オペアンプ　Operational Amplifier PART3

みなさんレスありがとうございます。

回路は一部修正してGNDがbatt - circuit - volといっていたのをやめて
batt - vol と　vol- circuitにしました。
基盤はユニバーサル基盤で全体でも7x8マスに収めてるので
特に大きな共通インピーダンスはないと思います。

しばらく使用していたところノイズは大きくなったり小さくなったりするので
明日電池を買ってきてケースをちゃんとふたした状況でもう一度やってみようと思います。
それでも変化がなければ、そのうちLM386やめて
16Ωのヘッドフォンを直接ドライブできる他のopampにしてみようとおもいます。

ありがとうございました。

この２つ

OP07C：　http://www.linkclub.or.jp/~fm-misty/pdf/OP07C_1-7.pdf#search='op07c'
AD524：　http://www1.odn.ne.jp/~aal22410/pdf/PDF301.pdf#search='AD524'

のオペアンプは、おもにどんな目的で使われるオペアンプなんプでしょうか？？
教えてください！！

高精度OPAMPと高精度インスツルメンテーションアンプか。
高精度OPAMP OP07は
主に極微小直流信号の精密な増幅等かな。センサとか。
音響で重視される交流の特性よりも厳密な微小信号増幅を主眼に置かれてる品種。
変わったところではギターエフェクタのRATと言う機種に代々高精度OPAMPが使われる
初期はLM308、現行はOP07C。音響的にはクセの有る特性を逆に使おうって事だろな。

インスツルメンテーションアンプは計測用途始め色んな事に使われる。
両端子間入力の対象性が高いのが特徴。
入力インピーダンスが極めて高く精密用途に向いてる。等価回路を見てみれば
インピーダンスを高く取れる非反転端子だけで信号を受けて
後段の差動増幅器に渡してやろう、と言う意図が汲み取れると思う。

>948じゃないけどこの手の高精度OPAMPICって音響のDC SERVOのような用途にも使えますか？
グーグルで検索した限りではいくつかの高精度OPAMP(OP07の系列)がDC SERVOで使われている例が見られなかったのですが。

勿論使えますよ。

>>950
場所や設計によるけど、「音響のDC SERVO」は、数ミリVのオフセットとかは
問題無い場合が多いと思う。よってOP07の低オフセット、低ドリフトな長所は生かされない。
逆に、安物でもFET入力等の入力インピーダンスの高いOPアンプを使えば
入力インピーダンスの低いOP07を使った時よりも、回路に使用する抵抗値を
大きく出来る。
「音響のDC SERVO」は、多分、出力のDC分を減らす為に使用する物の事を
言っていると思われるが、これは特性としては、HPFとして働くので
オーディオ用途に高精度なアンプとするには、低域カットオフ周波数が低い方が望ましい。
その場合、回路の抵抗値を大きく出来る安物FET-OPアンプの方が、同じコンデンサ
でも低い周波数まで対応出来る。又、カットオフ周波数が同じなら
小さい容量のコンデンサで済む。

>>952
DC Servo　って事はそのOPアンプを通った信号を聴くわけじゃないよ。
低域カットオフも何もＤＣまで帰還させるって事だけどね。
問題は高域のカットオフとゲインかな。

>>953
>DC Servo　って事はそのOPアンプを通った信号を聴くわけじゃないよ。

当然だよね。

>>952の意味が分からない？
DC Servoを掛けると言う事は、低い周波数をカットすると言う事だよ。
つまり、長い時定数が必要と言う事。

>>953
>問題は高域のカットオフとゲインかな。

DC Servoの高域の高域のゲインは外部回路でなんとか問題回避は出来る。
ゲインについては、積分するから、オーディオアンプ如きで
殆ど問題がおきる事は無い。

>>952
HPF?

