高精度レール to レール入力／出力 オペアンプ OP184/OP284/OP484 特長 ピン配置 単電源動作 広い帯域幅：4 MHz 低オフセット電圧：65μV 8ピン・エポキシDIP（P） 8ピンSO（S） ユニティ・ゲインで安定 高スルーレート：4.0 V/μs 低ノイズ：3.9 nV/√Hz アプリケーション バッテリ駆動型の計装システム 電源電圧制御と保護 通信 D/Aの出力アンプ A/D入力バッファ 8ピン・エポキシDIP（P） 8ピンSO（S） 概要 OP184/OP284/OP484は、レールtoレール入力／出力特性を備え た単電源のシングル、デュアル、およびクワッド・タイプの4 MHz の帯域幅を持つアンプです。これらのデバイスは、＋3 Vから＋36 Vの電源電圧（または±1.5 Vから±18 V）で動作すること、また最 低＋1.5 Vの単電源でも動作することが保証されています。 この3種類のアンプは、高いAC精度とDC精度両方を要求する単 電源アプリケーションに最適な製品です。OP184/OP284/OP484の 帯域幅、低ノイズ、および精度により、フィルタや計装システムを 含む幅広いアプリケーションで利用できます。 この3種類のアンプのアプリケーションとして、携帯型の通信装 置、電源制御と保護、および幅広い出力範囲を持つトランスデュー 14ピン・エポキシDIP（P） 14ピン幅狭SO（S） サ用のアンプまたはバッファ等があります。またレールtoレール入 力特性を持つアンプが必要なセンサーには、ホール効果、ピエゾ電 磁効果や抵抗性トランスデューサ等があります。 入力と出力両方共にレールtoレール特性を持つことにより、単電 源システムで複数段のフィルタを構築、 また高いS/N比を維持でき ます。 OP184/OP284/OP484は、HOT拡張産業温度範囲 （−40℃∼＋125 ℃）に渡ってその仕様が規定されています。シングルおよびデュア ル・タイプは、8ピン・プラスチックDIPとSO表面実装パッケージ で供給されます。そしてクワッド・タイプのOP484は、14ピン・プ ラスチックDIPと14ピン幅狭SOパッケージで供給されます。 アナログ・デバイセズ社が提供する情報は正確で信頼できるものを期していますが、 当社はその情報の利用、また利用したことにより引き起こされる第3者の特許または権 利の侵害に関して一切の責任を負いません。さらにアナログ・デバイセズ社の特許また は特許の権利の使用を許諾するものでもありません。 REV.0 アナログ・デバイセズ株式会社 本 社／東京都港区海岸１ - １ ６ - １ 電話03（5402）8200 〒105−6891 ニューピア竹芝サウスタワービル 大阪営業所／大阪市淀川区宮原３ - ５ - ３ ６ 電話06（6350）6868㈹ 〒532−0003 新大阪第２森ビル OP184/OP284/OP484―仕様 電気的特性（特に指定のない限り＠VS＝＋5.0 V、VCM＝2.5 V、TA＝＋25℃） パラメータ 記号 条件 Min Typ Max 単位 入力特性 オフセット電圧“OP184/OP284E”グレード VOS オフセット電圧“OP184/OP284F”グレード VOS −40℃≤TA≤＋125 ℃ オフセット電圧“OP484E”グレード VOS −40℃≤TA≤＋125 ℃ オフセット電圧“OP484F”グレード VOS −40℃≤TA≤＋125 ℃ 入力バイアス電流 IB 60 −40℃≤TA≤＋125 ℃ 入力オフセット電流 （注意1） −40℃≤TA≤＋125℃ IOS 2 −40℃≤TA≤＋125 ℃ 入力電圧範囲 0 65 μV 165 μV 125 μV 350 μV 75 μV 175 μV 150 μV 450 μV 350 nA 575 nA 50 nA 50 nA ＋5 V 同相除去比 CMRR VCM＝0 V ∼ 5 V 60 dB 同相除去比 CMRR VCM＝1.0 V ∼ 4.0 V、−40℃≤TA≤＋125 ℃ 86 dB 大信号電圧ゲイン AVO バイアス電流ドリフト RL＝2 kΩ、1 V≤VO≤4 V 50 RL＝2 kΩ、−40℃≤TA≤＋125℃ 25 ∆IB/∆T 240 V/mV V/mv 150 pA/℃ 出力特性 出力電圧HI VOH IL＝1.0 mA 出力電圧LO VOL IL−1.0 mA 出力電流 IOUT ＋4.85 V 125 ±6.5 mV mA 電源 電源除去比 PSRR VS＝＋2.0 V ∼ ＋10 V、−40℃≤TA≤＋125℃ 76 電源電流／アンプ ISY VO＝2.5 V、−40℃≤TA≤＋125 ℃ 電源電圧範囲 VS dB ＋3 1.45 mA ＋36 V ダイナミック性能 スルーレート SR RL＝2 kΩ セトリング時間 tS 0.01％まで、1.0 Vステップ 1.65 2.4 V/μs 2.5 μs ゲイン帯域幅積 GBP 3.25 MHz 位相余裕度 φ0 45 degrees ノイズ性能 電圧ノイズ en p-p 0.1 Hz ∼ 10 Hz 0.3 μV p-p 電圧ノイズ密度 en f＝1 kHz 3.9 nV/√Hz 電流ノイズ密度 in 0.4 pA/√Hz 注 1 入力オフセット電圧の測定は、電源投入から約0.5秒後に自動検査装置で実施されます。 仕様は予告なしに変更する場合があります。 −2− REV.0 OP184/OP284/OP484 電気的特性（特に指定のない限り＠VS＝＋3.0 V、VCM＝1.5 V、TA＝＋25℃） パラメータ 記号 条件 Min Typ Max 単位 入力特性 オフセット電圧“OP184/OP284E”グレード VOS （注意1） −40℃≤TA≤＋125℃ オフセット電圧“OP184/OP284F”グレード VOS −40℃≤TA≤＋125℃ オフセット電圧“OP484E”グレード VOS −40℃≤TA≤＋125℃ オフセット電圧“OP484F”グレード VOS 入力バイアス電流 IB −40℃≤TA≤125℃ 60 65 μV 165 μV 125 μV 350 μV 100 μV 200 μV 150 μV 450 μV 350 nA −40℃≤TA≤＋125℃ 575 nA IOS −40℃≤TA≤＋125℃ 50 nA 同相除去比 CMRR VCM＝0 V ∼ 3 V 60 dB 同相除去比 CMRR VCM＝0 V ∼ 3 V、−40℃≤TA≤＋125℃ 56 dB 出力電圧HI VOH IL＝1.0 mA ＋2.85 V 出力電圧LO VOL IL＝1.0 mA 電源除去比 PSRR VS＝±1.25 V ∼ ±1.75 V 電源電流／アンプ ISY V 0＝1.5 V、−40℃≤TA≤＋125℃ 入力オフセット電流 入力電圧範囲 0 ＋3 V 出力特性 125 mV 電源 76 dB 1.35 mA ダイナミック性能 ゲイン帯域幅積 GBP 3 MHz 3.9 nV/√Hz ノイズ性能 電圧ノイズ密度 en f＝1 kHz 注 1 入力オフセット電圧の測定は、電源投入から約0.5秒後に自動検査装置で実施されます。 仕様は予告なしに変更する場合があります。 REV.0 −3− OP184/OP284/OP484 電気的特性（特に指定のない限り＠VS＝±15.0 V 、VCM＝0 V、TA＝＋25℃） パラメータ 記号 入力特性 オフセット電圧“OP184/OP284E”グレード オフセット電圧“OP184/OP284F”グレード オフセット電圧“OP484E”グレード オフセット電圧“OP484F”グレード 入力バイアス電流 入力オフセット電流 入力電圧範囲 同相除去比 同相除去比 大信号電圧ゲイン オフセット電圧ドリフト“E”グレード バイアス電流ドリフト 条件 VOS Min Typ （注意1） −40℃≤TA≤＋125℃ VOS −40℃≤TA≤＋125℃ VOS −40℃≤TA≤＋125℃ VOS −40℃≤TA≤＋125℃ 80 IB −40℃≤TA≤＋125℃ −40℃≤TA≤＋125℃ IOS CMRR CMRR AVO ∆VOS/∆T ∆IB/∆T VCM＝−14.0 V ∼ ＋14.0 V、−40℃≤TA≤＋125℃ VCM＝−15.0 V ∼ ＋15.0 V RL＝2 kΩ、−10 V≤V0≤10 V RL＝2 kΩ、−40℃≤TA≤＋125℃ −15 86 80 150 75 VOH VOL IOUT IL＝1.0 mA IL＝1.0 mA 電源 電源除去比 電源電流／アンプ 電源電流／アンプ PSRR ISY ISY VS＝±2.0 V ∼ ±18 V、−40℃≤TA≤＋125℃ VO＝0 V、−40℃≤TA≤＋125℃ VS＝±18 V 、−40℃≤TA≤＋125℃ 90 ダイナミック性能 スルーレート フルパワー帯域幅 セトリング時間 ゲイン帯域幅積 位相余裕度 SR BWp ts GBP φ0 RL＝2 kΩ 1％の歪み、RL＝2kΩ、VO＝29 V p-p 0.01％まで、1.0 Vステップ 2.4 ノイズ性能 電圧ノイズ 電圧ノイズ密度 電流ノイズ密度 en p-p en in 0.1 Hz ∼ 10 Hz f＝1 kHz 単位 100 200 175 375 150 300 250 500 350 575 50 ＋15 μV μV μV μV μV μV μV μV nA nA nA V dB dB V/mV V/mV μV℃ pA/℃ 90 1000 0.2 150 出力特性 出力電圧HI 出力電圧LO 出力電流 Max 2.00 ＋14.8 −14.875 ±10 2.0 2.25 V V mA dB mA mA 4.0 35 4 4.25 50 V/μS kHz μs MHz degrees 0.3 3.9 0.4 μV p-p nV/√Hz pA/√Hz 注 1 入力オフセット電圧の測定は、電源投入から約0.5秒後に自動検査装置で実施されます。 仕様は予告なしに変更する場合があります。 ウェファー・テスト・リミット（特に指定のない限り＠VS＝＋5.0 V、VCM＝2.5 V、TA＝＋25℃） パラメータ 記号 オフセット電圧OP284 オフセット電圧OP484 入力バイアス電流 入力オフセット電流 入力電圧範囲 同相除去比 電源除去比 大信号電圧ゲイン 出力電圧振幅HI 出力電圧振幅LO 電源電流／アンプ VOS VOS IB IOS VCM CMRR PSRR AVO VOH VOL ISY 条件 限度 単位 VCM＝＋1 V ∼ ＋4 V VS＝±2 V ∼ ±18 V RL＝2 kΩ IL＝1.0 mA IL＝1.0 mA VO＝0 V、RL＝∞ 65 75 350 50 V− ∼ V＋ 86 90 50 4.85 125 1.45 μV max μV max nA max nA max V min dB min dB min V/mV min V min mV max mA max 注 電気的検査及びウェファー・プローブの限度値を示しています。アセンブリ方法の相違および通常の歩留りの変動により、標準チップ製品のパッケージ実装後の歩留りは保証していません。 サンプル・ロットのアセンブリと検査を通しての仕様については弊社にお問い合わせください。 −4− REV.0 OP184/OP284/OP484 絶対最大定格1 電源電圧 …………………………………………………… ±18 V 入力電圧 …………………………………………………… ±18 V 差動入力電圧2 ……………………………………………… ±0.6 V GNDに対する出力短絡回路期間3 …………………………… 連続 保管温度範囲 P、Sパッケージ …………………………… −65℃ ∼ ＋150℃ 動作温度範囲 OP184G、OP284、OP484 …………………… −40℃ ∼ ＋125℃ 接合温度範囲 P、Sパッケージ …………………………… −65℃ ∼ ＋150℃ リード温度範囲（ハンダ付け、60秒） …………………… ＋300 ℃ パッケージ種類 θJA3 θJC 単位 OP284チップ・サイズ0.065×0.092インチ、5,980平方ミル。