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デュアル/クワッド レール to レールオペアンプ OP295/OP495
デュアル/クワッド レール to レールオペアンプ OP295/OP495 ピン配置 レール to レール出力スウィング 単電源動作: 3 V ～ 36 V 低オフセット電圧: 300 µV 利得帯域積: 75 kHz 高オープン・ループ・ゲイン: 1000 V/mV ユニティゲインで安定動作 低１アンプあたり電源電流: 150 µA max OUT A 1 8 V+ –IN A 2 OP295 7 OUT B +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) 6 –IN B V– 4 5 +IN B 00331-001 特長 アプリケーション バッテリー駆動計測 サーボアンプ アクチュエター・ドライバ センサー信号処理 電源コントロール OUT A 1 8 V+ –IN A 2 7 OUT B +IN A 3 6 –IN B V– 4 5 +IN B OP295 00331-002 図 1. 8 ピン ナロー・ボディ SOIC_N S Suffix (R-8) 概要 オペアンプの （クワッド）と （デュア ル）の主な特長は高 精度とレール レール出力スウィング の両方を兼ね備えていることです。 入力段にバイポーラプロセ スを使用しているので、 プロセスの入力段より高精度で低 ノイズが得られます。又入力範囲と出力範囲の両方に負（下の） 電源電圧を含むので、ゼロ入力 ゼロ出力が可能です。又 はリチウム電池のような 駆動装置のために、 電源 動作の仕様も規定されています。 1 14 OUT D –IN A 2 13 –IN D +IN A 3 12 +IN D V+ 4 11 V– +IN B 5 10 +IN C –IN B 6 9 –IN C OUT B 7 8 OUT C OP495 図 3. 14 ピン PDIP P Suffix (N-14) レール レール出力スウィング可能な事と の負荷電流が あることにより、 はパワートランジスタや ブリ ッジの駆動 としても理想的です。従ってデスクリート部品を 使用しない設計の中では、より高い効率を得られ、最も大きなパ ワーを負荷に供給できる設計が可能となります。 OUT A 1 16 –IN A 2 15 –IN D +IN A 3 OP495 V+ 4 +IN B TOP VIEW (Not to Scale) 5 12 –IN B 6 11 –IN C OUT B 7 10 OUT C NC 8 9 NC 14 OUT D +IN D 13 V– +IN C NC = NO CONNECT 00331-004 電源 で最大オフセット電圧は に規定されています。オ ープン・ループ・ゲインは です。 従ってこの特長 を利用することにより、単電源回路でも高精度なシステム設計を 実現する事ができます。 トランスのような誘導負荷を駆動する必要のあるアプリケーショ ンも効率を高めることができます。 レール レール・オ ペアンプに比べ、容量負荷をより安定して駆動できることも、こ の 使用の設計のもう一つのメリットです。この は同軸ケー ブルや大きな トランジスタを駆動するのにも便利です。 は 以上の負荷でも安定動作します。 OUT A 00331-003 図 2. 8 ピン PDIP P Suffix (N-8) 図 4. 16 ピン SOIC_W S Suffix (RW-16) と は拡張工業温度範囲 ～ で規定さ れています。 の供給可能なパッケージは ピン と ピン 表面実装パッケージです のパッケージは 、 ピン と ピン 表面実装パッケージです。 アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の 利用に関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いま せん。また、アナログ・デバイセズ社の特許または特許の権利の使用を明示的または暗示的に許諾するもので もありません。仕様は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有 に属します。 ※日本語データシートは REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照くださ い。 Rev.G 本 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒 大阪府大阪市淀川区宮原 電話 （ ） 新大阪トラストタワー 目次 特長 低ノイズ単電源プリアンプ アプリケーション 重負荷の駆動 概要 ダイレクト・アクセス・ アレンジメント ピン配置 単電源・計装アンプ 改訂履歴 単電源・ 仕様 温度計測・アンプ 冷接点補償、バッテリ駆動、熱電対アンプ 電気的特性 ～ 絶対最大定格 スウィングする 駆動 電流伝送回路 熱抵抗 ・低ドロップアウト・電圧レギュレータ の注意 標準的な性能特性 フの字電流制限付き・低ドロップアウト・ 圧レギュレータ アプリケーション 矩形波発振器 レール レール・アプリケーション情報 単電源・差動スピーカー・ドライバー 低ドロップアウト基準電圧源 高精度・単電源・低消費電力コンパレータ 外形寸法 オーダー・ガイド 改訂履歴 Rev. G 2 /16 電 仕様 電気的特性 特に指定のない限り、 表 Parameter Symbol INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage VOS Conditions Min Typ Max Unit 30 300 800 20 30 ±3 ±5 4.0 µV µV nA nA nA nA V dB V/mV V/mV µV/°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Bias Current IB 8 −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Offset Current IOS ±1 −40°C ≤ TA ≤ +125°C Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio Large Signal Voltage Gain Offset Voltage Drift OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage Swing High VCM CMRR AVO VOH VOL Output Current POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio IOUT DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Phase Margin NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density 0 90 1000 500 ΔVOS/ΔT Output Voltage Swing Low Supply Current per Amplifier 0 V ≤ VCM ≤ 4.0 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, 0.005 ≤ VOUT ≤ 4.0 V RL = 10 kΩ, −40°C ≤ TA ≤ +125°C PSRR ISY 110 10,000 1 RL = 100 kΩ to GND RL = 10 kΩ to GND IOUT = 1 mA, −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 kΩ to GND RL = 10 kΩ to GND IOUT = 1 mA, −40°C ≤ TA ≤ +125°C 4.98 4.90 ±11 ±1.5 V ≤ VS ≤ ±15 V ±1.5 V ≤ VS ≤ ±15 V, –40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = 2.5 V, RL = ∞, −40°C ≤ TA ≤ +125°C 90 85 5.0 4.94 4.7 0.7 0.7 90 ±18 5 2 2 110 150 V V V mV mV mV mA dB dB µA SR GBP θO RL = 10 kΩ 0.03 75 86 V/µs kHz Degrees en p-p en in 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz 1.5 51 <0.1 µV p-p nV/√Hz pA/√Hz 特に指定のない限り、 表 Parameter INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage Input Bias Current Input Offset Current Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ration Large Signal Voltage Gain Offset Voltage Drift Rev. G Symbol VOS IB IOS VCM CMRR AVO ∆VOS/∆T Conditions Min 0 V ≤ VCM ≤ 2.0 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ 3 /16 0 90 Typ Max Unit 100 8 ±1 500 20 ±3 2.0 110 µV nA nA V dB 750 1 V/mV µV/°C Parameter OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage Swing High Output Voltage Swing Low POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio Supply Current per Amplifier DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Phase Margin NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density Symbol Conditions Min VOH VOL RL = 10 kΩ to GND RL = 10 kΩ to GND 2.9 PSRR ±1.5 V ≤ VS ≤ ±15 V ±1.5 V ≤ VS ≤ ±15 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOUT = 1.5 V, RL = ∞, −40°C ≤ TA ≤ +125°C 90 85 ISY Typ Max Unit 0.7 2 V mV 110 dB dB 150 µA SR GBP θO RL = 10 kΩ 0.03 75 85 V/µs kHz Degrees en p-p en in 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz 1.6 53 <0.1 µV p-p nV/√Hz pA/√Hz 特に指定のない限り、 表 Parameter Symbol INPUT CHARACTERISTICS Offset Voltage VOS Input Bias Current IB Input Offset Current IOS Input Voltage Range Common-Mode Rejection Ratio Large Signal Voltage Gain Offset Voltage Drift OUTPUT CHARACTERISTICS Output Voltage Swing High VCM CMRR AVO ΔVOS/ΔT VOH Output Voltage Swing Low VOL Output Current POWER SUPPLY Power Supply Rejection Ratio IOUT Supply Current per Amplifier ISY Supply Voltage