NJU77903 高耐圧 高出力 入出力フルスイング CMOS オペアンプ ■ 概要 NJU77903 は高出力可能な 40V 耐圧 入出力フルスイングオペアンプです。 従来の外付けパワートランジスタを必要としていた高出力用途に最適です。 また、RF ノイズ耐性に優れています。 ■外形 ■ 特徴 NJU77903DL3 ● 高出力電流 ：±100mA typ. (200mApp typ.) (TO252-5) ● 動作温度範囲 ：Topr= -40ºC to +125ºC ● 入出力フルスイング特性 ● 高 RF ノイズ耐性 ● 動作電圧 ：6.8V to 36V ● 消費電流 ：9.5mA typ. ● 電圧利得 ：100dB typ. ● 入力バイアス電流 ：1pA typ. ● スルーレート ：3.5V/μs typ. ● ユニティゲイン周波数 ：1.5MHz typ. ● サーマルシャットダウン回路内蔵 ● カレントリミット回路内蔵（NJW77903KW2 は外付け抵抗でリミット値調整可能） ● 外形 ：TO252-5、ESON8-W2 NJU77903KW2 (ESON8-W2) ■ アプリケーション ● レゾルバドライブ ● モータードライブ ● スピーカードライブ ● 半導体テスター ● リニアパワーブースター ■ 端子配列 NJU77903KW2 (ESON8-W2) NJU77903DL3 (TO252-5) [ TOP VIEW ] [ TOP VIEW ] PAD 1 1 2 3 4 5 2 + 3 V OUTPUT V -INPUT +INPUT 4 5 [ BOTTOM VIEW ] 1 8 8 2 7 7 3 6 6 4 5 5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 PAD 3 4 NC OUTPUT V -INPUT +INPUT LIM2（出力シンク電流 カレントリミット値 調整端子） LIM1（出力ソース電流 カレントリミット値 調整端子） + V NC 端子とパッケージ底面の PAD は、いずれも IC の V－ 端子と同電位になるように最短の経路で接続してください。 Ver.01 -1- NJU77903 ■ 絶対最大定格 (指定無き場合には Ta=25˚C) 項目 記号 電源電圧 V -V 差動入力電圧 （注 1） VID ±36 入力電圧 （注 2） VIN V - 0.3 to V + 0.3 V mA + 定格 単位 40 V - - V + 入力電流 IIN ±10（注 3） 出力印加電圧 （注 4） VO V - 0.3 to V + 0.3 - 消費電力 （注 9） + V (2-layer / 4-layer) TO252-5 ESON8-W2 動作温度範囲 保存温度範囲 PD 1190（注 5）/ 3125（注 6） mW Topr Tstg 640（注 7）/ 2080（注 8） -40 to +125 -55 to +150 °C °C （注 1）差動入力電圧は+INPUT 端子と-INPUT 端子の電位差です。 （注 2）入力端子に印加可能な電圧範囲です。 オペアンプとして正常に動作する範囲は電気的特性の同相入力電圧範囲になります。 （注 3）入力電圧が電源電圧を超える場合は、制限抵抗を用いて入力電流を 10mA 以下に抑えてください （注 4）出力端子に印加可能な電圧範囲です。 2 （注 5）76.2 x 114.3 x 1.6mm(EIA/JEDEC 規格サイズ、2 層、FR-4)基板実装時、且つ銅箔面積 100mm （注 6）76.2 x 114.3 x 1.6mm(EIA/JEDEC 規格サイズ、4 層、FR-4)基板実装時 (4 層内箔面積: 74.2 74.2mm、JEDEC standard JESD51-5 に準拠しサーマルビアホールを適用) （注 7）基板実装時 101.5×114.5×1.6mm (2 層 FR-4)で EIA/JEDEC 規格サイズ、且つ Exposed Pad 使用 （注 8）基板実装時 101.5×114.5×1.6mm (4 層 FR-4)で EIA/JEDEC 規格サイズ、且つ Exposed Pad 使用 (4 層基板内箔：99.5×99.5mm、JEDEC 規格 JESD51-5 に基づき、基板にサーマルビアホールを適用) （注 9）Ta>25ºC で使用する場合、その値は 1ºC につき PD/(Tstg(MAX)-25)[mW/ºC]の割合で減少します。 下の図１を参照してください。 （注 10）NC 端子とパッケージ底面の PAD は、いずれも IC の V－ 端子と同電位になるように最短の経路で接続してください。 消費電力 PD [mW] 3500 3000 TO252-5 (4-layer) 2500 ESON8-W2 (4-layer) 2000 TO252-5 (2-layer) 1500 1000 500 ESON8-W2 (2-layer) 0 0 25 50 75 100 周囲温度 Ta [ºC] 125 150 図１：消費電力 - 周囲温度特性 ■ 推奨動作電圧 (Ta=25˚C) 項目 電源電圧 -2- 記号 + - V -V 値 単位 +6.8 to +36 V Ver.01 NJU77903 ■ 電気的特性 + （指定なき場合, V = +12V, V = 0V, VIC = +6V, RL=10kΩ, Ta=25ºC） 項目 記号 条件 最小 標準 最大 記号 入力特性 入力オフセット電圧 VIO 入力オフセット電圧ドリフト ΔVio/ΔT RS=50Ω - 1 6 mV Ta = -40ºC to 125ºC - 20 - µV/ºC 入力バイアス電流 IB - 1 - pA 入力オフセット電流 IIO - 1 - pA + 電圧利得 AV VO=1V to 11V, RL=10kΩ to V /2 80 100 - dB 同相信号除去比 CMR VIC=0V to 6V, VIC=6V to 12V 55 75 - dB 同相入力電圧範囲 VICM CMR≧55dB 0 - 12 V RL=10kΩ to V /2 11.97 11.99 - V Isource=100mA 出力特性 + VOH 最大出力電圧 出力ソース電流リミット２ 出力シンク電流リミット１ 出力シンク電流リミット２ 