マイクロパワー、単電源 レール TO レール入出力オペアンプ OP191/OP291/OP491 広い入力電圧範囲 NC 1 8 NC OUTA 1 8 +V –INA 2 7 +V –INA 2 7 OUTB 6 OUTA +INA 3 6 –INB 5 NC 5 +INB +INA 3 レール TO レール出力スイング OP191 –V 4 低消費電流：300UA/AMP NC = NO CONNECT 広い周波数帯域：3MHZ 図 1. 8 ピン ナロー・ボディ SOIC スルーレート：0.5V/US OP291 –V 4 00294-001 単電源動作：2.7 V TO 12 V 00294-002 ピン配置 特長 図 1. 8 ピン ナロー・ボディ SOIC OUTD 13 –IND +INA 3 12 +IND +V 4 11 –V –INB 6 プロセスコントロール OUTB 7 10 9 8 –INA 2 +INC リモートセンサ 低電圧ストレーン・ゲージ・アンプ DAC 出力アンプ + - +INB 5 –INC OUTC –INB 6 - + OUTB 7 図 2. 14 ピン ナロー・ボディ SOIC 通信機器 + OP491 +V 4 バッテリ駆動の計測器 電源の制御と保護回路 - +INA 3 00294-003 +INB 5 アプリケーション OP491 OUTA 1 OUTD 13 –IND 12 +IND 11 –V 10 +INC 9 –INC 8 OUTC 図 3. 14 ピン PDIP OUTA 1 14 OUTD –INA 2 13 –IND +INA 3 12 +IND +V 4 11 –V +INB 5 10 +INC –INB 6 9 –INC OUTB 7 8 OUTC OP491 14 00294-005 14 –INA 2 + OUTA 1 - 位相反転なし 00294-004 低オフセット電圧：700UV 図 4. 14 ピン TSSOP 概要 OP191,OP291,OP491 はそれぞれシングル、デュアル、クワッ ドのマイクロパワー、単電源、3MHz 帯域、レール to レール入 出力オペアンプです。これらのアンプは+3V 単電源動作と共に、 ±5V 両電源動作も保証されています。 要とされるセンサにはホール効果、圧電、抵抗体などの変換器 などがあります。 OPX91 ファミリはアナログ・デバイセズの CBCMOS プロセス でつくられていますが、入力段がユニークな構造になっている ので、入力電圧が上下それぞれの電源電圧より 10V 以上超過し ても位相反転することなく、又ラッチアップする事もありませ ん。出力電圧は上下それぞれの電源電圧の MILLIVOLTS 以内ま で振れ、電源電圧近くぎりぎりまで吸い込み、吐き出し続けま す。 入力と出力でレール TO レールスイングが可能な事により単電 源回路において複数段のフィルター回路を構築でき、高い信号 対ノイズ比を維持することができます。 これらオペアンプのアプリケーションには携帯用通信機器、電 源の制御と保護回路、出力電圧範囲が広い変換器のインターフ ェースがあります。又レール TO レール入力のオペアンプが必 OP191,OP291,OP491 の仕様は拡張工業温度範囲（–40°C ～ +125°C）で規定されています。シングルアンプの OP191、デュ アルアンプの OP291 のパッケージは 8 ピン プラスチック SOIC 表面実装型です。クワッドオペアンプ OP491 のパッケージはナ ロー 14 ピン SOIC、14 ピン PDIP と 14 ピン TSSOP があります。 REV. D アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に 関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、 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明示的または暗示的に許諾するものでもありません。仕様 は、予告なく変更される場合があります。本紙記載の商標および登録商標は、各社の所有に属します。 ※日本語データシートは REVISION が古い場合があります。最新の内容については、英語版をご参照ください。 I ©2005 ANALOG DEVICES, INC. ALL RIGHTS RESERVED. 本 社／〒105-6891 東京都港区海岸 1-16-1 ニューピア竹芝サウスタワービル 電話 03（5402）8200 大阪営業所／〒532-0003 大阪府大阪市淀川区宮原 3-5-36 電話 06（6350）6868 新大阪トラストタワー OP191/OP291/OP491 目次 特長 ...........................................................................................1 過負荷回復 .........................................................................18 アプリケーション ...................................................................1 アプリケーション .................................................................19 ピン配置 ...................................................................................1 3V単電源,計装アンプ .......................................................19 概要 ...........................................................................................1 単電源 RTD アンプ ...........................................................19 改訂履歴 ...................................................................................2 3V 電源から 2.5V 基準電圧を生成する回路 ..................20 仕様 ...........................................................................................3 5V 電源でレール TO レールスウィングする 12BIT DAC20 電気的特性 ...........................................................................3 高電位側での電流モニター .............................................20 絶対最大定格 ...........................................................................7 3V 駆動、冷接点補償熱電対アンプ ................................21 熱抵抗 ...................................................................................7 モデム向け単電源ダイレクト・アクセス回路 ..............21 ESD の注意 ..........................................................................7 仮想グランド使用の 3V 駆動 50 HZ/60 HZ アクテブ・ノッ チ・フィルタ .....................................................................22 標準的な性能特性 ...................................................................8 単電源、半波、全波整流回路 .........................................22 動作原理 .................................................................................17 外形寸法 .................................................................................23 入力過電圧保護 .................................................................18 オーダー・ガイド .............................................................24 出力電圧位相反転 .............................................................18 改訂履歴 4/06—REV. C TO REV. D CHANGES TO NOISE PERFORMANCE, VOLTAGE DENSITY, TABLE 1 ...................................................................................3 CHANGES TO NOISE PERFORMANCE, VOLTAGE DENSITY, TABLE 2 ...................................................................................4 CHANGES TO NOISE PERFORMANCE, VOLTAGE DENSITY, TABLE 3 ...................................................................................5 CHANGES TO FIGURE 23 AND FIGURE 24 ...................... 10 CHANGES TO FIGURE 42 ................................................... 13 CHANGES TO FIGURE 43 ................................................... 14 CHANGES TO FIGURE 57 ................................................... 16 ADDED FIGURE 58 .............................................................. 16 CHANGED REFERENCE FROM FIGURE 47 TO FIGURE 12 ................................................................................................. 17 UPDATED OUTLINE DIMENSIONS ................................... 23 CHANGES TO ORDERING GUIDE ..................................... 24 REV. D 3/04—REV. B TO REV. C. CHANGES TO OP291 SOIC PIN CONFIGURATION ...........1 11/03—REV. A TO REV. B. EDITS TO GENERAL DESCRIPTION ...................................1 EDITS TO PIN CONFIGURATION .........................................1 CHANGES TO ORDERING GUIDE .......................................5 UPDATED OUTLINE DIMENSIONS ................................... 