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コメント

入力源を回路の一部とみなさないと見落としそうなところですね。

高すぎる入力インピーダンスは使いにくくなるので、
R3の手前にR3の代わりに+入力~GND間に
抵抗を入れるのが正解なのではとか・・・。
入力インピーダンスの制限と、入力端子から(へ)
の電流の捌け口して働きますね。
Cと組み合わさってローパスフィルタにもなりますが。
GND間に接続する抵抗=入力インピーダンスだけど、
単純に10MΩとか大きくすると熱雑音が増えちゃって問題なので、実用は1MΩ位までてとこでしょうか。

世の10:1プローブの殆ど?が9MΩなのは、入力インピーダンスが1MΩ(が実用的)だからですよね。たぶん・・・。

とか、独り言・・・。
  1. 2010/11/18(木) 08:06:16 |
  2. URL |
  3. のりちゃん #-
  4. [ 編集 ]

そうですね。
そんな感じで問題無いかと思います。
入力インピーダンスが高すぎると確かに使いにくいですし
数pAの電流を検出するような回路であれば、そもそも汎用オペアンプなんて使わないと思います。

個人的にはオシロスコープのプローブを当てる程度で放電し正常な動作に戻ることが面白いです。
10MΩでも放電には十分と言うのは笑えてきますね…
  1. 2010/11/18(木) 10:04:02 |
  2. URL |
  3. トア #-
  4. [ 編集 ]

すいません訂正です

R3の変わりに入力-GND間に抵抗を…
と言うのは理想から言えばまずいです。

R3は電源投入や切断時の過渡状態時に流れこむ電流を制限する為の抵抗になります。
分かり難くてはすいません。

ですがR3があり入力-GND間に抵抗があると障害にもなり得ますよね…
  1. 2010/11/18(木) 10:20:15 |
  2. URL |
  3. トア #-
  4. [ 編集 ]

自己レス(苦笑

>Cと組み合わさってローパスフィルタにもなりますが。

ハイパスですよね。まったく(苦笑


>個人的にはオシロスコープのプローブを当てる程度で放電し正常な動作に戻ることが面白いです。
>10MΩでも放電には十分と言うのは笑えてきますね…

確かに面白いですね。
想像ですが(そういうことなったことないので)、コンデンサの容量が小さいほどプローブの影響を受けるんでしょうね。大きいと10MΩ程度ではなかなか放電できないし。
それにしても、そこだけとっても電子回路って奥が深いね。
  1. 2010/11/18(木) 10:21:11 |
  2. URL |
  3. のりちゃん #-
  4. [ 編集 ]

奥が深くて抜け出せない楽しさがありますよねw
  1. 2010/11/18(木) 10:24:43 |
  2. URL |
  3. トア #-
  4. [ 編集 ]

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