そだね。音響アンプのDCサーボは言ってしまえば超Fcの低いHPFと同様に考える事が出来る。0.01Hzとかね。
当然垂直にDCだけ切れるわけじゃなくて特性もカーブを描く。だからなるべく大きな時定数を与えてやりたい。
なので、>>952、となる。

質問です。

今↓の衝撃センサを作っているんですが
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0311/0311bg11.pdf
オペアンプはCMOSタイプを使っているようですが普通のLM324では
まずいでしょうか？（ちなみにLM324で動いています。）

あと図11-5　(a)　の回路のC1、C2はどういう働きをするのでしょうか？
今はC1、C2を無視して、約10倍の非反転増幅にしてちゃんと動いています。

最後に
机の上にクリップを落とした衝撃から、こぶしで机をドンドンたたいた時までの衝撃
を検出したいと思っているのですが現在はクリップに感度を合わすと
ちょっとの衝撃で飽和、ドンドンに感度を合わすとクリップに反応しなくなってしまいます。
クリップ落とすと1V、ドンドンたたくと4Vくらいの出力が出るよにする方法はないでしょうか。


よろしくお願いします。

>951-957
レスありがとうございます。
実は手元のOPAMPDCサーボの回路の詳しい解説がないのでOPAMPの入力インピーダンスが
カットオフ周波数にどう影響するのかがまだ分かっていませんが、
時定数がフィードバックCapと入力インピーダンス(+α)で決定されるのなら
確かにFET入力のほうが使い勝手があるのでしょう。

今日、本屋に行って黒田先生のはじめての〜を買ってきたのですが
OPAMPの回路例が沢山載っていてノウハウ的なものも豊富な本はないでしょうか。
アマゾンで検索したところ、
解析OPアンプ＆トランジスタ活用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　黒田 徹
読むだけで力がつく オペアンプ基礎回路再入門
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　岡山 努
トランジスタ技術SPECIAL OPアンプによる実用回路設計
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　馬場 清太郎
OPアンプ活用100の実践ノウハウ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　松井 邦彦
定本 OPアンプ回路の設計
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　岡村 廸夫
などがOPAMP関係の本では代表的なものだと思うのですが。

まぁそんだけでもいいからさ、まずは自分の足で本屋さんに赴いてみようよ。
立ち読みに勝るような2ch住人レビューは無いよ。

最近、田舎に引っ越したのでこの手の本が手に入る店は遠いんですよね。
時間見つけてまた行ってみようと思います。
でもその店では>959の本は見なかったような気がするのでアマゾンで買おうかなとも思ってます。

>>958
Ｃ１　：　応答制限の積分。
Ｃ２　：　この回路でこのコンデンサをちょん切ると、ＩＣ１ａの外部利得はいくつになる？それが答え。
　　　　　パルスだから使える方法なんだよ。

ＬＭ３２４てのはバイポーラか。初段だけはＣＡ３１４０あたりのほうがいいかも。
遊びで使うんだったら、動いてりゃいいんじゃね？

>>958
回路にレンジ切り替えSWがあるよね。
衝撃の大きさをパラメータにしてこのSWを切り替えればいいんじゃない。
もしくはSWの切り替えと等価な回路を考えるとか、
希望する入力から希望する出力を得られるゲインカーブを考えるとか、、
色々方法はあると思うよ。

>>962
>>958

ご回答ありがとうございます。

C１　確かにコンデンサをつけると波形がなまった感じになりました。
　　　後段にピークホールドがあるので不要かとも思いましたが
　　　スパイクノイズみたいなのが乗ると後段の回路に影響が出そうなので
　　　入れることにしました。

C２　私には少し難しくて・・・　波形もあまり変化が見られませんでした。
　　　スイッチによって　25倍　または　3.5倍でしょうか

www.national.com/JPN/ds/LM/LM324.pdf
www.intersil.com/data/fn/fn957.pdf

LM３２４はたぶんバイポーラです。
CMOSが良いというのは
入力電流が
LM324　　Input Bias Current 40nA
CA3140　Input Current 10pA
の違いでしょうか


レンジ切り替えスイッチですが
一つのA/D変換ポートで小さな衝撃から大きな衝撃まで検出できるといいと
思ったもので　ゲインを半導体スイッチで変更するなど別の方法を
考えて見ます。