基 8ピン・プラスチックDIP（P） 8ピンSOIC （S） 14ピン・プラスチックDIP（P） 14ピンSOIC （S） 103 158 83 92 43 43 39 27 ℃/W ℃/W ℃/W ℃/W 板（チップの裏側）はV−に接続されています。 トランジスタ数は62個。 注 1 2 3 特に指定しない限り、絶対最大定格はチップとパッケージ製品両方に適用されます。 入力電圧が0.6 V以上の場合、チップの入力回路の性能低下あるいは破壊を引き起こさない ように、入力電流を5 mAに制限してください。 θJAは最悪の条件下で仕様が規定されています。つまりサーディップおよびP−DIPパッ ケージの場合、θJAはデバイスをソケットに装着した状態で仕様が規定されています。ま たSOICパッケージの場合、デバイスを基板にハンダ付けした状態で仕様が規定されてい ます。 オーダー・ガイド モデル 温度範囲 パッケージ パッケージ オプション OP184EP OP184ES OP184FP OP184FS −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ 8ピン・プラスチックDIP 8ピンSOIC 8ピン・プラスチックDIP 8ピンSOIC N-8 SO-8 N-8 SO-8 OP284EP OP284ES OP284FS OP284FS −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ 8ピン・プラスチックDIP 8ピンSOIC 8ピン・プラスチックDIP 8ピンSOIC N-8 SO-8 N-8 SO-8 OP484EP OP484ES OP484FP OP484FS −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ −40℃ ∼ ＋125℃ 14ピン・プラスチックDIP 14ピンSOIC 14ピン・プラスチックDIP 14ピンSOIC N-14 SO-14 N-14 SO-14 OP484チップ・サイズ0.080×0.110インチ、8,800平方ミル。基 板（チップの裏側）はV−に接続されています。 トランジスタ数は120個。 図1. 簡略化した回路図 REV.0 −5− OP184/OP284/OP484―代表的性能特性図 図2. 入力オフセット電圧の分布 図5. 入力オフセット電圧ドリフトの分布 図8. 入力バイアス電流対同相電圧 図3. 入力オフセット電圧の分布 図6. 入力オフセット電圧ドリフトの分布 図9. 電源電圧に対する出力電圧対 負荷電流 図4. 入力オフセット電圧の分布 図7. 入力バイアス電流対温度 −6− 図10. 電源電流対温度 REV.0 OP184/OP284/OP484 図11. 電源電流対電源電圧 図12. 短絡回路電流対温度 図13. オープン・ループ・ゲインおよび 図14. オープン・ループ・ゲインおよび 図17. クローズド・ループ・ゲイン対 位相対周波数（無負荷） 周波数（2 kΩ負荷） 図15. オープン・ループ・ゲインおよび 図18. クローズド・ループ・ゲイン対 位相対周波数（無負荷） 周波数（2 kΩ負荷） 図16. オープン・ループ・ゲイン対温度 図19. クローズド・ループ・ゲイン対 位相対周波数（無負荷） REV.0 周波数（2 kΩ負荷） −7− OP184/OP284/OP484―代表的性能特性図 図20. 出力インピーダンス対周波数 図23. 最大出力振幅対周波数 図26. PSRR対周波数 図21. 出力インピーダンス対周波数 図24. 最大出力振幅対周波数 図27. 小信号オーバーシュート対容量負荷 図22. 出力インピーダンス対周波数 図25. CMRR対周波数 図28. スルーレート対温度 −8− REV.0 OP184/OP284/OP484 図29. 電圧ノイズ密度対周波数 図32. セトリング時間対ステップ・サイズ 図35. チャンネル絶縁対周波数 図30. 電流ノイズ密度対周波数 図33. 0.1 Hzから10 Hzまでのノイズ 図36. 小信号過渡応答 図31. セトリング時間対ステップ・サイズ 図34. 0.1 Hzから10 Hzまでのノイズ 図37. 小信号過渡応答 REV.0 −9− OP184/OP284/OP484 図38. 小信号過渡応答 図39. 小信号過渡応答 アプリケーション 機能の説明 図40. 全高調波歪み対周波数 Q2-Q4のベース電流を加算したものです。このような回路設計を 行った結果、 OP284のバイアス電流は異なる振幅値を示すだけでな OP284とOP484は、 高精度で単電源のレールtoレール特性を持つ く、異なる極性も示します。図8は、この入力バイアス電流を特長を オペアンプです。この製品ファミリは、携帯型のシステム用に開発 示したものです。したがって、OP284の入力に接続する実効ソー され、 ＋OP184/OP284/OP484の高精度、 幅広い帯域幅、および低ノ ス・インピーダンスを最適なDC性能とAC性能を持つようにバラン イズ特性により、 優れたAC精度とDC精度両方が必要な単電源アプ スをとることが最も重要です。 リケーションに最適な製品と言えます。さらにアクティブ・フィル レールtoレール出力を実現するために、OP284の出力段の電流 タ、オーディオ・マイクロフォン用のプリアンプ、電源制御、およ ソース機能と電流シンク機能に独自の手法を利用しています。 図42 び通信等の他の低電源電圧アプリケーションにOP284は適していま は、この手法を示した回路図です。前述したように、前段のゲイン す。上記の特性とレールtoレール入力／出力特性を実現するため 段から電圧でこの出力段をドライブしています。 出力段の信号経路 は反転処理を行っています。つまり、入力信号が正の場合にQ1が に、斬新な設計手法を利用しています。 Q6にベース電流を供給し、 （シンク）電流を誘導します。また入力 信号が負の場合、Q1-Q2-D1-Q4-Q3の信号はQ5をドライブするため のベース電流を供給し、 （ソース）電流を誘導します。両アンプは、 飽和するまで出力電流を供給します。そしてこの飽和は、負の電源 から約20 mV、また正の電源から約100 mVで発生します。 