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オペアンプの使い方

お世話になります。 uPC358を添付の回路図で動作させると、R1=1kΩのときOUT端子は約1Vになりました。 これは、オペアンプ(uPC358)の特性上、当然の結果なのでしょうか? また、このような使い方は間違っているのでしょうか?(このまま使い続けると不具合発生の可能性もありますでしょうか?) 添付の回路図では目的が分からないと思いますが、情報をお持ちの方、アドバイスをお願い致します。
uPC358.pdf
  • uPC358のデータシートを調べていないので間違っているかもしれませんが、オペアンプの入力や出力の下限に達しているのではないでしょうか?

    uPC358のデータシートを入手して入出力範囲を調べてみてください。

    これを意図してこの出力ではないとすれば、たぶんオペアンプの使い方としては間違っています。

  • In reply to @chobichan:

    uPC358の電流(シンク)能力の上限に近付いているのかもしれません。

    R1=10kΩにしたら、0Vが出ますか?

    R1=1kΩの時は、オペアンプが15V/1kΩ=15mA程度の電流を吸い込まないと、出力が0Vにならないと思います。

  • In reply to @chobichan:

    @chobichan さん

    Higetakaさん

    ありがとうございます。

    R1=33kでも0.6Vくらいでした。

    ちなみに、R1=∞にするとOUT≒0Vになります。また、データシートはGNDレベルまで出力できるとあります。

    ちなみに、上記で言っている「このような使い方」というのは、「負帰還を掛けながらOUT端子に電流を吸い込ませる」ということです。

    添付の回路図では、オペアンプの+端子がGNDに接続されていますが、実際にはDA変換器に接続されています。

    ここで、DA変換出力を0Vにすると、OUT端子が0Vにならなかったもので、質問させて頂きました。

    意図した出力(例えば、添付の回路図で+端子に2V印加でOUT端子2V出力)であれば、間違った使い方ではない、と考えておきます。

  • In reply to あーばん:

    あーばんさん

    その動作は仕様ですね。

    オペアンプの構造的に、出力段にPNPトランジスタが入っているので、
    最低出力電圧はVbe分(約0.7Vくらい、温度・電流による)だけGND(マイナス電源)よりも高くなります。
    吸い込む電流が微弱(50uA未満)なら0V近くなりそうです。

  • In reply to Kirin:

    kirinさん

    ありがとうございます。

    OUT端子の下側にPchトランジスタがいたのでね。

    他のデータシートも含めて、添付頂いたような回路図を真剣に見たことがなかったので・・

    Q13が充分ONできる出力電圧なら数十mA吸い込めても、ONできない電圧でその電圧を意図したいとなれば僅かしか吸い込めないということですかね。

    お恥ずかしい限りです・・

  • In reply to あーばん:

    uPC358のデータシート(英語版)を見たら、OUTPUT SINK CURRENT LIMITのグラフがありました。15mAなら1Vで、50uAを下回ると出力電圧が急激に0V付近になっています。まさに仕様通りの動きですね。R1は1MΩ程度にできるなら、0V付近まで出せそうですね。

  • In reply to Higetaka:

    ★DACの出力バッファということですよね。R1は必要なんですか?

    ★358は片電源で0V出力できるのがウリですから、ほとんどのメーカのデータシートにシンク能力のグラフは記載されていると思います。Q13のVbe分とQ12のVsat以上でQ13が、以下で50uAの定電流が電流を吸い込むことになります。現実の50uA定電流源はNPNトランジスタによるカレントミラー回路なのでピンチオフ電圧の0.1~0.2Vまでしか下がりません。

    ★パイポーラトランジスタなのでPchではなくてPNPトランジスタですね。

  • In reply to kijo:

    Higetakaさん

    kijoさん

    ありがとうございます。

    お二方がご指摘されているグラフを確認しました。先日チョコさんにご紹介頂いたFAQ動画をいくつかみました。その中にドキュメントに関する動画もあって、そのなかで「お客様からの技術的な問い合わせの答えがこの中にあることが多く・・・」という説明がありました。せっかくみたのに学習できなかったようです・・

    >DACの出力バッファということですよね。R1は必要なんですか?

    必要です。目的は電圧のかさ上げといえば、なんとなく想像できますでしょうか。作成した回路図をご覧頂ければご理解頂けると思いますが、お金をもらいながら作成したものなので・・

    >パイポーラトランジスタなのでPchではなくてPNPトランジスタですね。

    はい、ご指摘の通りです。自分のなかでPchもPNPも同じになってました。間違いを指摘されると恥ずかしいものですが、ありがたいことでもあります。

    今後とも宜しくお願いいたします。

  • In reply to あーばん:

     0V付近をちゃんと出したいなら、R1をグランドとの間につなぐべきでは無いでしょうか。

     358はクロスオーバー歪と言うのが有るので、uPC842の方が良いと思います。

     でも uPC842 は生産中止のようですね。

  • In reply to リカルド:

    リカルドさん

    ありがとうございます。

    0V付近の出力が必須ならあれこれ真剣に考えるところですが、今回はその必要がありません。

    昨日は、0V出力でも10mA程度吸い込めると思い込んでいて、その結果が実測と異なっていた為思わず質問してしました。

    その答えは、データシートに記載されていたわけですが・・

    本番の回路では5mA程度を吸い込む必要がありますので、OUTの出力が最小1V程度になるように使うつもりです。

  • In reply to あーばん:

    DAC+uPC356がお客様装着のオプションで、有り無しを自動判定するなら無視可能な1MプルアップでOKです。0V~13.5Vならオプションあり、15Vならオプションなしです。

    15V単電源uPC356の入出力範囲はともに0V~13.5Vです。ボルテージフォロアで0V~13.5V入力ならR1が無くても狙い通りに0V~13.5Vを出力できます。13.5V~15.0Vを入力すると初段の差動増幅回路が動作しません。uPC358ではなく入出力フルレンジ(レール・ツー・レール)オペアンプが必要なのでは?残念ながらルネサスには15V単電源入出力フルレンジオペアンプが無いようです。秋月HPでチェックするとLMC662CNとか。

    添付回路図とは異なる3倍非反転アンプで0~5V入力で0~15V出力を狙ってますか?入力範囲はOKです。しかし、出力が13.5V以上だとQ6はオフするのでR1のみが電流源になります。50uAの定電流があるので、1KΩなら14.95V(15-1KΩ*50uA)~1Vが出力範囲です。1MΩなら-35V(15-1MΩ*50uA)でおそらく0V~13.5Vが出力範囲です。uPC356でフルレンジ出力は無理です。

  • In reply to kijo:

    kijoさん

    ありがとうございます。

    ご推察の通り、0.数Vから5V入力の非反転アンプで、1.5~2倍程度で考えています。(まだ決めてません)

    従いまして、最大10V出力ですので、フルレンジ出力は不要と考えています。

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