>>964
ログアンプ

＞964
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=ic&s=popularity&p=1&r=1&page=100#I-00195
これ、IC 単価はちょっと高いけど、妙にバイポーラ Tr の対数特性を利用した回路なんかを使う
より安全簡単確実だろう。説明書 Figure 24. Connections for Low Frequency Operation 参照。

あれ、リンクがうまくいかない。商品番号 I-195 ログアンプ AD8307AN のことです。

>>959
HPFとかいうと解らなくなるから、忘れて、
直流のオフセット、ドリフトをだけを対策したいので、
高い周波数を通さず直流で大きな増幅度のある
積分回路を勉強するべし

>>959 >>968
ふと思い立って、オーディオパワーアンプに使われる「DC サーボ回路」を Web 検索
してみたのですが、意外と回路説明が見つからない。検索のしかたが悪いのか。
ともあれシミュレーション図 (ポンチ絵) を作ってみました。画期的なことは何もない、
ただのハイブリッド増幅器なんですがね〜。
http://radio.s56.xrea.com/radio/src/radio1159.png
不完全積分でなく積分器を使ったらどうなるか、とかはもう少し先の話です。

説明文の数値に、おかしなところがあります。追求中です。

>>964
>>966
ログアンプ　秋月に秋月においてあったのは知っていましたが
こういう用途に使うとは・・・知りませんでした。

Fifure 24 私の用途にぴったりです。
でも高い・・
オペアンプで組むには正負電源もいるし難しそう

レスありがとうございました。

>>969-970 ですが、画像左下のグラフの説明が誤っていました。
「0.1Hz のドリフトは約 1/20 に抑圧。」に訂正します。
過渡応答解析で、まだ回路が安定していない状態のグラフを、いいかげんに
見てしまいました。ついでに周波数も間違えました。
加えて、このグラフから振幅 1/20 を読み取るのはちょっと困難ですね。ごめんなさい。

ループ利得が ((49k + 1k)/1k) * 20 = 1000 なので、減衰が始まるコーナー周波数は
20mHz * 1000 = 20Hz、減衰が終わる周波数は 20mHz、充分低い周波数での減衰量は 60dB
です。( C1 = 1/(2*pi*20mHz*R), R = 1Meg )

>>969 >>972 の続きです。
なぜコーナー周波数が２つ必要なのか？　付加した増幅器の入力換算ノイズが 50 倍されて
主増幅器に入力されてしまう。これは実によくない！ という疑問・文句が出てくるでしょう。

http://radio.s56.xrea.com/radio/src/radio1164.png
たいていのパワーアンプは正相増幅器だと思いますので、フィードバックループに入れる
積分器は正相でなくてはなりません。そこで差動積分器を使いました。

これを解析的に DC 〜 低周波領域で解くと：
f1 : Vout = 20*(Vin - Vdcs) $
f2 : Vdcs = Vout/jwCR $
solve([f1,f2],[Vdcs,Vout]);
　Vout = 20*Vin*jwCR/(jwCR+20)　(w を ω の代わりに使っています)

CR = 0.5, Vin = 1 とした場合のグラフを描きました。
dB(x) := 20*log(abs(x))/log(10) $
deg(x) := 180*carg(x)/%pi $
j:%i $ CR:0.5 $ Vin:1 $
f3(f) := 20*Vin/(1 + 20/(j*2*%pi*f*CR)) $
plot2d([dB(f3(f)), deg(f3(f)), 0], [f, 1e-2, 1e3], [gnuplot_preamble,"set logscale x"]);
http://radio.s56.xrea.com/radio/src/radio1165.png

実は細部の数値が SPICE シミュレーションとやや異なっています。簡略化のせいかも知れません。
少し調べてみるつもりです。

↑は、いったい誰の質問に呼応しているんだ？？？

「俺の成果を見てくれ！」
ってやつでしょ。
こんなところに書いても埋もれるだけだから自身のBlogにでも書いたほうが良いのだが。

シャント抵抗とオペアンプを使って−の電流も測れる
回路を考えてみたのですが、これっていけますか？

http://www.img5.net/src/up0552.gif

検出したい側の反対のオペアンプの出力が検出したい
側の＋IN側に回りこんでぐちゃぐちゃになりそうな気が
してるのですが...