図41. OP284の入力部の等価回路 図41は、 OP184/OP284/OP484の入力段の簡略化した等価回路で す。NPNの差動ペア（QI-Q2）とPNP差動ペア（Q3-Q4）は同時に動 作します。ダイオード回路（D1-D2）は、OP284の差動入力電圧のク ランプ処理を行います。それにより、入力トランジスタがダメージ 図42. OP284等価出力回路 を受けないように保護します。また入力段の電圧ゲインは、レール toレールの入力動作の間は低く保たれます。2対の差動出力電圧が OP284の次段（混合カスケード・ゲイン段）に接続されています。さ らにこの次のゲイン段で、2対の差動出力電圧を出力段をドライブ するためにシングル・エンド方式の出力信号電圧にしています。入 力段の最も大きな問題は、 入力同相電圧の範囲に渡っての入力バイ アス電流の挙動です。OP284の入力バイアス電流は、単にQ1-Q3と − 10 − REV.0 OP184/OP284/OP484 つまり、出力トランジスタの飽和電圧がOP284の最大出力電圧の 限度値を設定します。出力短絡回路の限度値は、前段のゲイン段よ りQ1のベースに流れ込む信号電流の最大値で決まります。出力短 絡回路の状況下でのこの入力電流レベルは約100μAです。トラン ジスタの電流ゲインがおよそ200の場合、 短絡回路電流は約20 mAに 制限されます。また出力段も電圧ゲインを示します。エミッタが共 通のアンプによって、このゲイン処理を行っているため、結果とし 図44. 入力に直列抵抗を配慮して、過電圧時の電流を安全な て、出力段の電圧ゲイン（つまりこのデバイスのオープン・ループ・ 値に制限 ゲイン）は、OP284の出力上の全負荷抵抗成分に依存することにな 例えば1 kΩの抵抗で、電源から最高5 V上あるいは下の入力信号 ります。 からOP284を保護できます。両方の入力を使う他の構成では、各入 入力過電圧保護 力を直列抵抗で保護してください。さらに最高のDC性能とAC性能 他のデバイスと同様、入力電圧がデバイスの電源電圧を超えた際 を実現するために、ソース・インピーダンスのレベルのバランスを のデバイスの入力過電圧I-V特性を考慮にいれなければなりません。 取ることを推奨します。過電圧時のオペアンプの一般的な特性につ 過電圧状態が生じた時、 入力電圧の大きさと流れる電流の大きさに いての詳細は、1993年発行のシステム・アプリケーション・ガイド よって、デバイスがダメージを受ける場合があります。図43は、 の第1項の56頁から69頁を参照してください。この冊子は、アナロ OP284の過電圧I-V特性を示しています。この図は、電源ピンを グ・デバイセズ社のリテラチャ・センターから入手できます。 GNDに接続し、カーブ・トレーサのコレクタ出力ドライブを入力に 出力位相反転 接続したものです。 単電源で動作するオペアンプ製品の中には、入力を同相範囲を超 えてドライブした時に出力電圧が位相反転を起こすものもありま す。通常の単電源バイポーラ・オペアンプでは、負電源によって同 相範囲の下限が決まります。 このように同相範囲が制限されたデバ イスでは、入力信号がデバイスの負電源電圧（例：GND）を超えて 出力反転が起きないように、外部にクランプ・ダイオードを設け、 このアノードをグラウンドに接続し、 またカソードを入力に接続す る必要があります。JFET入力のオペアンプでも位相反転を起こす 場合があるので、その時は通常入力に直列抵抗を配置して、位相反 転を起こさないようにします。 OP284は入力電圧をある一定の範囲に制限はしていません。 入力 電圧が電源電圧を超えない限り大丈夫なデバイスです。 しかしこの デバイスの出力は位相を変化させませんが、 図43に示すように入力 保護ダイオードに大きな電流が流れる場合があります。したがっ 図43. OP284の入力過電圧I-V特性 て、 入力電圧が電源電圧を超える可能性があるアプリケーションで は、入力過電圧保護の項で推奨する手法を利用してください。 図に示すように、 入力が正電源電圧より1.8 V以上の場合、 また負 電源電圧より0.6 V以下の場合にOP284の内部p-n接合がエネルギを 単電源アプリケーションで低ノイズ回路を設計 蓄え、入力から電源へ電流が流れ易くなります。図41の簡略化した 単電源アプリケーションでは、 OP284のようなレールtoレール特 等価回路に示すように、 OP284は内部に電流制限抵抗を備えていな 性を持つデバイスによって、アプリケーションのダイナミック・レ いためにフォルト電流が、 ダメージを与えるレベルまで急激に上昇 ンジを有効に使用できます。実際、OP284ファミリは単電源、レー してしまいます。 ルtoレール特性動作、 および低ノイズ性能を1チップ内で実現した最 入力電流を5 mA以下に制限すると、 入力電流がデバイスにダメー 初のデバイスと言えます。 また入力ノイズ電圧密度が1 kHzで4 nV/ ジを与えることはありません。OP284の場合、入力電圧が負の電源 √Hz未満の最初の製品です。さらにこの製品は、特に低ノイズで単 電圧より0.6 V 以下になると、入力電流は簡単に5 mAを超えます。 電源アプリケーションおよび回路ノイズに留意するシステム用に設 この状態が続く場合、 熱的なノイズが生じるため外部に直列に抵抗 計されています。 を配置してください。図44は、直列抵抗（RS）を接続した過電圧保 護アンプの代表的な非反転構成です。 VIN（MAX）−VSUPPLY RS＝―――――――― 5 mA REV.0 − 11 − OP184/OP284/OP484 図45に示すようなオペアンプのノイズ・モデル回路構成を考え 回路のSNRは、 システムの最終評価を行う際に重要なパラメータ ると、ソース抵抗成分がR Sの際のアンプの全等価入力ノイズ電圧 であるため、回路のノイズ性能はしばしばノイズ特性（NF）で表さ は、次の式で表されます： れます。このノイズ特性は、回路の出力信号対ノイズと入力信号対 ノイズの比率と定義されています。 