Range VS DYNAMIC PERFORMANCE Slew Rate Gain Bandwidth Product Phase Margin NOISE PERFORMANCE Voltage Noise Voltage Noise Density Current Noise Density Rev. G PSRR Conditions Min Typ Max Unit 300 500 800 20 30 ±3 ±5 +13.5 110 µV µV nA nA nA nA V dB 4000 1 V/mV µV/°C ±15 ±25 V V V V mA 90 85 110 −40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V VCM = 0 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V VCM = 0 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C −15.0 V ≤ VCM ≤ +13.5 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ RL = 100 kΩ to GND RL = 10 kΩ to GND RL = 100 kΩ to GND RL = 10 kΩ to GND VS = ±1.5 V to ±15 V VS = ±1.5 V to ±15 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C VO = 0 V, RL = ∞, VS = ±18 V, −40°C ≤ TA ≤ +125°C 7 ±1 −15 90 1000 14.95 14.80 −14.95 −14.85 175 3 (± 1.5) 36 (± 18) dB dB µA V SR GBP θO RL = 10 kΩ 0.03 85 83 V/µs kHz Degrees en p-p en in 0.1 Hz to 10 Hz f = 1 kHz f = 1 kHz 1.25 45 <0.1 µV p-p nV/√Hz pA/√Hz 4 /16 絶対最大定格 熱抵抗 表 1 Parameter Rating Supply Voltage Input Voltage Differential Input Voltage2 Output Short-Circuit Duration Storage Temperature Range P, S Packages Operating Temperature Range OP295G, OP495G Junction Temperature Range P, S Packages Lead Temperature (Soldering, 60 sec) ±18 V ±18 V 36 V Indefinite −65°C to +150°C –40°C to +125°C –65°C to +150°C 300°C θJA はワーストケース条件で規定；すなわち PDIP パッケージ の場合、デバイスをソケットに 装着した状態で θJA を規定； SOIC パッケージの場合、デバイスを回路ボードにハンダ付 けした状態で θJA を規定. 表 θJA 103 158 83 98 θJC 43 43 39 30 Unit °C/W °C/W °C/W °C/W の注意 他に指定のない限り 絶対最大定格はパッケージ品に適用。 ±18V 以下の電源電圧では、絶対最大入力電圧は電源電圧に等しい。 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。 充電したデバイスや回路基板が検知されないまま放電する 事があります。本製品は当社独自の ESD 保護回路を内蔵し ていますが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被った 場合、回復不能の損傷を生じる可能性があります。したが って、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対する 適切な予措置を講じることをお勧めします。 上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えると、デバイス に恒久的な損傷を与える可能性があります。この定格はスト レスについてのみを規定するものです；デバイスの動作機能 についてはこの定格あるいはこの仕様の動作部分に記載する 規定値以上のいかなる条件についても定めたものではありま せん。デバイスを長時間絶対最大定格の状態に置くと、デバ イスの信頼性に影響を与えることがあります。 Rev. G 熱抵抗 Package Type 8-Lead PDIP (N-8) 8-Lead SOIC_N (R-8) 14-Lead PDIP (N-14) 16-Lead SOIC_W (RW-16) 5 /16 標準的な性能特性 140 200 BASED ON 600 OP AMPS VS = 5V TA = 25°C 175 150 VS = 36V 100 125 VS = 5V UNITS SUPPLY CURRENT (µA) 120 80 VS = 3V 100 75 60 50 40 –25 0 25 50 75 100 TEMPERATURE (°C) 0 –250 –200 –150 –100 00331-005 20 –50 15.2 250 150 200 250 200 RL = 10kΩ 14.6 175 14.4 RL = 2kΩ 150 UNITS 14.2 125 100 –14.4 –14.6 –14.8 RL = 2kΩ 75 RL = 10kΩ 50 25 –15.0 –50 –25 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 75 100 0 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 TCVOS (µV/°C) 00331-009 RL = 100kΩ 図 9. OP295 TCVOS 分布 図 6. 