ライター：mpcsp079さん（最終更新日時:2016/5/13）投稿日：2016/5/13
ＬＴ社のオーディオ用(？)低ノイズ、低歪のＯＰＡＭＰ、ＬＴ１０３７の回路と動作を調べた。
■データシート
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/100737fbs.pdf
LT1037 - 低ノイズ、高速、高精度オペアンプ
特長
保証ノイズ：10Hz で4.5nV/√Hz
保証ノイズ：1kHz で3.8nV/√Hz
ノイズ：0.1Hz～10Hz で60nVp-p（標準）
保証電圧利得：RL = 2kで7,000,000（最小）
保証電圧利得：RL = 600Ωで3,000,000（最小）
保証オフセット電圧：25μV（最大）
保証温度ドリフト：0.6μV/℃（最大）
保証スルーレート：11V/μs（最小）（LT1037）
保証CMRR：117dB（最小）
概要
LT1007/LT1037シリーズは、(400Ω抵抗のノイズよりも低い)2.5nV/√Hzの広帯域ノイズ、2Hzの1/fコーナー周波数、60nVp-pの0.1Hz～10Hzノイズといった、今日モノリシック・オペアンプに対して達成可能な最小のノイズを実現します。このような低ノイズに加え、10μVのオフセット電圧、0.2μV/℃のドリフト、130dBの同相および電源除去比、5以上の閉ループ利得で安定する非補償のLT1037における60MHzの利得帯域幅積などの卓越した高精度および高速仕様を実現しています。
LT1007/LT1037の電圧利得はきわめて高く、±10Vに2kΩの負荷をドライブする場合は20,000,000、600Ωの負荷をドライブする場合は12,000,000です。
デバイスの設計、製造プロセス、テストでは、各種の主要パラメータの全体の分布を最適化することに重点が置かれました。その結果、最も低コストのグレード（LT1007CおよびLT1037C）でも、同等グレードの競合アンプと比べて格段に優れた仕様を実現します。
下図に示す正弦波発生器アプリケーションは、LT1037の低ノイズおよび低歪み特性を活かしたものです。
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■全体像
図１ 等価回路図
図２ オープンループｆ特
カンパッケージ
図３ パッケージ
■ブロック図
図３をブロック図にしたものが図４である。ここで注意は、Ａ２は負帰還されていない。正帰還、もしくはフィードフォーワード動作である。
図４ ブロック図（ＲＡはＱ２３のＢ－Ｅ間抵抗）
図にはＡ１，Ａ２，Ａ３のトランスコンダクタンスをＩｃから割り出して書き込んである。図４をさらに簡略化したものが図５である。
図５ 簡略ブロック図（ＲＡはＱ２３のＢ－Ｅ間抵抗）
■細部の検討
図６ Ａ１のＯＵＴ部分の等価変換
図４を図６により、書き直し図７に示す。
図７ さらにわかりやすく書いてみた
図７のＡ２部分の説明が図８である。
図８ Ａ２の動作
この図で、ｅ１，ｅ２とｖｏの関係は、
ｖｏ＝ー（ｅ１－ｅ２）（Ｒ２／Ｒ１）＋ｖ２
となる。図７で、Ａ２，Ａ３の回路で考えると、
ｉ１＝－（（ｖ＋）－（ｖ－））＊Ｇｍ１
ｉ２＝（（ｖ＋）－（ｖ－））＊Ｇｍ１
であり、また、
ｖｏ＝ー（ｉ１＊Ｒ１－ｉ２＊Ｒ２）（Ｚ３／Ｒ１）＋ｉ２＊Ｒ２
であるから、ｉ１，ｉ２に上の式からｖ＋．ｖ－を代入すれば、
ｖｏ＝Ｋ＊（（ｖ＋）－（ｖ－））
の形になっていてｖ＋とｖ－の差動増幅になっていることがわかる。
ここで、Ａ３の動作を図９で調べる。
図９ Ａ３の動作
ｉ＝ｖｉ／ＲＡ＋（ｖｉ－ｖｏ）／Ｚ
（ｖｉ－ｖｏ）／Ｚ－ｖｉ＊Ｇｍ＝ｖｏ／ＲＬ
ｉ＋ｖｏ／Ｚ＝ｖｉ／ＲＡ＋ｖｉ／Ｚ
ｉ＋ｖｏ／Ｚ＝ｖｉ（１／ＲＡ＋１／Ｚ）
ｖｉ＝（ｉ＋ｖｏ／Ｚ）／（１／ＲＡ＋１／Ｚ）
Ｚａ＝１／（１／ＲＡ＋１／Ｚ）
として、
ｖｉ＝（ｉ＋ｖｏ／Ｚ）Ｚａ
（（ｉ＋ｖｏ／Ｚ）Ｚａ－ｖｏ）／Ｚ－（ｉ＋ｖｏ／Ｚ）Ｚａ＊Ｇｍ＝ｖｏ／ＲＬ
ｖｏ／ＲＬ
＝ｉＺａ／Ｚ＋ｖｏＺａ／Ｚ＾２－ｖｏ／Ｚ－ｉ＊Ｚａ＊ＧｍーｖｏＺａ＊Ｇｍ／Ｚ
ｖｏ（Ｚａ／Ｚ＾２－１／ＺーＺａ＊Ｇｍ／Ｚ－１／ＲＬ）
＝ｉ（－Ｚａ／Ｚ＋Ｚａ＊Ｇｍ）
ｖｏ／ｉ＝（－Ｚａ／Ｚ＋Ｚａ＊Ｇｍ）／
（Ｚａ／Ｚ＾２－１／ＺーＺａ＊Ｇｍ／Ｚ－１／ＲＬ）
ここで、条件（Ｇｍ大）を満たせば、
ｖｏ／ｉ≒ーＺ
となる。
もし、Ａ２の使い方のように正帰還であるとすればどうなるか。Ａ３のＩＮ端子が仮想接地であるとすれば、
ＲＬ－－＞０
なので、
ｉｏ＝ｖｏ／ＲＬ
－Ｇｍ２－－＞Ｇｍ２（正帰還）
として、
ｉｏ／ｉ＝ｖｏ／ｉ＝（－Ｚａ／ＺーＺａ＊Ｇｍ２）／
（ＲＬ＊Ｚａ／Ｚ＾２－ＲＬ／Ｚ＋ＲＬ＊Ｚａ＊Ｇｍ２／Ｚ－１）
＝Ｚａ／Ｚ＋Ｚａ＊Ｇｍ２
＝Ｚａ（１／Ｚ＋Ｇｍ２）
＝Ｚａ＊Ｇｍ２ｚ
ここで、Ｚａ／Ｚはフィードフォーワードの項である。Ｇｍ２は１／Ｚだけ増えたことと等価である。この電流は周波数が上がるにつれて上がるので位相補償になるのかもしれない。この場合、１０ＭＨｚくらいまで、等価Ｇｍ２ｚは低域から２０ｄＢ／ｄｅｃで上昇する。低域のゲインはＡ２（Ｇｍ２）が受けもつ。
また、正帰還による発振は振り切れだから、全体のＮＦＢにおいては問題ない。開ループ伝達関数、
Ｄ／（ｓ－ａ）
による閉ループ伝達関数は、
Ｄ／（ｓ－ａ）／（１＋ｋＤ／（ｓ－ａ））
＝Ｄ／（ｓ－ａ＋ｋＤ）
ここで、
ａ＜ｋＤ
なら安定である。