19 12/02—REV. 0 TO REV. A. EDITS TO GENERAL DESCRIPTION ...................................1 EDITS TO PIN CONFIGURATION .........................................1 CHANGES TO ORDERING GUIDE .......................................5 EDITS TO DICE CHARACTERISTICS ..................................5 － 2/24 － OP191/OP291/OP491 仕様 電気的特性 特に指定がない限り、VS = 3.0 V, VCM = 0.1 V, VO = 1.4 V, TA = 25°C. 表１. PARAMETER INPUT CHARACTERISTICS OFFSET VOLTAGE OP191G SYMBOL CONDITIONS MIN VOS TYP MAX UNIT 80 500 1 700 1.25 65 95 11 22 3 90 µV MV µV MV NA NA NA NA V DB −40°C ≤ TA ≤ +125°C OP291G/OP491G VOS 80 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT BIAS CURRENT IB 30 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT OFFSET CURRENT IOS 0.1 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT VOLTAGE RANGE COMMON-MODE REJECTION RATIO LARGE SIGNAL VOLTAGE GAIN VCM = 0 V TO 2.9 V AVO −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 KΩ, VO = 0.3 V TO 2.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 65 25 87 70 50 1.1 100 20 DB V/MV V/MV µV/°C PA/°C PA/°C 2.95 2.90 2.8 2.70 2.99 2.98 2.9 2.80 4.5 ZOUT RL = 100 KΩ TO GND −40°C TO +125°C RL = 2 KΩ TO GND −40°C TO +125°C RL = 100 KΩ TO V+ −40°C TO +125°C RL = 2 KΩ TO V+ −40°C TO +125°C SINK/SOURCE −40°C TO +125°C F = 1 MHZ, AV = 1 V V V V MV MV MV MV MA MA Ω PSRR VS = 2.7 V TO 12 V 80 110 −40°C ≤ TA ≤ +125°C VO = 0 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 75 ISY 110 200 330 ∆VOS/∆T ∆IB/∆T ∆IOS/∆T OFFSET VOLTAGE DRIFT BIAS CURRENT DRIFT OFFSET CURRENT DRIFT OUTPUT CHARACTERISTICS OUTPUT VOLTAGE HIGH VOH OUTPUT VOLTAGE LOW VOL SHORT-CIRCUIT LIMIT OPEN-LOOP IMPEDANCE POWER SUPPLY POWER SUPPLY REJECTION RATIO SUPPLY CURRENT/AMPLIFIER DYNAMIC PERFORMANCE SLEW RATE SLEW RATE FULL-POWER BANDWIDTH SETTLING TIME GAIN BANDWIDTH PRODUCT PHASE MARGIN CHANNEL SEPARATION NOISE PERFORMANCE VOLTAGE NOISE VOLTAGE NOISE DENSITY CURRENT NOISE DENSITY REV. D 0 70 CMRR ISC +SR –SR BW P TS GBP ΘO CS EN P-P EN IN RL = 10 KΩ RL = 10 KΩ 1% DISTORTION TO 0.01% F = 1 KHZ, RL = 10 KΩ 0.1 HZ TO 10 HZ F = 1 KHZ － 3/24 － 40 ±8.75 ±6.0 10 35 75 130 ±13.50 ±10.5 200 DB 350 480 DB µA µA 0.4 0.4 1.2 22 3 45 145 V/µS V/µS KHZ µS MHZ DEGREES DB 2 30 0.8 µV P-P NV/√HZ PA/√HZ OP191/OP291/OP491 特に指定がない限り VS = 5.0 V, VCM = 0.1 V, VO = 1.4 V, TA = 25°C. +5 V 電源の 仕様は +3 V と ±5 V 電源でのテストで保障. 