出力電圧スウィング 対 温度 5.1 3.1 VS = 3V VS = 5V RL = 100kΩ 2.9 RL = 10kΩ 2.8 2.7 RL = 2kΩ 2.6 RL = 100kΩ 4.9 RL = 10kΩ 4.8 4.7 RL = 2kΩ 4.6 –25 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 75 100 4.5 –50 00331-007 2.5 –50 5.0 –25 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 図 7. 出力電圧スウィング 対 温度 図 10. 出力電圧スウィング 対 温度 6 /16 75 100 00331-010 3.0 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) OUTPUT VOLTAGE SWING (V) 100 VS = 5V –40°C ≤ TA ≤ +85°C 225 14.8 Rev. G 50 BASED ON 600 OP AMPS RL = 100kΩ 15.0 –15.2 0 図 8. OP295 入力オフセット (VOS)分布 00331-006 – OUTPUT SWING (V) + OUTPUT SWING (V) 図 5. 1 アンプあたり消費電流対温度 VS = ±15V –50 INPUT OFFSET VOLTAGE (µV) 00331-008 25 500 BASED ON 1200 OP AMPS VS = 5V TA = 25°C 450 400 350 UNITS 300 250 200 150 100 0 –100 –50 0 50 100 150 200 INPUT OFFSET VOLTAGE (µV) 250 300 00331-011 50 図 11. OP495 入力オフセット(VOS) 分布 図 14. 出力電流 対 温度 100 500 BASED ON 1200 OP AMPS VS = 5V –40°C ≤ TA ≤ +85°C 450 VS = ±15V VO = ±10V OPEN-LOOP GAIN (V/µV) 400 350 UNITS 300 250 200 150 RL = 100kΩ 10 RL = 10kΩ 100 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 TCVOS (µV/°C) 1 –50 00331-012 0 25 50 75 100 図 15. オープン・ループ・ゲイン 対 温度 20 12 VS = 5V VO = 4V VS = 5V 10 16 OPEN-LOOP GAIN (V/µV) 12 8 RL = 100kΩ 6 RL = 10kΩ 4 RL = 2kΩ 4 2 –25 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 75 100 00331-033 0 –50 8 0 –50 –25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 図 16. オープン・ループ・ゲイン 対 温度 図 13.入力バイアス電流 対 温度 7 /16 100 00331-015 INPUT BIAS CURRENT (nA) 0 TEMPERATURE (°C) 図 12. OP495 TCVOS 分布 Rev. G –25 00331-014 RL = 2kΩ 50 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 –20 OP295 TA = 25°C VSY = ±15V –40 0.01 0.1 –20 1 10 100 FREQUENCY (KHz) 図 17.出力電圧から電源レールまでの電圧 対負荷電流 Rev. G 図 18. OP295 ゲインと位相 対 周波数 8 /16 PHASE (°) 120 –40 1k 00331-034 MAGNITUDE (dB) 120 アプリケーション レール to レール・アプリケーション情報 の同相入力範囲は広く、グランドから正 （上の）電源電圧 の 以内まであります。 をバッファーとして使用する傾向があり ますが、バッファーアンプの場合、入力が同相入力範 囲を超える可能性があります。 は高入力 電圧範囲で、レール レール出力範囲なので、そのよ うな使い方でも当初は問題なく動作するように見えま す。しかし同相入力範囲を超えると当然オペアンプは かなり非直線的になります。従ってレール to レール出 力スウィングが要求される場合には、ある程度最小限 のゲインが必要です。入力同相範囲にもとずき、この ゲインは最低 1.2 にする必要があります。 この回路では、単電源回路で小信号を増幅するのに、R5 と R6 でゲインを 1000 倍に設定して、ダイナミック・レンジを 最大限拡張しています。The OP295/OP495 は レール to レー ル出力スウィングなので、この回路の出力は 0 V から 5 V ま で振れます。 OP295/OP495 の中のオペアンプの中で半分し か使用しないので残りのオペアンプは他の回路に使用できま す。 低ドロップ・アウト基準電圧源 単電源動作する高分解能 と共に使用する をつくるのに、 を使用して、 あるい は他の低電圧基準電源から増幅する事ができます。図 の回路は、 まで供給できますが、その場合出 力電圧は 以下に低減します。無負荷時ドロップアウ ト電圧はわずか です。この回路のように 単 電源で出力電圧 の場合の供給できる出力電流は 以下になります。 16kΩ 0.001µF 5V 5V – 2 REF43 4 6 + 10Ω 1µF TO 10µF VOUT = 4.5V + 1/2 OP295/OP495 00331-017 20kΩ 図 19. 4.5 V, 低ドロップアウト基準電圧 低ノイズ、単電源プリアンプ ほとんどの単電源オペアンプの設計は、電圧ノイズが高くな る事を犠牲にして電源電流を低くしています。バッテリー駆 動装置の場合、このトレードオフは止むを得ない事かもしれ ません。しかしこの条件はさらに悪くなります。