11.65 - V - 0.01 0.03 V Isink=100mA - 0.35 0.6 V 250 375 495 mA 0 50 150 mA 200 375 545 mA 端子 LIM2=V （図 2-2 参照） NJU77903KW2 のみ 0 40 120 mA No Signal, RL=OPEN - 9.5 12.5 mA 70 85 - dB + - 1.5 - MHz + - 75 - deg 2.5 3.5 - V/µs + VOL 出力ソース電流リミット１ 11.4 RL=10kΩ to V /2 ISOURCELIM1 [ NJU77903DL3 ] ： LIM1 端子条件無し [ NJU77903KW2 ] ： 端子 LIM1=OPEN （図 2-1 参照） + ISOURCELIM2 ISINKLIM1 端子 LIM1=V （図 2-1 参照） NJU77903KW2 のみ [ NJU77903DL3 ] ： LIM2 端子条件無し [ NJU77903KW2 ] ： 端子 LIM2=OPEN （図 2-2 参照） - ISINKLIM2 電源特性 消費電流 IDD 電源電圧変動除去比 SVR + V = 6.8V to 36V ダイナミック特性 AC 特性 ユニティゲイン周波数 fT RL=10kΩ to V /2, CL=10pF 位相余裕 ΦM RL=10kΩ to V /2, CL=10pF + スルーレート （注 11） SR GV=0dB, RL=10kΩ to V /2, CL=10pF, Vin=4Vpp (4V to 8V) 入力換算雑音電圧 en f=10kHz, RS=50Ω - 50 - nV/√Hz GV=6dB, RF=10kΩ, RL=10kΩ, CL=10pF, Vo=2Vpp, f=10kHz - 0.03 - % ノイズ特性 全高調波歪率 THD （注 11）正または負のスルーレートの遅いほうの値を、スルーレート値とします。 Ver.01 -3- NJU77903 ■ 電気的特性 + （指定なき場合, V = +15V, V = -15V, VIC= 0V, RL=10kΩ, Ta=25ºC） 項目 記号 入力特性 入力オフセット電圧 入力オフセット電圧ドリフト 入力バイアス電流 入力オフセット電流 電圧利得 同相信号除去比 同相入力電圧範囲 出力特性 VIO ΔVio/ΔT IB IIO AV CMR VICM 条件 RS=50Ω Ta = -40ºC to 125ºC VO=-14V to +14V, RL=10kΩ to 0V VIC=-15V to 0V, VIC=0V to 15V CMR≧60dB + VOH 最大出力電圧 VOL ISOURCELIM1 出力ソース電流リミット１ 出力ソース電流リミット２ ISOURCELIM2 ISINKLIM1 出力シンク電流リミット１ 出力シンク電流リミット２ ISINKLIM2 RL=10kΩ to V /2 Isource=100mA + RL=10kΩ to V /2 Isink=100mA [ NJU77903DL3 ] ： LIM1 端子条件無し [ NJU77903KW2 ] ： 端子 LIM1=OPEN （図 2-1 参照） + 端子 LIM1=V （図 2-1 参照） NJU77903KW2 のみ [ NJU77903DL3 ] ： LIM2 端子条件無し [ NJU77903KW2 ] ： 端子 LIM2=OPEN （図 2-2 参照） 端子 LIM2=V （図 2-2 参照） NJU77903KW2 のみ 最小 標準 最大 記号 80 60 -15 2 20 1 1 100 80 - 8 15 mV µV/ºC pA pA dB dB V 14.97 14.45 - 14.99 14.70 -14.99 -14.70 -14.97 -14.45 V V V V - 400 - mA - 60 - mA - 400 - mA - 30 - mA - 12 16 mA 電源特性 消費電流 ダイナミック特性 AC 特性 ユニティゲイン周波数 位相余裕 スルーレート （注 12） ノイズ特性 入力換算雑音電圧 IDD No Signal, RL=OPEN fT ΦM RL=10kΩ to V /2, CL=10pF + RL=10kΩ to V /2, CL=10pF + GV=0dB, RL=10kΩ to V /2, CL=10pF, Vin=4Vpp (-2V to +2V) - 2 70 - MHz deg - 4 - V/µs f=10kHz, RS=50Ω GV=6dB, RF=10kΩ, RL=10kΩ, CL=10pF, Vo=2Vpp, f=10kHz - 50 - nV/√Hz - 0.03 - % SR en THD 全高調波歪 + (注 12) 正または負のスルーレートの遅いほうの値を、スルーレート値とします。 ■ 出力電流リミット調整回路図 1 2 8 7 3 6 4 5 V+ RLIM1 LIM1 RLIM1=0Ω to OPEN 図 2−1：出力ソース電流リミットの調整 -4- V - 1 8 2 7 3 6 LIM2 4 5 RLIM2=0Ω to OPEN RLIM2 図 2−2：出力シンク電流リミットの調整 Ver.01 NJU77903 ■特性例 消費電流 対 電源電圧 特性例 (周囲温度) 消費電流 対 周囲温度 特性例 AV=0dB, RL=OPEN, V-=0V 20 20 18 18 Ta=125ºC 14 16 Ta=85ºC 消費電流 [mA] 消費電流 [mA] 16 Ta=25ºC 12 10 8 6 14 + 10 8 + - V /V =12V/0V 4 2 2 0 V+/V-=6.8V/0V 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 -50 -25 0 + 電源電圧 V [V] 入力オフセット電圧 対 電源電圧 特性例 AV=0dB, V =0V 10 100 125 150 (電源電圧) AV=0dB 10 8 8 Ta=125ºC 6 4 Ta=25ºC 入力オフセット電圧 [mV] 入力オフセット電圧 [mV] 25 50 75 周囲温度 [ºC] 入力オフセット電圧 対 周囲温度 特性例 (周囲温度) - Ta=85ºC 2 0 -2 -4 