オペアンプＯＰＡＭＰの同相ゲイン観察回路（改訂版）　＆＆

■元ブログ

　　ナショナルセミコンダクタ社によるＯＰ　ＡＭＰのＶｏの同相電圧依存性の観察回路を紹介する。たしか、１９８０年代に公表された。その後、ロバート・ピース氏によっても公表されている。

　　これは、同相電圧に対して非線形な応答となる。つまり、ＣＭＲＲなどは、本当は定義できない。この方法はそれを目で観察できるのである。

　　この回路は難解な回路である。測定回路が自分自身なのである。私は２０年くらいの間に何度も理解を挑んだが、挫折した。こんなにわからない回路はない。最近、ようやく理解した（つもり？）のでまとめておく。

　　　　　　　　図１　ＣＭＲＲ観察回路

　　図１が測定回路である。電圧源Ｂ１は正弦波を入れる。電圧源Ｂ２は、ＯＰ　ＡＭＰの同相電圧によるオフセット電圧であり、これの同相電圧依存性を測定するのが目的である。Ｂ２は同相電圧によって変化するＯＰ　ＡＭＰのオフセット電圧を表している。

　　まずＳＷをひらいた場合を考える。この場合、重ねの理を考える。Ｂ２による効果を打ち消すようにＲ３を調整する。これによりＶｏの変化を最小にする。完全に打ち消せなくてもよい。

　　つぎにＳＷを閉じる。重ねの理でＢ１，Ｂ２の影響を別々にを考える。Ｒ４の存在はＢ１からＶｏへは影響しない。しかし、ノイズゲインが上がるから、Ｂ２に対するＶｏへのゲインはＲ４が小さいほど上がる。それでＶｏにおいて、Ｂ２の効果のみが拡大される。

　Ｂ１とＶｏをオシロスコープのＸＹで表示すればＸは同相電圧、ＹはそれによるＢ２の変化となり、Ｂ２の同相電圧依存性が観察できる。

■ＳＷを閉じたとき、どうしてＲ４がＢ１からＶｏへのゲインに影響しないかの証明

　　　　図２　ＳＷを閉じたときのＢ１からＶｏへのゲイン計算回路

　　　　　　　　　　　（テブナン等価回路）

　　図２はＳＷを閉じたときのＢ１からＶｏへのゲイン計算回路である。

　　条件はＯＰ　ＡＭＰのＩＮ＋－端子間電圧が０であることである。

Ｂ３＝Ｂ４

である。これはＲ４に関係がない。

　　ただここで問題となるのはＯＰＡＭＰのループゲインが、

　　Ｒ４／（Ｒ１／／Ｒ２＋Ｒ１／／Ｒ３＋Ｒ４）

倍に小さくなってしまうことである。つまり、あまりＲ４を小さくすると精度が落ちてくるので注意である。

■参考

オペアンプＯＰＡＭＰの同相電圧ゲインのモデル(CMRR測定のために)

■詳細な検討は

オペアンプの特性(問題点)調査