なぜなら回 路全体で使用する抵抗値は高くなる傾向があるからです；従 って装置全体のノイズの中で、オペアンプの電圧ノイズに加 えて、ジョンソンノイズ（抵抗の熱ノイズ）も大きな要素に なります。 低ノイズと単電源の２つの特性を持ったモノリシックのオペ アンプはなかなか見つかりません。ほとんどの単電源オペア ンプのノイズは 30 nV/√Hz から 60 nV/√Hz のオーダーであり、 5 nV/√Hz 以下の単電源オペアンプはありません。 低ノイズと低電源動作の両方を達成するには、デスクリート 部品の使用による設計がベストの解決方法かもしれません。 図 20 の回路では、入力電圧ノイズ 3.1 nV/√Hz （100 Hz に て）のゼロ入力/ゼロ出力単電源動作を実現するために、レー ル to レール・オペアンプ OP295/OP495 と PNP マッチング トランジスタペア MAT03 を使用しています。 Rev. G 図 20. 低ノイズ単電源プリアンプ 入力ノイズは トランジスタペアとコレクター電流の 大きさで決まります。コレクター電流を増やせば電圧ノイズ が減ります。この回路ではコレクター電流 と でテストされています。この２つのコレクター電流のケース では電圧ノイズはそれぞれ と になります。 コレクター電流を増やすと、トレードオフで電源電流、バイア ス電流、電流ノイズが増えます。これらすべてのパラメータは コレクター電流の増加とともに、増加します。たとえば は標準的には なので、バイアス電流はそれぞ れ と になります。 この回路は入力バイアス電流が大きいので、磁気ピックアッ プ、低インピーダンス・ストレーンゲージのような低ソース インピーダンスのアプリケーションに最も適しています。ソ ースインピーダンスが高くなるとノイズ特性が悪くなります。 たとえばソース抵抗 は の広帯域ノイズを発生 します。これはすでにプリアンプのノイズより大きくなりま す。 コレクター電流は、 と との組み合わせの中で によ り設定されます。 は ツェナーダイオードで、その 温度係数は（ に 一定の電圧降下をもたらす） のベ ース・エミッタ接合部の温度係数に近い値です。 を にすると、テール電流は 3.7 mA になり、コレクター電流は その半分つまり 1.85 mA になります。コレクター電流を調整 するために R1 の値を変更する事は可能です。R1 を変更する と、R3、R4 も同時に調整しなければなりません。グランド を含む同相入力範囲を維持するには、Q1 と Q2 のコレクター 電圧は 0.5 V を超えないようにする必要があります；もし 0.5V を超えると Q1 と Q2 は飽和する可能性があります。従 ってこのような状態を避けるために、R3 と R4 は十分小さく なければなりません。2 種類の R1 について、R3 、R4 の値と 全体の特性を表 6 にまとめました。 最後になりますが、ポテンショメータ R8 はオフセット電圧 をゼロに調整するのに必要です。出力アンプとして OP90 を 使用すると、似たような特性が得られ、さらに電源電流を約 185 μA 節約できます。ただ出力スウィング範囲に正（上の） 9 /16 電源レールは含まれません。又周波数帯域は約 250 Hz に低 減します。 100 単電源・低ノイズ・プリアンプ の性能 R3, R4 en @ 100 Hz en @ 10 Hz ISY IB Bandwidth Closed-Loop Gain 200 Ω 3.15 nV/√Hz 4.2 nV/√Hz 4.0 mA 11 μA 1 kHz 1000 90 910 Ω 8.6 nV/√Hz 10.2 nV/√Hz 1.3 mA 3 µA 1 kHz 1000 10 0% 2V 2V 図 22 1ms 00331-020 表 ブリッジ出力 重負荷の駆動 ダイレクト･アクセス ・アレンジメント OP295/OP495 は負荷に供給する電流を増やすための パワートランジスタ、ダーリントン、又は FET を使用 して負荷を駆動するアプリケーションに適しています。 いずれの電源レールにもスウィング可能なので、 OP295/OP495 は切れ味よくターンオンします。これ は出力振幅に制限のある汎用オペアンプを使用した場 合に比べ、結果的に負荷により大きな電力を供給し、 効率を高める事ができます。OP295/OP495 は発振す ることなく数百 pF の負荷容量を駆動できるので、パワ ーFET を駆動することもできます。 図 23 に示すように OP295/OP495 を単電源ダイレクト・アク セス・アレンジメント(DAA)に使用する事が出来ます。この 図は 5V 単電源で駆動する標準的な DM ケーブルの一部を示 します。 わずかの修正で 3V 電源でも動作可能です。アンプ A2 とアンプ A3 は送信信号 TXA が A2 で反転し、A3 でさら に反転する回路構成になっています。 この回路はトランスを 差動で駆動するので、トランスの駆動は、単電源オペアンプ の回路構成ですが効果的に２倍になります。このアプリケー ションでは OP295/OP495 の負荷容量駆動能力と単電源回路 での省電力のメリットが生かされています。 OP295/OP495 は±15 V 又は +30 V 電源で、外付けト ランジスタなしで、負荷を±15 mA 以上で駆動できます。 しかし電源電圧が下がるとこの駆動能力は多尐低減し ます。ちなみに±5 V 電源では負荷駆動電流は±11 mA になります。 単電源アプリケーションでモーターやアクチュエータ を双方向に駆動するのに、しばしば H ブリッジを使用 して実現します。図 21 に原理を示します。この駆動回 路は 5V 単電源で双方向に 0.8 V から 4.2 V まで負荷を 駆動できます。 図 22 に駆動回路の反転出力と非反転 出力での電圧を示します。周波数依存の小さなクロ ス・オーバｚ・グリッジが観測されます；このグリッ ジはオーディオのような低歪アプリケーションでない 限り、問題を起こしません。もしこの回路を誘導負荷 を駆動するのに使用する場合は誘導性キックバックか らブリッジを保護するのにダイオードクランプを追加 するべきです。 単電源・計装アンプ 5V 2N2222 図 に示すように は単電源計装アンプ として使用できます。この例では は の値に 設定され、 は を基準に測定されます。