Ta=-40ºC -6 -8 6 4 + - V /V =30V/0V 2 0 -2 V+/V-=12V/0V V+/V-=6.8V/0V -4 -6 -8 -10 -10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 電源電圧 V [V] -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 入力オフセット電圧 対 同相入力電圧 特性例 入力オフセット電圧 対 同相入力電圧 特性例 + + - + V /V =±6V 15 100 125 150 - V /V =±15V 15 12 9 入力オフセット電圧 [mV] 12 入力オフセット電圧 [mV] - V /V =30V/0V 12 6 Ta=-40ºC 4 Ta=-40℃ 6 Ta=25℃ Ta=125℃ 3 0 -3 -6 -9 -12 9 Ta=-40℃ 6 Ta=25℃ Ta=125℃ 3 0 -3 -6 -9 -12 -15 -15 -8 Ver.01 (電源電圧) AV=0dB, RL=OPEN -6 -4 -2 0 2 同相入力電圧 [V] 4 6 8 -16 -12 -8 -4 0 4 同相入力電圧 [V] 8 12 16 -5- NJU77903 入力オフセット電圧 対 出力電流 特性例 入力オフセット電圧 対 出力電流 特性例 V+/V-=±6V + - V /V =±15V 30 30 出力ソース電流 出力ソース電流 20 入力オフセット電圧 [mV] 入力オフセット電圧 [mV] 20 Ta=- 40℃ 10 Ta=25℃ 0 出力シンク電流 -10 Ta=50℃ Ta=85℃ -20 Ta=-40℃ Ta=25℃ 10 0 出力シンク電流 -10 Ta=50℃ -20 Ta=125℃ Ta=85℃ Ta=125℃ -30 -30 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 -250 -200 -150 -100 -50 100 150 200 250 出力電流 [mA] - V =6.8V to 36V , V =0V 120 50 100 150 200 250 電源電圧変動除去比 対 周波数 特性例 電源電圧変動除去比 対 周囲温度 特性例 + 0 出力電流 [mA] 100 V+/V-=12V/0V , VIN:2VPP, GV=40dB, RS=1kΩ, RF=100kΩ, Ta=25ºC 電源電圧変動除去比 [dB] 電源電圧変動除去比 [dB] 90 100 80 60 40 20 80 ‐ V 70 60 50 40 V + 30 20 10 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 0 100 1k 10k 100k 周波数 [Hz] 電源電圧変動除去比 対 周波数 特性例 100 V+/V-=30V/0V, VIN:2VPP, GV=40dB, RS=1kΩ, RF=100kΩ, Ta=25ºC 電源電圧変動除去比 [dB] 90 80 V ‐ 70 60 50 + V 40 30 20 10 0 100 1k 10k 100k 周波数 [Hz] -6- Ver.01 NJU77903 同相信号除去比 対 周囲温度 特性例 + 同相信号除去比 対 周囲温度 特性例 - + V /V =±6V 120 100 - V /V =±15V 120 VICM=-15 to 0V 100 VICM=0 to 15V 同相信号除去比 [dB] 同相信号除去比 [dB] VICM=-6 to 0V VICM=0 to 6V 80 60 40 20 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 同相信号除去比 対 周波数 特性例 同相信号除去比 対 周波数 特性例 V+/V-=±15V, VIN=3VPP, GV=40dB, RS=1kΩ, RF=100kΩ, Ta=25ºC 100 90 90 80 80 70 60 50 40 30 70 60 50 40 30 20 20 10 10 0 100 1k 10k 0 100 100k 最大出力電圧 対 出力ソース電流 特性例 最大出力電圧 対 出力ソース電流 特性例 - + 30 11.8 29.8 11.6 29.6 最大出力電圧 [V] 12 Ta=-40℃ 11.2 Ta=25℃ 11 Ta=85℃ Ta=125℃ 10.8 10k 周波数 [Hz] + 11.4 1k 周波数 [Hz] V /V =12V/0V 10.6 - Ta=-40℃ 29.2 Ta=25℃ 29 Ta=85℃ Ta=125℃ 28.8 28.6 28.4 10.2 28.2 10 100k V /V =30V/0V 29.4 10.4 28 0 Ver.01 -25 V+/V-=±6V, VIN=3VPP, GV=40dB, RS=1kΩ, RF=100kΩ, Ta=25ºC 同相信号除去比 [dB] 同相信号除去比 [dB] 40 0 -50 最大出力電圧 [V] 60 20 0 100 80 50 100 150 出力ソース電流 [mA] 200 0 50 100 150 出力ソース電流 [mA] 200 -7- NJU77903 最大出力電圧 対 出力シンク電流 特性例 + 最大出力電圧 対 出力シンク電流 特性例 - + V /V =12V/0V 2 1.8 1.8 1.6 1.6 最大出力電圧 [V] 最大出力電圧 [V] 1.4 Ta=125℃ 1.2 Ta=85℃ 1 Ta=25℃ 0.8 Ta=-40℃ 0.6 Ta=125℃ 1.2 Ta=85℃ 1 Ta=25℃ 0.8 Ta=-40℃ 0.6 0.4 0.2 0.2 0 0 50 100 150 出力シンク電流 [mA] 入力バイアス電流 対 周囲温度 特性例 200 0 + 200 - V /V =±15V 1n (電源電圧) VICM=0V 10n 入力オフセット電流 [A] 10n 50 100 150 出力シンク電流 [mA] 入力オフセット電流 対 周囲温度 特性例 (電源電圧) VICM=0V 100n 入力バイアス電流 [A] 1.4 0.4 0 - V /V =30V/0V 2 1n V+/V-=±15V 