前述のオペアンプの電圧ノイズ V enT＝√2［（enR）2＋（inOA×R）2］＋（enOA）2、単位は―― √Hz と電流ノイズ・パラメータを使って回路のNFをdBで表すと： （enOA）2＋（inOA RS）2 NF（dB）＝10log 1＋ ――――――――― （enRS）2 [ ( ここで RS＝2R＝実効、または等価回路ソース抵抗成分。 （enOA）2＝オペアンプの等価入力ノイズ電圧スペクトラム 電力（1 Hz帯域幅）。 )] ここで NF（dB）＝dBで表す回路のノイズ特性。 RS＝アンプ入力上の実効、 または等価回路ソース抵抗成分。 2 （inOA） ＝オペアンプの等価入力ノイズ電流スペクトラム電 （enOA）2＝OP284のノイズ電圧スペクトラム電力 （1 Hzの帯 力（1 Hz帯域幅）。 域幅）。 （enR）2＝ソース抵抗の熱ノイズ電圧電力＝（4 kTR）。 （inOA）2＝OP284のノイズ電流スペクトラム電力（1 Hzの帯 k＝ボルツマン定数＝1.38×10−23J/K、そして 域幅）。 T＝回路の周囲温度（K）、＝273.15＋TA（℃） （enRS）2＝ソース抵抗の熱ノイズ電圧電力＝（4 kTRS）。 回路のノイズ特性は、 アプリケーションの信号レベルがノイズ特 性を決めるのに必要とされないために、簡単に計算できます。しか し最高のSNRを実現するためにNF計算方法を使う多くの設計者は、 低ノイズ特性は全ノイズが低いことと同じと考えています。実際、 図47に示されるように、事実はその逆です。ここでのOP284のノイ ズ特性は、ソース抵抗のレベルと関係があることが示されていま す。OP284の最も低いノイズ特性は、ソース抵抗レベルが10 kΩの 際に発生することに注意してください。しかし図46は、このソース 図45. 全回路等価入力ノイズ電圧とノイズの特長を求めるため のオペアンプのノイズ回路モデル 抵抗レベルでOP284は約14 nV/√Hzの全等価回路ノイズを発生する ことを示しています。アプリケーションの信号レベルは、常に回路 のSNRを最大となるように増加します。これは低電圧の単電源アプ 設計用に図46にOP284の全等価入力ノイズと1個の抵抗の全熱ノ リケーションだけに見られるものではありません。 イズの比較を示します。ソース抵抗成分が1 kΩ未満の場合、 OP284 の等価入力ノイズ電圧が最も大きな要素となることに注意してくだ さい。 図47. OP284のノイズ特性とソース抵抗 したがって単電源アプリケーションでは、 最も低い等価入力ノイ 図46. OP284の全ノイズとソース抵抗成分の関係 ズ電圧のオペアンプを選択し、 また全回路ノイズを低く抑えるため にソース抵抗レベルが一致するものを選択して最高の回路SNRを実 現してください。 − 12 − REV.0 OP184/OP284/OP484 オーバードライブよりの回復 オペアンプのオーバードライブよりの回復時間は、 出力電圧が飽 和した状態からリニアな領域まで回復するのに必要な時間のことで す。 アンプが大きな過渡応答の後に急速に回復しなければならない アプリケーションでは、この回復時間が重要です。図48の回路は、 OP284の過負荷回復時間を測定するものです。OP284は正方向の飽 和状態から約2μs、また負方向の飽和状態から約1μsで回復しま す。 図49. ＋3 Vの単電源、低ノイズ計装アンプ ＋3 V電源から＋2.5 Vリファレンスを発生 多くの単電源アプリケーションでは、 しばしば＋2.5 Vリファレン スが要求されます。ほとんどのモノリシック2.5 Vリファレンス製 品は、最低4Vの電源が必要です。したがって電源電圧が＋3 Vの場 図48. 出力過負荷回復時間測定用のテスト回路 合に問題が生じます。図50の回路は、＋3 Vの単電源で動作する＋ 2.5 Vリファレンスの例です。この回路は、OP284のレールtoレール 単電源、＋3 V計装アンプ 入力／出力電圧範囲を利用して、 AD589の1.235V出力を＋2.5 Vに増 OP284の低ノイズ、広帯域幅、およびレールtoレール入力／出力 幅しています。1.5μV/℃のOP284の低TCVOSによって、出力電圧の 等の特性は、低電源電圧アプリケーションで図49に示すような2個 温度係数はR2とR3の温度係数を考慮するだけになります。100 のオペアンプの計装アンプを構築する際に理想的です。この回路 ppm/℃の温度係数の抵抗をこの回路に使うと、出力の温度係数は は、 ゲイン設定用に4個の抵抗と2個のオペアンプを使う従来の計装 200 ppm/℃です。より精度を高めるためには、より小さな温度係数 アンプです。この回路の伝達関数は、非反転回路のものと同じで の抵抗を推奨します。 す。抵抗R2とR3はマッチングのとれたものを使用してください。 電圧リファレンスの性能を評価するものの1つに、負荷電流が突 同様に、抵抗（R1＋P1）とR4は良好な同相除去性能を示すように 然変化した際の回復時間があります。この回路は一定の1 mAの電 マッチングしてください。R2とR3は良好な性能を実現するのに必 流をソースする状態から負荷電流が±1 mA変化した場合、1.5μ秒 要な許容相対マッチング特性を示しますので、 この回路ではR2とR3 で元の出力電圧の0.01％内へ回復します。 抵抗を使用しています。 またマッチングのとれた抵抗回路は優れた 相対抵抗温度係数を示しますので、 温度に対して良好な回路安定性 を実現できます。最高のDCのCMR特性の実現するために、ポテン ショメータP1を使っています。 また最高のACのCMR特性を実現す るために、C1を使っています。図に示した値を使うと、20 Hzから 20 kHzの周波数範囲に渡って80 dBを超える回路CMRを実現できま す。さらに0.1 Hzから10 Hzまでの帯域の回路RTIノイズ（入力に対 するノイズ）は、0.45μVp-pと非常に低い値です。抵抗RPIとRP2は、 入力の過電圧状態からOP284を保護するように動作します。 またコ ンデンサC2は回路の帯域幅を制限します。 