表 1. PARAMETER INPUT CHARACTERISTICS OFFSET VOLTAGE OP191 SYMBOL CONDITIONS MIN VOS TYP MAX UNIT 80 500 1.0 700 1.25 65 95 11 22 5 0 70 65 93 90 µV MV µV MV NA NA NA NA V DB DB 25 70 V/MV 50 1.1 100 20 V/MV µV/°C PA/°C PA/°C 4.99 4.98 4.85 4.75 4.5 −40°C ≤ TA ≤ +125°C OP291/OP491 VOS 80 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT BIAS CURRENT IB 30 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT OFFSET CURRENT IOS 0.1 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT VOLTAGE RANGE COMMON-MODE REJECTION RATIO CMRR LARGE SIGNAL VOLTAGE GAIN AVO ∆VOS/∆T ∆IB/∆T ∆IOS/∆T OFFSET VOLTAGE DRIFT BIAS CURRENT DRIFT OFFSET CURRENT DRIFT OUTPUT CHARACTERISTICS OUTPUT VOLTAGE HIGH VOH OUTPUT VOLTAGE LOW VOL SHORT-CIRCUIT LIMIT OPEN-LOOP IMPEDANCE POWER SUPPLY POWER SUPPLY REJECTION RATIO SUPPLY CURRENT/AMPLIFIER DYNAMIC PERFORMANCE SLEW RATE SLEW RATE FULL-POWER BANDWIDTH SETTLING TIME GAIN BANDWIDTH PRODUCT PHASE MARGIN CHANNEL SEPARATION NOISE PERFORMANCE VOLTAGE NOISE VOLTAGE NOISE DENSITY CURRENT NOISE DENSITY REV. D ISC ZOUT PSRR ISY +SR –SR BW P TS GBP ΘO CS EN P-P EN IN VCM = 0 V TO 4.9 V –40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 KΩ, VO = 0.3 V TO 4.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 100 KΩ TO GND −40°C TO +125°C RL = 2 KΩ TO GND −40°C TO +125°C RL = 100 KΩ TO V+ −40°C TO +125°C RL = 2 KΩ TO V+ −40°C TO +125°C SINK/SOURCE −40°C TO +125°C F = 1 MHZ, AV = 1 4.95 4.90 4.8 4.65 ±8.75 ±6.0 ±13.5 ±10.5 200 V V V V MV MV MV MV MA MA Ω VS = 2.7 V TO 12 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C VO = 0 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 80 75 110 110 220 350 DB DB µA µA RL = 10 KΩ RL = 10 KΩ 1% DISTORTION TO 0.01% F = 1 KHZ, RL = 10 KΩ 0.1 HZ TO 10 HZ F = 1 KHZ － 4/24 － 40 10 35 75 155 400 500 0.4 0.4 1.2 22 3 45 145 V/µS V/µS KHZ µS MHZ DEGREES DB 2 42 0.8 µV P-P NV/√HZ PA/√HZ OP191/OP291/OP491 特に指定がない限り VO = ±5.0 V, –4.9 V ≤ VCM ≤ +4.9 V, TA = +25°C. 表 2. PARAMETER INPUT CHARACTERISTICS OFFSET VOLTAGE OP191 SYMBOL CONDITIONS MIN VOS TYP MAX UNIT 80 500 1 700 1.25 65 95 µV MV µV MV NA NA 11 22 +5 NA NA V DB DB −40°C ≤ TA ≤ +125°C OP291/OP491 VOS 80 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT BIAS CURRENT IB 30 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT OFFSET CURRENT IOS 0.1 −40°C ≤ TA ≤ +125°C INPUT VOLTAGE RANGE COMMON-MODE REJECTION RATIO CMRR LARGE SIGNAL VOLTAGE GAIN AVO OFFSET VOLTAGE DRIFT BIAS CURRENT DRIFT OFFSET CURRENT DRIFT OUTPUT CHARACTERISTICS OUTPUT VOLTAGE SWING SHORT-CIRCUIT LIMIT OPEN-LOOP IMPEDANCE POWER SUPPLY POWER SUPPLY REJECTION RATIO SUPPLY CURRENT/AMPLIFIER DYNAMIC PERFORMANCE SLEW RATE FULL-POWER BANDWIDTH SETTLING TIME GAIN BANDWIDTH PRODUCT PHASE MARGIN CHANNEL SEPARATION NOISE PERFORMANCE VOLTAGE NOISE VOLTAGE NOISE DENSITY CURRENT NOISE DENSITY REV. D VCM = ±5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = +10 KΩ, VO = ±4.7 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −5 75 67 25 ∆VOS/∆T ∆IB/∆T ∆IOS/∆T VO ISC ZOUT PSRR ISY ±SR BW P TS GBP ΘO CS EN P-P EN IN 100 97 70 50 1.1 100 20 V/MV µV/°C PA/°C PA/°C RL = 100 KΩ TO GND −40°C TO +125°C RL = 2 KΩ TO GND –40°C ≤ TA ≤ +125°C SINK/SOURCE −40°C TO +125°C F = 1 MHZ, AV = 1 ±4.93 ±4.90 ±4.80 ±4.65 ±8.75 ±6 ±4.99 ±4.98 ±4.95 ±4.75 ±16.00 ±13 200 V V V V MA MA Ω VS = ±5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C VO = 0 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 80 75 110 100 260 390 DB DB µA µA RL = 10 KΩ 1% DISTORTION TO 0.01% F = 1 KHZ 0.1 HZ TO 10 HZ F = 1 KHZ － 5/24 － 420 550 0.5 1.2 22 3 45 145 V/µS KHZ µS MHZ DEGREES DB 2 42 0.8 µV P-P NV/√HZ PA/√HZ OP191/OP291/OP491 5V Vs = ±5V RL = 2kΩ AV = +1 VIN = 20V p-p 5V 200µs 100 90 INPUT OUTPUT 10 図 5.入力電圧が 5V 超過した時の入力と出力 REV. D － 6/24 － 00294-006 0% OP191/OP291/OP491 熱抵抗 絶対最大定格 表４. PARAMETER SUPPLY VOLTAGE INPUT VOLTAGE DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE OUTPUT SHORT-CIRCUIT DURATION TO GND STORAGE TEMPERATURE RANGE N, R, RU PACKAGES OPERATING TEMPERATURE RANGE OP191G/OP291G/OP491G JUNCTION TEMPERATURE RANGE N, R, RU PACKAGES LEAD TEMPERATURE (SOLDERING, 60 SEC) RATING 16 V GND TO VS 10 V 7V INDEFINITE –65°C TO +150°C ΘJA はワーストケース条件で規定；すなわち PDIP パッケージ の場合、デバイスをソケットに 装着した状態で ΘJA を規定； TSSOP と SOIC パッケージの場合、デバイスを回路ボードに ハンダ付けした状態で ΘJA を規定. 表 3. 熱抵抗 PACKAGE TYPE 8-LEAD SOIC (R) 14-LEAD PDIP (N) 14-LEAD SOIC (R) 14-LEAD TSSOP (RU) –40°C TO +125°C –65°C TO +150°C 300°C 上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えると、デバイス に恒久的な損傷を与える可能性があります。この定格はスト レスについてのみを規定するものです；デバイスの動作機能 についてはこの定格あるいはこの仕様の動作部分に記載する 規定値以上のいかなる条件についても定めたものではありま せん。デバイスを長時間絶対最大定格の状態に置くと、デバ イスの信頼性に影響を与えることがあります。 他に指定のない限り、絶対最大定格はチップとパッケージ品の両 方に適用されます。 ESD の注意 ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスです。人体や試験機器には4,000V もの高圧の静電気が容易に蓄 積され、検知されないまま放電されることがあります。本製品は当社独自のESD 保護回路を内蔵してはいま すが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被った場合、回復不能の損傷を生じる可能性があります。したがっ て、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対する適切な予防措置を講じることをお勧めします。 REV. D － 7/24 － ΘJA 158 76 120 180 ΘJC 43 33 36 35 UNIT °C/W °C/W °C/W °C/W OP191/OP291/OP491 標準的 標準的な性能特性 40 180 VS = 3V TA = 25°C BASED ON 1200 OP AMPS 160 INPUT BIAS CURRENT (nA) 140 VCM = 3V 30 120 80 60 40 VCM = 2.9V 10 0 VS = 3V –10 VCM = 0.1V –20 –30 00294-012 –40 20 0 –0.18 –0.10 –0.02 0.06 0.14 VCM = 0V –50 –60 –40 0.22 25 85 125 TEMPERATURE (°C) INPUT OFFSET VOLTAGE (mV) 図9.入力バイアス電流 対 温度, VS = 3 V 図6. OP291 入力オフセット電圧の分布, VS = 3 V 0 120 VS = 3V –40°C < T A < +125°C BASED ON 600 OP AMPS –0.2 INPUT OFFSET CURRENT (nA) 100 80 UNITS 00294-015 UNITS 100 20 60 40 VCM = 0.1V –0.4 VCM = 2.9V VS = 3V –0.6 VCM = 3V –0.8 –1.0 VCM = 0V –1.2 –1.4 0 0 1 2 3 4 5 6 00294-016 00294-013 20 –1.6 –1.8 –40 7 25 36 0 VS = 3V VS = 3V 30 24 VCM = 0.1V INPUT BIAS CURRENT (nA) –0.04 VCM = 0V –0.06 VCM = 3V –0.08 VCM = 2.9V –0.10 18 12 6 0 –6 –12 –18 –24 00294-014 –0.12 25 85 00294-017 INPUT OFFSET VOLTAGE (mV) –0.02 –30 –36 125 0 TEMPERATURE (°C) 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 図8.