100p 100p + 10p - V /V =±6V 10p + - V /V =±6V 1p -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 過渡応答 特性例 100 125 150 2 0 8 -2 6 入力電圧 [V] 8 60 Ta=25ºC -4 Ta=85ºC Ta=125ºC 2 4 -6 出力電圧 -4 -1 -8- 0 1 2 3 4 5 時間 [usec] 6 7 8 9 4 100 125 150 (周囲温度) 0 0 -10 -2 -12 -4 4 入力電圧 4 2 2 0 0 -2 Ta=25ºC -4 85ºC -40ºC 125ºC 2 2 -8 0 出力電圧 [V] 10 出力電圧 [V] 2 Ta=-40ºC 25 50 75 周囲温度 [ºC] V+/V-±15V, VIN4VP-P, f=100kHz PulseEdge=10nsec, Gv=0dB, CL=10p, RL=10k 12 4 104 -2 0 過渡応答 特性例 入力電圧 4 -25 (周囲温度) V+/V-±6V, VIN4VP-P, f=100kHz PulseEdge=10nsec, Gv=0dB, CL=10p, RL=10k 12 -50 4-6 入力電圧 [V] 1p 2-8 0-10 出力電圧 -12 -1 0 1 2 3 4 5 時間 [usec] 6 7 8 9 Ver.01 NJU77903 6 スルーレート 対 周囲温度 特性例 スルーレート 対 周囲温度 特性例 V+/V-±6V, VIN4VP-P, f=100kHz PulseEdge=10nsec, Gv=0dB, CL=10p, RL=10k V+/V-±15V, VIN4VP-P, f=100kHz PulseEdge=10nsec, Gv=0dB, CL=10p, RL=10k 6 Rise 5 Rise スルーレート [V/usec] スルーレート [V/usec] 5 4 3 Fall 2 1 Fall 3 2 1 0 0 -50 -25 160 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 電圧利得 対 周囲温度 特性例 電圧利得 対 周囲温度 特性例 V+/V-=±6V, VO=-5V to 5V, RL=10kΩ V+/V-=±15V, VO=-14V to 14V, RL=10kΩ 160 140 140 120 120 電圧利得 [dB] 電圧利得 [dB] 4 100 80 60 100 80 60 40 40 20 20 0 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 入力換算雑音電圧 対 周波数 特性例 RF=2KΩ, RG=20Ω, Ta=25ºC 入力換算雑音電圧 [nV/Hz] 10000 V+/V-=30V/0V 1000 100 V+/V-=12V/0V 10 1 1 Ver.01 10 100 1k 周波数 [Hz] 10k 100k -9- NJU77903 25℃ 85℃ 125℃ 利得 20 電圧利得 [dB] -40℃ 10 135 30 90 20 45 位相 0 0 10M 10 45 位相 0 0 -90 -135 -30 -135 -180 100M -40 1k ユニティゲイン周波数 [MHz] ユニティゲイン周波数 [MHz] CL=1nF 2.0 1.5 CL=10nF 0.5 0.0 90 -30 0 30 60 90 周囲温度 [ºC] 120 2.5 -180 100M CL=10pF CL=1nF 2.0 1.5 CL=10nF 1.0 0.5 150 -60 120 位相余裕 対 負荷容量 特性例 90 70 70 Ta=25℃ Ta=-40℃ 40 30 30 60 90 周囲温度 [ºC] V+/V-=±15V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB, 80 50 0 位相余裕 対 負荷容量 特性例 80 60 -30 V+/V-=±6V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB 位相余裕 [deg] 位相余裕 [deg] 10M 0.0 -60 Ta=125℃ 20 50 Ta=-40℃ Ta=125℃ 40 Ta=25℃ 30 20 10 0 0 -10 150 60 10 -10 10p - 10 - 100k 1M 周波数 [Hz] V+/V-=±15V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB 3.0 2.5 1.0 10k ユニティゲイン周波数 対 負荷容量 特性例 V+/V-=±6V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB CL=10pF 135 90 ユニティゲイン周波数 対 負荷容量 特性例 3.0 125℃ 利得 -20 -30 100k 1M 周波数 [Hz] 85℃ 180 -90 -20 10k 25℃ -45 -45 1k -40℃ -10 -10 -40 (周囲温度) V+/V-=±15V, Gv=20dB, VIN=-30dBm, RL=10kΩ, CL=10pF 100p 1n 負荷容量 [F] 10n 10p 100p 1n 負荷容量 [F] 10n Ver.01 位相 [deg] 30 180 40 電圧利得 [dB] 40 閉ループ電圧利得 対 周波数 特性例 (周囲温度) V+/V-=±6V, Gv=20dB, VIN=-30dBm, RL=10kΩ, CL=10pF 位相 [deg] 閉ループ電圧利得 対 周波数 特性例 NJU77903 90 位相余裕 対 温度特性例 位相余裕 対 温度特性例 V+/V-=±6V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB V+/V-=±15V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB 90 80 80 70 CL=10pF 60 位相余裕 [deg] 位相余裕 [deg] 70 50 