したがって、ノイズ特性 が重要なアプリケーションでは広帯域ノイズを除去するように動作 します。必要とする回路のクローズド・ループ帯域幅に合わせて、 このコンデンサの値を決めてください。さらにR4-C2の時定数は、 図50. ＋3 Vの単電源で動作する＋2.5 Vリファレンス 以下の周波数上に極を発生します： 1 f（3 dB）＝―――― 2πR4C2 REV.0 − 13 − OP184/OP284/OP484 ＋5 Vのみの12ビットDACレールtoレール振幅 図の部品値を使用した場合のモニター出力の伝達関数は2.5 V/A OP284をCMOSのDACと共に使用して、 幅広い範囲の出力電圧を です。 ディジタル的に制御できます。図51はDAC8043とAD589を使用し て0 Vから1.23 Vの出力電圧を発生しています。DACは “電圧スイッ チング”モードで動作させています。ここでは、リファレンスを電 流出力（Iout）に接続し、そして電圧をVREFピンから出力していま す。反転処理を行い、単電源アプリケーションでは利用できない従 来の電流出力モードとは異なり、この手法は非反転処理回路です。 図52. 高負荷電流モニター 容量負荷ドライブ能力 OP284は、優れた容量負荷ドライブ能力を示します。図27に示す ように最高1 nFの容量をドライブできます。 デバイスが安定してい ても、容量負荷は帯域幅に影響を与えてしまいます。負荷が2 nFを 超える場合は、帯域幅が1 MHzに低下します。出力上にスナバー回 図51. ＋5 Vのみの12ビットDACレールtoレール振幅 路を設けても帯域幅は増加しませんが、容量負荷によるオーバー このアプリケーションでは、 OP284は2種類の機能を果たします。 シュートを大幅に減少させます。スナバー回路は、図53のようにデ 1つ目は、10 kΩ程度のDACのVREFピンの高出力インピーダンスを バイスの出力とグラウンドとの間の直列のR-C回路 （RSとCS）で構成 バッファ操作します。このオペアンプは、低インピーダンスでここ されています。この回路は、負荷容量（CL）と並列に必要な位相補 に示されるどんな回路をもドライブします。2つ目は、オペアンプ 償操作を行います。この抵抗値とコンデンサの値は、経験的に求め がレールtoレール出力を実現するために出力信号の増幅操作を行い られるべきです。 ます。この例の場合、ゲインを4.1に設定してフルスケール時の DAC出力が5 Vを発生できるようにします。また0≤VOUT≤4.095 V等 の他の出力電圧範囲が要求される場合、 R2とR3の値を調整してゲイ ンを簡単に変更できます。 高電流モニター 電源制御回路を設計する上で、 パストランジスタを幅広い範囲の 負荷電流状態に渡って長期間安定を保つことに細心の注意を払いま す。つまり、回路設計上ではデバイスの消費電力をモニターし、制 図53. 容量負荷を補償するスナバー回路 限することが最も重要なこととなります。図52の回路は、フォール ドバック電流制限処理を行う電圧レギュレータ、あるいはクロー バー保護を行う高電流電源と共に使用できる＋3 Vの電源用の高電 まず初めに抵抗RSの値を求める事から始めます。値は100Ωから 流モニターです。この回路では、 0.1Ωのシャント抵抗で生じる電圧 初めるのが適当です（通常、最適な値は100Ω未満）。小信号過渡応 降下のセンス用にOP284のレールtoレール入力電圧特性を利用して 答が最適なものになるまで、この値を低下させます。次にCSの値を います。回路のフィードバック内に配置されているpチャンネルの 求めます。最初は10μFにします。性能が著しく低下しないまで、 MOSFETは、オペアンプの差動入力電圧を電流に変換しています。 この値を小さくして行きます（通常1μF）。OP284上の負荷容量が この電流はR2に流れ、 負荷電流を表す電圧を発生します。この電流 10 nFの場合、最適なスナバー回路は20Ωと直列に1μFです。図54 モニターの伝達関数は： は、この回路の長所を示した写真です。上のラインは、1 nFの負荷 RSENSE モニター出力＝R2×（――――）×IL R1 のもので、 下のラインは、 50Ωと100 nFのスナバー回路のものです。 オーバーシュートとリンギングの大きさが著しく減少しています。 また表1は、負荷容量とスナバー回路の値の例を示しています。 − 14 − REV.0 OP184/OP284/OP484 れます。ここでは、定格5 Vソース（最悪4.6 Vレベル程度）から4.5 Vを発生する例を紹介します。 図55は、OP284と低RDS（ON）のPチャンネルMOSFETパス・デバイ スを使ったレギュレータ回路です。ゲート・ドライブ電圧がわずか 2.7 Vで定格0.11ΩのQ1が、 この回路の低電圧降下性能をもたらしま す。この比較的低いゲート・ドライブ・スレッシュホールドにより、 全体の性能を低下させずに最低3Vの電源でレギュレータを動作で きます。 OP284の片方のU1Bが、 回路のメインの電圧制御ループ動作を行 います。この電圧制御アンプは、3端子のU2（REF192）が発生する 2.5 Vリファレンスを増幅します。このレギュレートした出力電圧 （VOUT）は： 図54. 1 nF負荷と並列にスナバー回路を設けることにより、 R2 VOUT＝VOUT2（1＋――） R3 オーバーシュートとリンギングを減少 例えば、VOUT2＝2.5 VでVOUTが4.5 Vの場合は1.8倍のU1Bゲインを 表1. 大きな容量負荷の場合のスナバー回路 必要とするので、R3とR2は1:2:1の比率、または10.0 kΩ:8.06 kΩ（最 負荷容量（CL） スナバー回路（RS、CS） 1 nF 50Ω、100 nF 誤差を実現する場合、 （この例のように）R2‖R3はR1と等しくなる 10 nF 20Ω、1μF ようにしてください。 またR2とR3の抵抗は、温度に対して安定な許 100 nF 5Ω、10μF 容誤差が同じ金属皮膜抵抗タイプのものを選択してください。 図55 も近い1％の値を使用）の比率を選択します。