入力の同 相電圧範囲にグランドも含まれます。又出力は上下の 電源レールまで振れます。 2N2222 10kΩ 5kΩ 1.67V 10kΩ OUTPUTS – + 10kΩ 2N2907 2N2907 – + 00331-019 0 ≤ VIN ≤ 2.5V 図 23. ダイレクト・アクセス・アレンジメント 図 21. H ブリッジ Rev. G 10 /16 1/2 OP295/ OP495 + 5 + VIN – 3 + 8 6 – OP295/OP495 は１アンプ当たり消費電流 が 150 µA なのでバ ッテリ駆動温度測定計器に便利です。 K タイプ熱電対は等温 ブロックの中で終端します。等温ブロック内において終端し た接点の環境温度は継続的にモニターされ、さらに等しく反 対の熱起電力（EMF）をオペアンプに加算して、冷接点で生 じた誤差をキャンセルすることにより修正されます。 VO 7 1/2 OP295/ OP495 冷接点補償・バッテリー駆動・熱電対アンプ 4 1 2 – R1 100kΩ R2 20kΩ R3 20kΩ R4 100kΩ 1.235V 24.9kΩ AD589 VREF RG 00331-022 ( ISOTHERMAL BLOCK ) VO = 5 + 200kΩ VIN + VREF RG 1N914 ALUMEL – 図 24. 単電源計装アンプ 抵抗 は計装アンプのゲインを設定します。 最小ゲイ ンは なし です 全抵抗は同相電圧除去比性能を最 適化し、さらに温度ドリフトを最小にするために、絶対 値だけではなく、温度特性もマッチングしている必要が あります。この計装アンプは最低 の電源電圧から駆 動します。 単電源 ・RTD 温度測定・アンプ この アンプは低い ジ電圧を得るために、 電源駆動でも、高いブリッ のレール to レールス ウィングのメリットを有効活用しています。 アンプは一定の電流 をブリッジに供給します。 その電流は と の並列抵抗を流れ、 バンドギャップ基準電圧で設定される を 基準に自動制御された電圧をその並列抵抗間に生成し ます。３線 を使用する事によりブリッジ両足の でのライン抵抗電圧降下が等しくなり、またそれ により精度が向上します。 は差動ブリッジ信号を増幅し、シングル・エン ド出力に変換します。ゲインは直列に接続されている 抵抗 と ポテンショメータで設定されます。 ゲインを調整することで フルスケールの出力が得 られます。出力に接続されている コンデンサ は ローパスフィルタの機能を果たしており、ノイ ズを最小限に抑えております。 ZERO ADJ 26.7kΩ 0.5% 26.7kΩ 0.5% 332Ω 7 3 1 + 8 AMP04 100Ω RTD 2 1 100Ω 0.5% – + 2 3 1/2 OP295/ OP495 1.235 2.55MΩ 1% 6.19kΩ AD589 1% 図 25 Rev. G – K-TYPE THERMOCOUPLE 40.7µV/°C 20kΩ 1.33MΩ – 8 3 + 4 2 500Ω 10-TURN COLD JUNCTIONS ZERO ADJUST 475Ω 1% 2.1kΩ 1% VO 1 OP295/ OP495 5V = 500°C 0V = 0°C 0 V から 4.095 V までスウィングする 5V 駆動の 12-BIT DAC 図 に示すのは、 単電源駆動で広出力電圧振幅の 完全電圧出力 です。シリアルデータ入力、 は の電流出力ピン に を印加し、 電圧出力デバイスとして構成されています。 は通 常は入力ですが、この場合は出力です。 VO 4.5V = 450°C 0V = 0°C 5V 37.4kΩ 4.99kΩ 1% この回路を調整するために、熱電対の測定接合部を 0°C アイ スバスに浸し、500 Ω のゼロ調整ポテンショメータで 0 V 出 力になるように調整します。次に熱電対を 250°C 温度バス又 はオーブンに入れ、出力電圧が（250°C に等価の）2.50 V に なるようにスケール調整用ポテンショメータを調整します。 この温度範囲以内で K タイプ熱電対は極めて精度が高く、か なり直線性の高い伝達特性を実現します。直線性補償回路な しに±3°C 以内の精度が得られます。例えバッテリー電圧が 7 V 程度まで下がっても、レール to レールスウィングの特性に より 700°C までの温度測定が可能です。しかし 250°C 以上の 温度では熱電対自身が非直線的になるので、直線性補償が必 要と考えられます。バッテリー電圧 9V での回路の電源電流 はたったの 500 μA 以下です。 5 4 24.9kΩ 1% SCALE ADJUST 図 26 バッテリー駆動、冷接点補償熱電対アンプ 0.22µF 6 24.3kΩ 1% + – からの出力電圧は基準電圧に対するバイナリ・ウ エイトの電圧ですが、 あたり の伝達関数にな るように出力アンプで増幅されます。 50Ω 5V 7.15kΩ 1% + CR CHROMEL 00331-023 200Ω 10-TURNS AL 1.5MΩ 1% 9V 低電源 RTD アンプ 11 /16 00331-024 V+ 5V 5V 8 R1 17.8kΩ 3 1.23V IOUT 5V RFB 2 VDD DAC8043 VREF 1 3 + 2 – D 8 VO = 4 OP295/ OP495 4096 (4.096V) 1 7 6 5 R4 100kΩ R2 41.2kΩ DIGITAL CONTROL R3 5kΩ TOTAL POWER DISSIPATION = 1.6mW 図 29. 3 V 低ドロップアウト電圧レギュレータ 図 27. 0 V から 4.095 V までスウィングする 5V 駆動 12-Bit DAC 図 は出力が から へのステップ電流変 化した時のレギュレータの回復特性を示します。 4 mA TO 20 mA・ 電流伝送回路 図 は電力自給の 電流伝送回路です。 回路全体は単電源 から の終端 から浮いてい ます。電源電流は から の範囲の信号を搬 送します。 は基本的な電流値で回路はこの電流以 内で動作しなければなりません。この回路の最大静止 電流はわずか なので の電流 を追加の信 号処理回路あるいはブリッジ回路向けに電力を振り分 ける事ができます。 SPAN ADJ VIN 0V + 3V 10kΩ 10-TURN 6 + 100kΩ 10-TURN REF02 3 182kΩ 1% + OUTPUT 2 10 0% 4 – 8 20mV – 1/2 OP295/ OP495 フの字電流制限回路付き、低ドロップアウト、 500 mA 電圧レギュレータ 2N1711 4mA TO 20mA RL 100Ω 220pF 100kΩ HP 5082-2800 1% 図 30 出力ステップ負荷電流回復 12V TO 36V 220Ω 4 1ms 100Ω 1 2 90 20mA GND 5V 1.21MΩ 1% 50mA STEP CURRENT CONTROL WAVEFORM 100Ω 1% 00331-026 NULL ADJ 2V 100 図 に示すようにレギュレーション回路に２番目のオ ペアンプを加えることにより、フの字電流制限保護と 共に出力電流モニター機能を付加できます。 図 + 6V – 図 は簡単な 電圧レギュレータ回路です。この レギュレータは負荷電流 を供給できますが、そ の時のドロップアウト電圧はわずか です。 のレール レール出力スウィングにより 特別な駆動回路なしにパス・トランジスタ を 駆動できます。無負荷では出力はパス・トランジスタ のベース・エミッタ電圧以下になり、デバイスをほと んどオフにします。全負荷で低エミッタ・コレクター 電圧の時にはトランジスタのベータは下がる傾向にあ ります。追加のベース電流は から簡単に 得られます。 G 205kΩ 1% 45.3kΩ 1% 45.3kΩ 1% + 5 A2 7 1/2 OP295/ OP495 100kΩ 5% 210kΩ 1% 8 1N4148 – 6 0.01µF 1 1/2 OP295/ OP495 2 REF43 + 3 124kΩ A1 1% 4 – 2 124kΩ 1% 2.5V 6 4 図 31 フの字電流制限回路付き 500 mA 電圧レギュレータ オペアンプは出力信号の一部をエラーアンプに印加し て、出力を一定の電圧に自動制御します。 Rev. G I (NORM) = 0.5A RSENSE O IO (MAX) = 1A 0.1Ω 1/4W 5V VO IRF9531 S D 3 V 低ドロップ・アウト・リニア電圧レギュレ ータ 電圧 00331-028 4 00331-025 AD589 までの高出力電流は、より高いドロップアウト で可能です。 12 /16 00331-029 GND CLK SRI LD V+ アンプ は通常の電圧レギュレーション回路でのエラ ーアンプとして動作します。出力電流が 以下であ れば、アンプ の出力はグランドに落ちるので、ダイ オードは逆バイアスとなり、 自信は回路から遮断さ れます。しかし出力電流が を超えると センサ ー抵抗で生じる電圧降下が、アンプ 出力を強制的に “ ”にし、ダイオードが順バイアスになり、電流 制限回路が導通し作動します。この時点で（ より） の出力抵抗の方が低くなり、 がパワー トランジスタの駆動を支配するようになるので、 電 圧レギュレーションの制御回路は遮断されます。 100kΩ 58.7kΩ 図 に示す回路は矩形波発振器です（正帰還であるこ とに注意）。 のレール レールスウィン グにより、例え電源電圧が大きく変動しても一定の発 振周波数を維持します。電圧がレギュレーションされ てなく、時間とともに下がるバッテリー駆動装置を考 えてください。 がレール レールスウィングで あることで、非反転入力電圧が確実に になります。 （レール レールスウィングでない場合、非反転入力 電圧はもっと低くなります。） 一定の周波数は、フィードバック抵抗 が電源電 圧に直接比例するシュミットトリガーのスレシュホー ルドレベルを設定しますが、 充電電圧も同様に電源 電圧に比例するという事実にもとずいています。 結 果として電源電圧に関わらず 充電時間、つまり周波 数が一定に維持されるわけです。オペアンプのスルーレ ートにより発振周波数は 電源で最大約 に制 限されます。 2 – 4 FREQ OUT + 1/2 OP295/ OP495 FOSC = 1 < 350Hz @ V+ = 5V RC 00331-030 100kΩ R C 図 32. 電源変動に関係なく安定した周波数が得られる 矩形波発振器 90.9kΩ 10kΩ – V+ 2.2µF VIN + + + 10kΩ 100kΩ 1/4 OP295/ OP495 SPEAKER – – V+ 20kΩ 20kΩ 1/4 OP295/ OP495 00331-031 + 1/4 OP295/ OP495 + 図 33 単電源差動スピーカ・ドライバ 高精度・単電源・低消費電力コンパレータ は高精度なオープン・ループ・コンパレ ータとして利用できます。 単電源でオフセット誤差 は 以下です。図 図 34 にオープンループ動作 で、 のオーバー・ドライブした時の の応答時間を示します。その結果立ち上がりエッジで の応答時間は になっており、立下りエッジでの応 答時間は になっています。 1V 100 90 INPUT (5mV OVERDRIVE @ OP295 INPUT) OUTPUT 10 0% 2V 5ms 図 34. 5mV のオーバ・ドライブでのオープン・ループ・コンパレ ータ応答時間 単電源駆動・差動スピーカ・ドライバ 差動スピーカ・ドライバとして接続することにより は負荷に最低 を供給できます。 負荷の場合、 は負荷を通じて 近 くスウィング可能です。 Rev. G 8 13 /16 00331-032 矩形波発振器 + 1 もし出力電流 以上の状態が続いた場合、電流制限 回路が負荷への電流を強制的に削減し、それに応じて 出力電圧も降下します。出力電圧が降下すると、電流 制限値も比例して下るので、その結果出力電圧が下が るとともに出力電流も低減していくようになり、最終 的には で 以下の電流制限値になります。この フの字電流制限機能の効果は短絡回路状態の間、消費 電力をかなり削減し、電源の熱設計要求を大幅に軽減 します。パワー の上の小さなヒートシンクだ けでも許容されるでしょう。 はレール レールスウィングなので、パワー のゲートをより大きく駆動でき、トランジス タ機能を高めます。このレギュレータのドロップアウ ト電圧は負荷電流 で です。 