40 CL=10nF 30 CL=1nF 20 30 CL=1nF CL=10nF 20 0 0 -10 40 -30 0 30 60 90 周囲温度 [ºC] 120 150 -60 -30 0 120 利得余裕 対 負荷容量特性例 利得余裕 対 負荷容量特性例 V+/V-=±15V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB 40 150 35 30 30 Ta=125℃ 25 利得余裕 [dB] 25 20 15 Ta=-40℃ 10 5 Ta=125℃ 20 15 Ta=-40℃ 10 Ta=25℃ 5 0 0 Ta=25℃ -5 -5 -10 -10 10p 50 100p 1n 負荷容量 [F] 10n 10p 100p 1n 負荷容量 [F] 10n 利得余裕 対 温度特性例 利得余裕 対 温度特性例 V+/V-=±6V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB V+/V-=±15V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB 50 40 40 利得余裕 [dB] CL=10pF 30 CL=1nF 20 10 CL=10pF 30 10 CL=10nF 0 -10 CL=1nF 20 CL=10nF 0 -10 -60 Ver.01 30 60 90 周囲温度 [ºC] V+/V-=±6V, RL=10kΩ, VIN=-30dBm, Gv=20dB, 35 利得余裕 [dB] 40 10 -60 利得余裕 [dB] 50 10 -10 CL=10pF 60 -30 0 30 60 90 周囲温度 [ºC] 120 150 -60 -30 0 30 60 90 周囲温度 [ºC] 120 150 - 11 - NJU77903 全高調波歪率 対 出力電力 特性例 V+/V-=±15V, GV=20dB, RF=9.1kΩ, RS=1kΩ, Ta=25ºC 10 全高調波歪率 + ノイズ [%] 全高調波歪率 + ノイズ [%] 10 全高調波歪率 対 出力電力 特性例 V+/V-=±6V, GV=20dB, RF=9.1kΩ, RS=1kΩ, Ta=25ºC 1 f=10kHz 0.1 0.01 1 f=10kHz 0.1 0.01 f=1kHz f=1kHz f=100Hz f=100Hz 0.001 0.01 100 0.1 1 出力電力 [mW] 0.1 1 出力電力 [mW] 10 全高調波歪率 対 出力電圧 特性例 全高調波歪率 対 出力電圧 特性例 V+/V-=±6V, GV=20dB, RF=9.1kΩ, RS=1kΩ, Ta=25ºC V+/V-=±15V, GV=20dB, RF=9.1kΩ, RS=1kΩ, Ta=25ºC 10 全高調波歪率 + ノイズ [%] 10 全高調波歪率 + ノイズ [%] 0.001 0.01 10 f=10kHz 1 0.1 0.01 1 f=10kHz 0.1 0.01 f=1kHz f=1kHz f=100Hz f=100Hz 0.001 0.1 100 0.001 1 10 出力電圧 [Vpp] 100 0.1 1 10 出力電圧 [Vpp] 100 サーマルシャットダウン温度 対 電源電圧 特性例 - V =0V 220 ジャンクション温度 [ºC] 200 シャットダウン温度 180 160 140 復帰温度 120 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 + 電源電圧 V [V] - 12 - Ver.01 NJU77903 出力ソース電流 リミット値 対 電源電圧 出力シンク電流 リミット値 対 電源電圧 - 1000 Ta=25ºC, RL=1Ω,V =0V 1000 900 出力シンク電流 リミット値 [mA] 出力ソース電流 リミット値 [mA] - Ta=25ºC, RL=1Ω,V =0V 800 700 600 500 400 300 200 100 0 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 + 30 35 出力シンク電流 リミット値 対 周囲温度 - + V /V =12V/0V, RL=1Ω 40 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 - V /V =12V/0V, RL=1Ω 1000 出力シンク電流 リミット値 [mA] 出力ソース電流 リミット値 [mA] 25 + 出力ソース電流 リミット値 対 周囲温度 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 出力ソース電流 リミット値 対 周囲温度 + -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] + 出力シンク電流 リミット値 [mA] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 - V /V =30V/0V, RL=1Ω 1000 900 100 125 150 出力シンク電流 リミット値 対 周囲温度 - V /V =30V/0V, RL=1Ω 1000 出力ソース電流 リミット値 [mA] 20 電源電圧 V [V] + 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 -50 Ver.01 15 電源電圧 V [V] -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 - 13 - NJU77903 出力ソース電流 リミット値 対 調整端子抵抗値 400 350 300 250 200 150 1 NC 8 OUT 2 100 V 50 7 V+ LIM1 6 LIM2 3 - INM 4 5 INP 0 400 350 300 250 200 100 1 8 V+ OUT 2 7 LIM1 V- 6 3 INM 4 50 20 40 60 抵抗値 [kΩ] 80 100 0 出力ソース電流 リミット値 対 調整端子抵抗値 LIM2 5 INP 出力シンク電流 