また最低のVOUTのDC の表は、いくつかの電圧に対するR1からR3の値を示したものです。 電流制限を行う低電圧降下レギュレータ しかし、出力は通常VOUT2からQ1の12 Vの最大定格の間で任意に設 多くの回路は、 レギュレートされていない入力源と同じレベルの 定できることに注意してください。 電圧のレギュレートした安定電圧源を必要とします。OP284等の Q1の低電圧飽和特性は低電圧降下特性のための重要な要素です レールtoレール出力特性を持つオペアンプを使って簡単に“低電圧 が、良好なDC精度を持つ他の部品が低電流センス用のスレッシュ 降下”型のレギュレータを構築できます。幅広い出力振幅によっ ホールドを備えていることも重要な要素です。 ここでは、1.235 Vリ て、簡単に低飽和電圧タイプのパス・デバイスをドライブできるか ファレンス・ダイオード（AD589）とR7-R8抵抗分周回路よりの20 らです。 さらにオペアンプがレールtoレールの入力機能を使用する mVリファレンスが入力される電流センス・アンプ（U1A）がこの特 時も特に便利です。これは、この電流により正電源の電流制限操作 性を備えています。出力電流とRSの値を乗じたものがこの電圧ス 用の高電流センス機能を実行できるからです。代表的な例として、 レッシュホールドと一致した場合、 電流制御ループがアクティブ状 3 Vから9 Vの範囲のシステム電圧を発生するもの、あるいは電力の 態となります。そしてU1Aは、D1を通してQ1のゲートをドライブ 効率を高めるために低電圧降下が必要なアプリケーションが挙げら します。これにより、回路全体の動作が電流制御モード状態にな 図55. 電流制限機能付きの低電圧降下レギュレータ REV.0 − 15 − OP184/OP284/OP484 タは、心臓波、血圧計、EEG、EKG等の低周波数の生理信号を弱め り、電流を制限します。このILIMITの値は： VR（D2） R7 （――――） ILIMIT＝（―――） R7＋R8 RS る電力ラインの周波数の干渉を抑えるのに一般的に使われます。 こ のノッチ・フィルタは、0.75のQのフィルタで効果的に60 Hzを抑え 全体の降下電圧の大きな部分を占めるため、 この比較用の電圧は 込みます。ツインT部（R1からR5）の2.67 kΩの抵抗を3.16 kΩの抵 小さい値にしてください。ここでの20 mVリファレンスは、OP284 抗に換えると、アクティブ・フィルタは50 Hzの干渉を抑えます。 のオフセット値（typ）より大きいのですが、VOUTよりはかなり小さ いものと言えます（0.5％未満）。他のILIMITレベルに制限値を設定す るには、 R7-R8と共にセンス抵抗RSを調整して、 このスレッシュホー ルド電圧を20 mVから50 mVの範囲に維持してください。 この回路の性能は優れたものです。4.5 Vの出力バージョンの場 合、 225 mVの負荷の変化でDC出力は数mV変動しますが、この電流 レベルでの電圧降下は約30 mVです。図の電流の制限値は400 mA です。これにより、回路は約300 mA程度の電流を利用できます。デ バイスQ1は、数Aの電流をサポートできますが、実際の電流定格は SO-8パッケージ・デバイスの消費電力2.5 W（＋25℃）を考慮に入れ ています。 入力レベルが5 Vで400 mAの短絡回路電流によってQ1が 2 Wの電力を消費するため、 Q1のオーバーヒートに注意して他の入 力条件を考えてください。Q1により電力値の大きいデバイスを使 用する場合、この回路は数10 Aの出力電流をサポートできますし、 また上記より高いVOUTレベルもサポートできます。 図の回路は、標準的な低電圧降下レギュレータとして使用する か、あるいはON/OFF制御と共に使用できます。オプションのロ ジック信号VCでU1のピン3をドライブして、出力をONまたはOFF にします。 この回路で出力がOFF状態の時でも出力はアクティブの 状態だということに注意してください（つまり、オープン回路状態 ではありません）。これは、OFF状態は単にR1への入力電圧を減少 図56. ＋3 V単電源、仮想グラウンド付きの50/60 Hzアクティ させるだけで、 U1A/Bアンプを切り離し、そしてQ1はアクティブな ブ・ノッチ・フィルタ 状態だからです。 ON/OFF制御を利用する場合、 ON-OFFのスイッチングを高速に アンプA3は、仮想グラウンド・バイアス回路の中心部と言えま し、回路の出力を定格の0電圧に設定可能なようにU1と共に抵抗 す。これは、単にR9とR10で発生する電圧をバッファし、またアク R10を使用してください。部品D3とR11は、C2用のダイナミック放 ティブ・ノッチ・フィルタのリファレンスとなります。OP484は 電経路となることで、これもON-OFFの遷移を高速化します。OFF- レールtoレールの入力同相範囲を備えているため、 ＋3 V電源電圧を ON遷移時間は1 m秒未満ですが、 ON-OFF遷移時間は少し長く10 m 対称的に分割するようにR9とR10を選んであります。さらにOP484 秒未満となります。 の回りは、ループ補償技術を使用しています。これにより、オペア ンプは発振せずにC6の1μFコンデンサをドライブできます。 C6は、 ＋3 V、仮想グラウンド付きの50 Hz/60 Hzアクティブ・ ノッチ・フィルタ フィルタの動作周波数範囲に渡って低インピーダンスのACグラウ ンドを維持します。 単電源システム信号を処理する際に、仮想グラウンド・バイアス このフィルタでは、 ツインT構成の中でOP484を使用しています。 処理を施す場合があります。図56は、この手法を利用した回路例で この構成の周波数選択性は、ツインT部のコンデンサと抵抗の相対 す。この回路では、携帯型の医療モニター装置への50 Hz/60 Hz電 的な整合性に強く依存します。マイラ・コンデンサを使用し、コン 力ラインの干渉を抑えるために、仮想グラウンド回路はアクティ デンサと抵抗の相対的な整合性がフィルタの通過域の対称性を決め ブ・ノッチ・フィルタのバイアス処理を行います。