ＲＲオペアンプ　ＯＰＡＭＰ　の回路解析　１　ＡＤ８５９１

ライター：mpcsp079さん（最終更新日時:2016/4/14）投稿日：2013/3/20

ＲＲオペアンプ回路解析１　

http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n43066

も参考に・・・

■ＡＤ８５９１全体回路

　ＩＮ／ＯＵＴ　ＲＲ　オペアンプＡＤ８５９１のＯＵＴ回路を解析してみた。図1がデータシートに記載されていた概略回路である。この回路は確かダイヤモンド回路と呼ばれ、ＵＳＰになっている。

　　　　　　　図1　ＡＤ８５９１（ＡＤ社のデーターシートより）

　ＣＭＯＳで構成されているのだが、図2においてＢＪＴで構成してみた。

　　　　　　　　　　図2　ＢＪＴで書き直してみた

　図3ではＩＮ＋をＩＮ－より大きくしたときの各部の電流の変化を示す。図2に示した電圧Ｖａ，ＶｂがＯＵＴＢＪＴを駆動する。

　　　　図3　ＩＮ＋をＩＮ－に対して大きくしたときの電流変化分

■　ＯＵＴ駆動部考察その１

　図4にはこの回路の「みそ」であるＯＵＴＢＪＴ駆動部を中心に示した。ＯＵＴＢＪＴはおまけのように示してある。同図において、図３における電流を電流源としてＱ６，Ｑ１２のエミッタに置いた。

　　　　　　　　図４　ＯＵＴトランジスタ駆動部分

　図4において、Ｉａ＝Ｉｂであれば、Ｖａ＝Ｖｂであり、その値は２０μＡを流すＶｂｅとなる。

　Ｉａ＞Ｉｂであれば、Ｑ１２とＱ６によって流れ込んだ電流はＩｂより大きくなる。これにより、Ｖｂは上がり、Ｑ１２のベース電圧は下がる。つまり、Ｑ１２はカットオフになる。行き場を失った電流はＶｂを激しく上げる。つまりＱ１２のエミッタはＩａ－Ｉｂの電流源となる。これを吸い取ってくれるのは、位相補償コンデンサだけである。この場合でもＶａは２０μＡの流れるＱ３のＶｂｅとなっている。つまりＯＵＴーＢＪＴの死んでいる方は、必ずある電流が流されている。

　この回路では、ＯＵＴＢＪＴに安定したバイアス電流をながすことができ、片方のＯＵＴＢＪＴが大きく駆動されているときでも、もう片方には安定してバイアス電流を流し続けることができる。

　つまり、Ｖａ，Ｖｂ点は2つのＯＵＴＢＪＴに対しての、ＩＮ電圧に対応した電流源であるのである。それぞれのＯＵＴＢＪＴに対してバイアス電圧の上に設置されている。であるので、ＯＵＴＢＪＴのコレクタとベースにＣを付ければ通常の位相補償ができる。

　ＶｂがＱ１１を駆動しているとき、Ｑ１２は死んでいるのかもしれない。補償コンデンサが電流を吸い取るのでＱ１１のＶｂｅはこの電流をコレクタに流す分くらいしか上がらない。だからＱ９，Ｑ１２は死なないでいられるのかもしれない。

　ＯＵＴＢＪＴのそれぞれのベース電圧に電流源を設け、どちらのＢＪＴにもバイアス電流を切らないようにしてあるのである。

　この回路はＢＪＴでは使えないのかもしれない。ＭＯＳＴでないとＶａ，Ｖｂ点の抵抗が低いとまずいのかもしれない。

■ＯＵＴ駆動部の考察その２（別な考察）ーー上の考察はまちがいであろう。

以上のように考えてみたが、実は

http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n165383

http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n165292

の中の回路と同じ原理であることがわかった。図5で考える。

この構造は、Ｑ５，Ｑ１１がＭＯＳＦＥＴでないと使えない。ゲート抵抗が大きくないといけないからだ。ＢＪＴでは使えない。

図5　Ｑ５，Ｑ１１がＭＯＳＦＥＴの場合、Ｉａ，Ｉｂの先は高抵抗であるのでハイゲインとなる

　図5においてＩｓはバイアス電流分でＩａ、Ｉｂは信号（変化）分である。Ｉａ、Ｉｂ＝０なら、Ｖａ，ＶｂはＱ３、Ｑ９に２０μＡ流すためのＢ－Ｅ間電圧である。

Ｉａ，Ｉｂが０でない場合、それは図5に示すように同じ方向で入る。Ｑ６，Ｑ１２で作られる回路は図５に示すように還流し、Ｉａ，Ｉｂが小さく同じ方向である時、流れ込むことができない。つまり、Ｖａ，Ｖｂ点は高抵抗となる。したがって、ＩａはＱ５，Ｑ３に、ＩｂはＱ１１，Ｑ９のベースに流れ込むしかない。この還流回路は、Ｉａ，ＩｂをＯＵＴトランジスタの無信号時のベース電圧点の電流源に変換する機能があるのである。

Ｉａ，ｉｂが大きくなるときを考える。Ｉａ，Ｉｂは図５の方向であるとする。この原因としてＶｏｕｔが大きいというだけでなく、ＯＵＴ電流が大きいことが考えられる。この電流、振幅を得るためにこの場合Ｑ１１のＶｂｅ＝Ｖｂは上げられる。これはフィードバックの結果そうなるのである。このとき、Ｑ９の電流も上がり、したがってＱ１２のベース電圧は下がる。このためＱ１２のコレクタ電流の絶対値は下がる。しかし、これは図5の上向きの電流（変化分）が大きくなったことになる。これとは逆にＱ３のＢ－Ｅ間電圧は上げられ、コレクタ電流の絶対値は上げられる。これは図５の矢印の方向に電流の変化分が大きくなったことになる。このことは、還流電流成分がが大きくなったことになる。さらにＩａ，Ｉｂが増えると、Ｑ１２のコレクタ電流の変化分がＱ６のそれの変化分よりちいさくなり還流のバランスはくずれ、ＩａはＱ６のエミッタに流れ込みＩｂに足し合わされるようになる。これによりＱ５の電流減少はバイアス電流くらいでとどまり、Ｑ１１のコレクタ電流がその分増やされる。もしＩｂが死んでＩａだけのとき、Ｉａが大きくなると、Ｑ６のコレクタ電流はＱ１２のそれより大きくなり、ＩａはほとんどがＱ１１のベースを駆動するようになる。

　つまり、平衡付近、つまりＩａ、Ｉｂが小さいときには、ｉａはＱ５、ＩｂはＱ１１を対等に駆動するが、これらが大きくなっていくと、つまりＶｏｕｔに大きな振幅が必要か、大電流を流さなくてはいけないとき（この場合吸い込まなくてはいけないとき）、Ｑ６とＱ１２のバランスは崩れ、Ｑ６のコレクタ電流が増し、Ｉａの一部はＩｂ側に流れるようになっていく。

　このようにこの回路は驚くほどうまく動くのである。

■　さらに別な解釈が出てきた

http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n282459

■　補償コンデンサについて