リミット値 [mA] 350 300 250 200 NC 1 8 OUT 2 100 V 50 - 7 V+ LIM1 6 LIM2 3 INM 4 5 INP 0 40 60 抵抗値 [kΩ] 80 100 V+/V-=30V/0V, Ta=25ºC, RL=1Ω 400 400 150 20 出力シンク電流 リミット値 対 調整端子抵抗値 V+/V-=30V/0V, Ta=25ºC, RL=1Ω 450 出力ソース電流 リミット値 [mA] NC 150 0 0 350 300 250 200 150 NC 1 OUT 2 100 V 50 - 3 INM 4 8 V+ 7 LIM1 6 LIM2 5 INP 0 0 - 14 - V+/V-=12V/0V, Ta=25ºC, RL=1Ω 450 出力シンク電流 リミット値 [mA] 出力ソース電流 リミット値 [mA] 出力シンク電流 リミット値 対 調整端子抵抗値 V+/V-=12V/0V, Ta=25ºC, RL=1Ω 20 40 60 抵抗値 [kΩ] 80 100 0 20 40 60 抵抗値 [kΩ] 80 100 Ver.01 NJU77903 ■ アプリケーションノート NJU77903 は高出力可能な 40V 耐圧の入出力フルスイングオペアンプであり、外付けトランジスタなどのパワーブースタ ー無しで高出力電流を得ることができます。 このオペアンプを用いて高出力電流を扱うアプリケーションを設計するに際しては、内部損失による発熱を理解する事や、 サーマルシャットダウン、カレントリミット等の動作を把握することは、思いがけないトラブルを回避する方法の一つとして 有効です。 本アプリケーションノートは高出力オペアンプとしてご使用いただく際の参考として、以下の内容で構成されています。 ・ ・ ・ ・ ・ 内部損失の計算 サーマルシャットダウン カレントリミット レゾルバ信号出力回路 過大入力における対策 なお、本アプリケーションノートの記載内容は実際の動作を保証するものではございません。実際の動作は必ず実機にてご 確認ください。 Ver.01 - 15 - NJU77903 1. 内部損失の計算 NJU77903 の内部損失は接続される負荷によって異なります。本アプリケーションノートでは、抵抗負荷の場合とインダ + クタンス負荷の場合の内部損失を説明します。また、この章においては V を VDD として、V−を VSS と定義して計算します。 １．１ 抵抗負荷での内部損失 時間 0～π までと時間 π～2π までに分けて内部損失を考えます。 ■t=0～π まで 図 1.1 は時間 0～π までの NJU77903 の内部電流を、図 1.2 は出力電流と出力電圧の時間変化を示しています。 Io は出力電流、IA は NJU77903 の出力段以外に流れる電流です。ここで時間 0 から π までの内部損失は次式で表 されます。 1 PR1 V DD VSS I A V V DD VSS I A 1 V V DD VSS I A 2VDDVO VO R 2R 0 DD VO sin I O sin d VO sin VO sin d R 2 IO IO IOsinθ -IO R V SS 図 1.1 時間 0～π までの NJU77903 の内部電流 - 16 - 0 V DD IA DD VO -VO Vosinθ 0 π 2π 図 1.2 抵抗負荷での出力電流、出力電圧の時間変化 Ver.01 NJU77903 ■t=π～2π まで 一方、図 1.3 は時間 π から 2π までの NJU77903 の内部電流を表しており、このときの内部損失は次式で表されます。 PR 2 VDD VSS I A 1 1 2 V O 2 sin VSS I O sin d VDD VSS I A V VDD VSS I A 2VSSVO VO R 2R O sin VSS VO sin d R 2 ここで VDD=-VSS とすると、内部損失 PR は以下のように求められます。 2 2V V V PR VDD VSS I A DD O O R 2R IO IOsinθ VDD IA -IO IO VO Vosinθ R -VO VSS 図 1.3 時間 π～2π までの NJU77903 の内部電流 0 π 2π 図 1.4 抵抗負荷での出力電流、出力電圧の時間変化 ■使用実例 電源電圧 VDD/VSS=+6V/-6V、Vo=1Vpk、R=20Ω（Io=1Vpk/20Ω=50mApk=100mApp）、IA=1.5mA とすると 2 2V V V PR VDD VSS I A DD O O R 2R 1V 2 184mW 2 6V 1V 6V 6V 1.5mA 20 2 20 となります。また、電源電圧 VDD/VSS=+12V/0V、Vo=1Vpk、IA=1.5mA の場合でも抵抗 R=20Ω が中点の 6V に接地されてい れば、内部損失は同様に PR=184mW となります。 Ver.01 - 17 - NJU77903 １．２ インダクタンス負荷での内部損失 抵抗負荷の場合と同様に時間 0～π までと時間 π～2π までに分けて、インダクタンス負荷での内部損失を導出します。 ■t=0～π まで 図 1.5 は時間 0～π までの NJU77903 の内部電流を、図 1.7 は出力電流 と出力電圧の時間変化を示しています。インダクタンス負荷であるため出 力電流と出力電圧の位相が 90°違います。Io は出力電流、IA は NJU77903 の出力段以外に流れる電流です。ここで時間 0～π までの出力電流による 損失は次式で表されます。 V DD IA IO 1 PLO1 VDD VO cos I O sin VDD I O sin VO I O sin 2 2 L よって、時間 0～π までの内部損失は次式で表されます。 1 PL1 VDD VSS I A VDD VSS I A 2VDD I O 0 VDD I O sin d 1 0 VSS 1 VO I O sin 2d 2 図 1.5 時間 0～π までの NJU77903 の内部電流 ■t=π～2π まで 次に時間 t=π～2π での損失を考えます。このときの出力電流は図 1.6 に示すように NJU77903 に流れ込む方向に流れま す。