ノッチ・フィル ます。1％の抵抗と5％のコンデンサで満足する結果が得られます。 − 16 − REV.0 OP184/OP284/OP484 ★ ★ OP284スパイス・マクロ・モデル 9/94/Rev.A ARG/ADI ★ ★ ★ ★ ★ VN5 VN6 DN5 DN6 フリッカ・ノイズを持つ2番目の電流ノイズ源 アナログ・デバイセズ社が版権を保有、1995 ★ ★ ライセンスに関しては“README.DOC”を参照してください。 このモデルを使用することは、ライセンスを許諾したことと見な されます。 ★ 宣言文。 ★ ★ ノードの割当て ★ 非反転入力 ｜ 反転入力 ｜ ｜ 正電源 ｜ ｜ ｜ 負電源 ｜ ｜ ｜ ｜ 出力 ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ 1 2 99 50 45 ★ ★ ★ ★ ★ .SUBCKT OP284 ★ ★ 入力段 ★ POLY（2） (99、0）(50、0）0 0.5 0.5 POLY（2） （6、5） （8、7）0 0.5E-3 0.5E-3 1E3 ★ ゲイン段 EREF 98 G1 98 R9 20 ★ ★ 100 kHzで0の同相段 ★ ECM R10 R11 C4 5 6 7 8 2 11 4 9 3 10 99 99 7 8 9 1 2 1 98 98 2 11 2 11 11 2 9 9 10 10 5 6 50 50 10 11 1 2 1 2 3 QIN 1 3 QIN 1 4 QIP 1 4 QIP 1 DC DC 99 QIP 1 99 QIP 1 50 QIN 1 50 QIN 1 4E3 4E3 4E3 4E3 50.5E-6 POLY（2） （22、98） （14、98）-25E-6 1E-2 1 5E-9 2E-12 （17、98）1E-3 （23、98）1E-3 98 21 22 21 21 22 98 22 POLY（2） (1、98） （2、98）0 0.5 0.5 1 100E-6 1.592E-3 ★ 20 MHzで負の零点 ★ E1 R17 R18 C8 ENZ VNZ FNZ 98 28 98 26 98 98 28 （20、98) 1E6 1 1E-6 7.958E-9 （27、28） 1 DC0 VNZ-1 ★ 40 MHzでの極 ★ G4 R19 C9 98 29 29 29 98 98 （28、98） 1 1 3.979E-9 ★ ★ 40 MHzでの極 ★ G5 R20 C10 ★ ★ フリッカ・ノイズを持つ電圧ノイズ源 27 27 28 25 25 26 27 ★ ★ 98 30 30 30 98 98 （29、98） 1 1 3.979E-9 出力段 13 98 13 14 98 15 14 15 DC2 DC2 DEN DEN ★ ★ フリッカ・ノイズを持つ電流ノイズ源 ★ REV.0 0 20 98 ★ ★ VN3 VN4 DN3 DN4 DC2 DC2 DIN DIN ★ ★ VN1 VN2 DN1 DN2 98 24 23 24 ★ ★ Q1 Q2 Q3 Q4 DC1 DC2 Q5 Q6 Q7 Q8 R1 R2 R3 R4 IREF EOS IOS CIN GN1 GN2 19 98 19 23 16 98 16 17 98 18 17 18 DC2 DC2 DIN DIN ★ ISY GIN RIN VB Q11 R21 I1 R22 Q12 I2 − 17 − 99 50 31 99 32 33 34 99 36 36 50 31 50 32 31 34 50 35 36 50 0.276E-3 POLY（1） （30、98）.862574E-6 505.879E-6 2.75E6 0.7 33 QON1 4.5E3 50E-6 6E3 35 QOP1 50E-6 OP184/OP284/OP484 R23 99 37 R24 34 38 2.6E3 5E3 Q13 39 36 37 QOP1 Q14 39 38 40 QON1.5 R25 40 50 40 Q15 39 39 41 R26 41 42 1E3 QON1 R27 99 43 220 Q16 44 44 43 QOP1.5 Q17 44 39 42 QON1 R28 42 50 2E3 VSCP 99 97 DC0 FSCP 46 99 VSCP 1 RSCP 46 99 40 Q20 44 46 99 QOP1 Q18 45 44 97 QOP4.5 Q19 QON4.5 45 34 51 VSCN 51 50 DC0 FSCN 50 47 VSCN 1 RSCN 47 50 40 Q21 34 47 50 CC2 31 45 20E-12 CF1 31 34 15E-12 CF2 31 42 15E-12 CO1 34 45 15E-12 CO2 42 45 5E-12 D3 45 99 DX D4 50 45 DX QON1 .MODEL DC D（IS＝130E-21） .MODEL DX D（） .MODEL DEN D（RS＝100 KF＝12E-15 AF＝1） .MODEL DIN D（RS＝5.358 KF＝56E-15 AF＝1） .MODEL QIN NPN（BF＝200 VA＝200 IS＝0.5E-16） .MODEL QIP PNP（BF＝100 VA＝60I S＝0.5E-16） .MODEL QON NPN（BF＝200 VA＝200 IS＝0.5E-16RC＝50） .MODEL QOP PNP（BF＝200 VA＝200 IS＝0.5E-16RC＝160） .ENDS − 18 − REV.0 OP184/OP284/OP484 外形寸法 サイズはインチと（mm）で示します。 REV.0 8ピン・エポキシDIP（P） 14ピン・エポキシDIP（P） 8ピンSO（S） 14ピン幅狭SO（S） − 19 − うにやさ ゅ い し ちき PRINTED IN JAPAN OP184/OP284/OP484 み る 「この取扱説明書はエコマーク認定の再生紙を使用しています。 」 ど りをまも − 20 − REV.0