出力での ドロップアウト電圧は標準的には です。 3 外形寸法 0.400 (10.16) 0.365 (9.27) 0.355 (9.02) 8 5 1 0.280 (7.11) 0.250 (6.35) 0.240 (6.10) 4 0.100 (2.54) BSC 0.325 (8.26) 0.310 (7.87) 0.300 (7.62) 0.060 (1.52) MAX 0.210 (5.33) MAX 0.015 (0.38) MIN 0.150 (3.81) 0.130 (3.30) 0.115 (2.92) SEATING PLANE 0.022 (0.56) 0.018 (0.46) 0.014 (0.36) 0.195 (4.95) 0.130 (3.30) 0.115 (2.92) 0.015 (0.38) GAUGE PLANE 0.014 (0.36) 0.010 (0.25) 0.008 (0.20) 0.430 (10.92) MAX 0.005 (0.13) MIN 0.070 (1.78) 0.060 (1.52) 0.045 (1.14) 070606-A COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-001 CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN INCHES; MILLIMETER DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF INCH EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. CORNER LEADS MAY BE CONFIGURED AS WHOLE OR HALF LEADS. 図 35. 8 ピン・プラスチック・デュアル・イン・ライン・パッケージ 寸法：インチ（カッコ内は ） 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 1 5 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 0.50 (0.0196) 0.25 (0.0099) 45° 8° 0° 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-A A CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 012407-A 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 図 36. 8 ピン・スタンダード・スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_N] ナロー・ボディ (R-8) S Suffix 寸法：mm(カッコ内はインチ) Rev. G 14/16 0.775 (19.69) 0.750 (19.05) 0.735 (18.67) 14 8 1 0.280 (7.11) 0.250 (6.35) 0.240 (6.10) 7 0.325 (8.26) 0.310 (7.87) 0.300 (7.62) 0.100 (2.54) BSC 0.060 (1.52) MAX 0.210 (5.33) MAX 0.015 (0.38) MIN 0.150 (3.81) 0.130 (3.30) 0.110 (2.79) SEATING PLANE 0.022 (0.56) 0.018 (0.46) 0.014 (0.36) 0.195 (4.95) 0.130 (3.30) 0.115 (2.92) 0.015 (0.38) GAUGE PLANE 0.014 (0.36) 0.010 (0.25) 0.008 (0.20) 0.430 (10.92) MAX 0.005 (0.13) MIN 0.070 (1.78) 0.050 (1.27) 0.045 (1.14) 070606-A COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-001 CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN INCHES; MILLIMETER DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF INCH EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. CORNER LEADS MAY BE CONFIGURED AS WHOLE OR HALF LEADS. 図 37. 14 ピン・プラスチック・デュアル・イン・ライン・パッケージ[PDIP] (N-14) P Suffix 寸法：インチ（カッコ内 mm） 10.50 (0.4134) 10.10 (0.3976) 9 16 7.60 (0.2992) 7.40 (0.2913) 8 1.27 (0.0500) BSC 0.30 (0.0118) 0.10 (0.0039) COPLANARITY 0.10 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 10.65 (0.4193) 10.00 (0.3937) 0.75 (0.0295) 0.25 (0.0098) 2.65 (0.1043) 2.35 (0.0925) SEATING PLANE 45° 8° 0° 0.33 (0.0130) 0.20 (0.0079) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-013- AA CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 図 38. 16 ピン・スタンダード・スモール・アウトライン・パッケージ[SOIC_W] ワイド・ボディ (RW-16) S Suffix 寸法：mm（カッコ内インチ） Rev. G 15/16 032707-B 1 オーダー・ガイド Rev. G 16/16