したがって、出力電流によるオペアンプ内部での損失は、 1 PLO 2 VO cos VSS I O sin Vee I O sin VO I O sin 2 2 となります。同様に t=π～2π の間での内部損失を導出します。 PL 2 V DD V SS I A 1 2 Vee I O sin d 1 2 2V I 1 VO I O sin 2d V DD V SS I A SS O 2 ここで VDD=-VSS とすると、内部損失は以下のように表されます。 PL VDD VSS I A 2VDD I O IO IOsinθ VDD IA -IO VO IO L VSS 図 1.6 時間 π～2π までの NJU77903 の内部電流 - 18 - VOcos θ -VO 0 π 2π 図 1.7 インダクタンス負荷での出力電流、出力電圧の時間変化 Ver.01 NJU77903 ■使用実例 例えば、電源電圧 VDD/VSS=+6V/-6V、Io=50mApk(100mApp)、IA=1.5mA とすると PL VDD VSS I A 2VDD I O 6V 6V 1.5mA 2 6V 50 mA 209 mW となります。 単電源回路で内部損失を計算する場合、図 1.8 のように両電源回路に置き換えて考えます。したがって、電源電圧 VDD/VSS=+12V/0V、Io=50mApk(0mA センターで 100mApp)、IA=1.5mA の場合、 PL VDD VSS I A 2VDD I O 6V 6V 1.5mA 2 12V 2 50 mA 209 mW となります。 参考までに図 1.9 にインダクタンス負荷での内部損失の電源電圧依存性を示します。ただし電源電圧は単電源です。実使 用上では、内部損失がパッケージパワーPD 以下となる条件でご使用ください。 VDD /2 V DD L L VDD /2 -VDD /2 図 1.8 単電源回路と等価な両電源回路 内部損失の電源電圧依存性 インダクタンス負荷, IA=1.5mA 1400 Io=200mApp 1200 内部損失 [mW] 1000 Io=150mApp 800 Io=100mApp 600 Io=50mApp 400 200 0 0 5 10 15 20 25 電源電圧 [V] 30 35 40 図 1.9 インダクタンス負荷での内部損失の電源電圧依存性（電源電圧は単電源） Ver.01 - 19 - NJU77903 １．３ NJU77903 の出力段以外に流れる電流 NJU77903 の出力段以外に流れる電流 IA は図 1.10 の回路で計測できます。この計測結果を図 1.11、図 1.12 に示します。 V DD A IA Open V SS 図 1.10 出力段以外に流れる電流 IA を計測する回路 出力段以外の消費電流 対 電源電圧 特性例 AV=0dB, RL=OPEN 出力段以外の消費電流 [mA] 6 5 4 Ta=-40ºC 3 Ta=25ºC Ta=-55ºC 2 1 Ta=125ºC Ta=85ºC 0 0 5 10 15 20 25 電源電圧 [V] 30 35 40 図 1.11 出力段以外に流れる電流 IA の電源電圧特性例 出力段以外の消費電流 対 周囲温度 特性例 AV=0dB, RL=OPEN 出力段以外の消費電流 [mA] 6 5 4 V+=12V 3 + V =30V 2 1 V+=6.8V 0 -50 -25 0 25 50 75 周囲温度 [ºC] 100 125 150 図 1.12 出力段以外に流れる電流 IA の周囲温度特性例 - 20 - Ver.01 NJU77903 ２． サーマルシャットダウン NJU77903 はパッケージの放熱性を超える発熱、つまり内部損失がパッケージパワーPD を超えた場合に備えて、サーマル シャットダウン機能を有します。図 2.1 にサーマルシャットダウン温度、復帰温度の電源電圧特性例を示します。 例えば電源電圧 12V では、NJU77903 のジャンクション温度が約 175℃になったときサーマルシャットダウンが ON し、 出力電流をストップします。このとき NJU77903 の出力端子はハイインピーダンスであり、出力端子電位はオープン状態と 等価となります。もし、サーマルシャットダウン時の出力電圧を GND 電位にしたい場合は、出力端子と GND を抵抗で接 続してください。 出力電流がストップすることで NJU77903 自身のジャンクション温度が低下すると、NJU77903 は自動的に復帰し、再び 出力電流を流し始めます。このときの復帰温度は、電源電圧 12V において約 160℃です。 なお、サーマルシャットダウン機能はヒートシンクの代わりとなるものではありません。もしものオーバーロードに備えた 機能です。NJU77903 はジャンクション温度 Tj の絶対最大定格値 150℃以下でご使用ください。 サーマルシャットダウン温度 対 電源電圧 220 200 ジャンクション温度 [℃] シャットダウン温度 180 160 140 復帰温度 120 100 0 5 10 15 20 25 電源電圧 [V] 30 35 40 図 2.1 サーマルシャットダウン温度/復帰温度の電源電圧特性例 Ver.01 - 21 - NJU77903 ３. カレントリミット NJU77903 は地絡、天絡に備えてカレントリミット機能を備えます。図 3.1 は出力ソース電流、図 3.2 は出力シンク電流 のカレントリミット値の周囲温度特性例です。出力ソース電流、出力シンク電流ともに温度上昇に伴ってカレントリミット 値が引き下がる特性を有します。 出力ソース電流 リミット値 対 周囲温度 V DD =12V, R L =1Ω 1000 900 900 800 800 出力シンク電流 リミット値 [mA] 出力ソース電流 リミット値 [mA] 出力シンク電流 リミット値 対 周囲温度 V DD =12V, R L =1Ω 1000 700 600 500 400 300 200 100 700 600 500 400 300 200 100 0 0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 -50 -25 0 周囲温度 [℃] 25 50 75 100 125 150 周囲温度 [℃] 図 3.1 出力ソース電流のカレントリミット値の周囲温度特性例 図 3.2 出力シンク電流のカレントリミット値の周囲温度特性例 図 3.3 には t=0sec で地絡したときの出力ソース電流リミット値の時間変化を示しています。