どう？

>>976
もう消えてるからこっちにうぷしる
http://radio.s56.xrea.com/

って、その手の電流検出なら、計装アンプ回路組んで
計測側の電源をフローティングさせるのが常套手段かと。

>>976
こういうのは参考にならないかな。
http://www.analog.com/jp/subCat/0,2879,759%255F777%255F0%255F%255F0%255F,00.html
http://japan.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3597

すいません。あっという間に消えていました。

http://radio.s56.xrea.com/radio/src/radio1169.gif

これです。

>>979
MAX471がいいんじゃない？

>>979
追伸
MAX471データーシートの7ページを見ればいい

>>979
とりあえずその回路はダメ。
・どうしてもオペアンプでやりたければ、教科書どおりの作動増幅回路を組む。
その際、オペアンプの電源と電流検出ラインの関係を把握しておくこと。
（絶縁されているのか？それとも一定の電位差か？ある範囲の電位差内で変動するのか？）

やはりダメですか。
教えてもらった参考、IC、考え方をいろいろ調べてみようと思います。
ありがとうございました。

作動が候補のテッペンに来てる時点でモグリ

>>984
駄目な点をもうちょっと詳しく

オペアンプの作動増幅回路を調べているときに
ふと疑問に思ったんですけど

オペアンプ電源：０Ｖ、＋５Ｖ
回路：作動増幅回路、２倍増幅

の回路で
入力（＋）：＋２Ｖ
入力（−）：＋１Ｖ
の時は、出力は（２Ｖ−１Ｖ）×２倍＝２Ｖですよね。

同じ回路で、
入力（＋）：＋１２Ｖ
入力（−）：＋１１Ｖ
というような、
入力がオペアンプの電源電圧を超えるけど
出力はオペアンプの電源範囲内というような
使い方は出来るのでしょうか？

オペアンプの原理を知らずに、使い方しか見ていないんで
とんでもないことを言っているのかな。。。

>>986
普通は電源電圧の範囲を超える入力電圧はだめだけど、
LM358は電源電圧に関係なく-0.3V〜+32V（最大定格）まで入力できる。

>>984
どうモグリなのか教えてほしいな

>>987
それは最大定格。壊れないという意味。OP アンプとして動作する
同相入力電圧範囲は、また別の話。

>>989
そうか。
データシートチラッとしか見ないでシミュレータで動いちゃったから動くのかと思ってた…orz

シミュレーター！？
そんな便利なものがあるのですか！

>>991
LTSpiceあたりが有名。CircuitMakerっていうのもあったけどどうなったのかな。

回路シミュレーション part2
ttp://science4.2ch.net/test/read.cgi/denki/1137463612

CircuitMaker使いの俺がきました。
試行錯誤で使い方を覚えたし、今更他のやつを覚えるのも面倒かなと思って未だにこれしか使えない。

>>979
電流検出回路 (ADC に入力) の、まあ一例です。
http://radio.s56.xrea.com/radio/src/radio1170.png
LM358 の動作同相入力電圧範囲は 0 〜 Vcc - 1.5V 。Vcc = 5V とすると、
図の回路で電流検出抵抗の許容同相電圧は約 -0.3 〜 14V 。(図の Vcm, およその値)
(-0.3V は LM358 の絶対最大定格入力電圧ではありません。)

出力電圧 out は 10*(0.1Ω * 測定電流(A) + 2.5) V になります。
小信号応答周波数帯域は約 20kHz 。(遅すぎか？)
2.5V の基準電圧は AD 変換器の基準電圧に連動させるといいでしょう。

出力電圧の式を訂正します。
出力電圧 out は 10 * 0.1Ω * 測定電流(A) + 2.5V になります。

おおー！
これはすごい。ありがとうございます。

応答周波数帯域を４０ｋＨｚと、増幅を５倍になるように考えて見ます！