時間経過とともに出力ソース 電流リミット値が低下します。この低下は出力電流によって NJU77903 のジャンクション温度 Tj が上昇することでカレン トリミット値が引き下がるため生じます。使用温度範囲は超えますが、図 3.3 に示されるように Ta=150℃で地絡した場合、 ジャンクション温度 Tj がサーマルシャットダウン動作温度に到達し、一時的に出力電流が停止します（図 3.3 の t=55msec ～75msec）。ジャンクション温度 Tj がサーマルシャットダウンの復帰温度まで低下すると、再び出力電流を流し始めます （図 3.3 の t=75msec～100msec）。 過電流保護回路動作 V DD =12V, R L =1Ω 500 450 Ta =25℃ Ta=85℃ 出力ソース電流 [mA] 400 Ta=125℃ Ta=150℃ 350 300 250 200 150 100 サーマル シャットダウン サーマル シャットダウン 50 100 50 0 -25 0 25 75 125 150 時間 [msec] 図 3.3 出力ソース電流のカレントリミット値の時間変化 - 22 - Ver.01 NJU77903 ４． レゾルバ励磁信号 出力回路 図 4.1 に典型的なレゾルバ励磁信号出力回路を示します。回路の前段には 2 回路入り汎用オペアンプ NJM2904、後段に は NJU77903 を使用しています。NJM2904(A)は中点電位を形成するために用いますが、図 4.2 のように省略することもで きます。NJM2904(B)は正弦波信号の位相を反転させるために用います。位相が反転した正弦波信号を予め準備されている 場合は図 4.3 のように NJM2904 を省略できます。 図 4.4 に出力信号例を示します。出力電圧 Vout はインダクタンスの両端の電圧、出力電流 Iout は上側の NJU77903 から 流れ出る方向を正としています。インダクタンス負荷であるため、出力電圧 Vout と出力電流 Iout には約 90 度の位相差を生 じます。ただしインダクタンス負荷に内部抵抗が含まれるため、丁度 90 度の位相差にならないことにご注意ください。 なお、ご使用の際は必ず実機にて動作の確認、検証をしてください。 AC AC DC NJU77903 NJU77903 Iout Vout NJM2904(A) NJM2904(B) Iout Vout NJU77903 NJU77903 NJM2904 図 4.1 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 AC1 図 4.2 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 （中点電位生成用のアンプ削除） NJU77903 Iout Vout AC2 NJU77903 図 4.3 典型的なレゾルバ励磁信号出力回路 （位相の異なる正弦波が準備されている場合） Ver.01 - 23 - NJU77903 レゾルバ励磁 出力電圧信号例 + レゾルバ励磁 出力電流信号例 - + V /V =12V/0V, Freq=10kHz 5 4 60 出力電流 Iout [mA] 3 出力電圧 Vout [V] - V /V =12V/0V, Freq=10kHz 80 2 1 0 -1 -2 -40℃ 25℃ 125℃ -3 40 20 0 -20 -40℃ 25℃ 125℃ -40 -60 -4 -5 -80 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0 時間 [msec] 0.05 0.1 0.15 0.2 時間 [msec] 図 4.4 レゾルバ励磁 出力信号例 - 24 - Ver.01 NJU77903 ５． 過大入力における対策 入力信号電圧が電源ラインを超える場合は、図 5.1 に示すように電流制限用抵抗を用いて入力電流を定格以 下に制限する必要があります。電流制限用の抵抗値については、以下の式より算出することができます。 IIN VSIG- V+ RIN V+ IIN VOUT RIN VSIGVSIG+ VSIG+ IIN RIN RIN IIN V- V+ IIN = VSIG － V RIN + ≦10mA, (VSIG＞V ) + 図 5.1a 入力端子印加電圧例(VSIG＞V ) Ver.01 VOUT - IIN = V － VSIG RIN - ≦10mA, (VSIG＜V ) - 図 5.1b 入力端子印加電圧例(VSIG＜V ) - 25 - NJU77903 ■ パッケージ外形図 TO252−5 2.29± 0.09 1.14 ± 0.13 6.54 ± 0.19 0.52 ± 0.06 6.0 4 ± 0.06 5.34 ±0 .12 0.5 ±0.12 1. 2 7 0. 51 2 .5 ± 0. 5 0 ～ 0.25 0.52 ±0 .06 MIN4.15 (1.7) (1.4) (0.9) 5.34 ± 0.12 (2.5) (4.8) 単位：mm - 26 - Ver.01 NJU77903 ESON8−W2 S A 0.10 3.0±0.05 M S B 0.10 M 0.2 0.7±0.05 3.0±0.05 S S 0.01 +0.010 -0.008 0.05 A 0.65 S +0.06 2.3 -0.04 1.5 -0.04 +0.06 B 0.3±0.05 C0.5 3-R0.5 0.325 0.3 +0.06 -0.04 0.05 M S AB 単位：mm ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには万全を期しておりますが、 掲載内容について何らかの法的な保証を行うものではありません。 とくに応用回路については、製品の代表的な応用例を説明するためのも のです。また、工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴うものでは なく、第三者の権利を侵害しないことを保証するものでもありません。 Ver.01 - 27 -