入力オフセット電圧 対 温度, VS = 3 V REV. D 125 図10. 入力オフセット電流 対 温度, VS = 3 V 図 7. OP291 入力オフセット電圧ドリフトの分布, VS = 3 V –0.14 –40 85 TEMPERATURE (°C) INPUT OFFSET VOLTAGE (µV/°C) 図11.入力バイアス電流 対 入力同相電圧, VS = 3 V － 8/24 － 3.0 OP191/OP291/OP491 50 3.00 +VO @ RL = 100kΩ 30 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 2.95 2.90 +VO @ RL = 2kΩ 2.85 20 10 0 –10 –20 –30 2.80 2.75 –40 –40 00294-018 VS = 3V 25 85 00294-021 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) VS = 3V TA = 25°C 40 –50 10 125 100 1k TEMPERATURE (°C) 図12. 出力電圧振幅 対 温度, VS = 3 V 1M 10M 160 VS = 3V TA = 25°C 80 60 40 90 20 45 0 0 –20 –45 –40 –90 10M 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 100 80 60 40 20 0 00294-022 100 120 CMRR (dB) OPEN PHASE SHIFT (Degrees) 120 100 CMRR VS = 3V TA = 25°C 140 –20 –40 100 00294-019 140 OPEN-LOOP GAIN (dB) 100k 図15. クローズド・ループ・ゲイン 対 周波数, VS = 3 V 160 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 図16. CMRR 対 周波数, VS = 3 V 図13. オープン・ループ・ゲイン及び位相対周波数, VS = 3 V 90 1200 VS = 3V RL = 100kΩ, VCM = 2.9V 1000 89 RL = 100kΩ, VCM = 0.1V 800 88 CMRR (dB) OPEN-LOOP GAIN (V/mV) 10k FREQUENCY (Hz) 600 87 86 400 85 25 85 84 –40 125 25 85 TEMPERATURE (°C) TEMPERATURE (°C) 図17. CMRR 対 温度, VS = 3 V 図14. オープン・ループ・ゲイン対温度, VS = 3 V REV. D 00294-023 VS = 3V, VO = 0.3V/2.7V 0 –40 00294-020 200 － 9/24 － 125 OP191/OP291/OP491 0.35 160 VS = 3V 120 PSRR (dB) 100 80 +PSRR 60 –PSRR 40 20 00294-024 0 –20 –40 100 1k 10k 100k 1M 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 00294-027 140 SUPPLY CURRENT/AMPLIFIER (mA) ±PSRR VS = 3V TA = 25°C 0.05 –40 10M 25 85 図18. PSRR 対 周波数, VS = 3 V 図21.電源電流 対 温度, VS = +3 V, +5 V, ±5 V 113 3.0 VIN = 2.8V p-p VS = 3V AV = +1 RL = 100kΩ VS = 3V 2.5 MAXIMUM OUTPUT SWING (V) 112 111 110 109 2.0 1.5 1.0 0.5 00294-025 108 107 –40 25 85 0 100 125 00294-028 PSRR (dB) 125 TEMPERATURE (°C) FREQUENCY (Hz) 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) TEMPERATURE (°C) 図22.最大出力振幅 対 周波数, VS = 3 V 図19. PSRR 対 温度, VS = 3 V 1k 1.6 VS = 3V +SR SLEW RATE (V/µs) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 –SR 0 –40 00294-026 0.2 100 25 85 10 10 125 100 1k FREQUENCY (Hz) TEMPERATURE (°C) 図23.電圧ノイズ密度, VS = 5 V OR ±5 V 図20.スルーレート 対 温度, VS = 3 V REV. D 00294-029 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) 1.4 － 10/24 － 10k OP191/OP291/OP491 70 40 VS = 5V VS = 5V TA = 25°C BASED ON 600 OP AMPS 60 +IB 30 –IB VCM = 5V 20 50 10 IB (nA) UNITS 40 30 0 –10 20 0 –0.50 –0.30 –0.10 0.10 0.30 VCM = 0V +IB –40 –40 0.50 25 INPUT OFFSET VOLTAGE (mV) 1.6 VS = 5V –40°C < T A < +125°C BASED ON 600 OP AMPS 60 40 1.2 1.0 VCM = 0V 0.8 0.6 0.4 0.2 20 00294-031 0 0 1 2 3 4 5 6 00294-034 80 0 VS = 5V 1.4 INPUT OFFSET CURRENT (nA) 100 UNITS 125 図27.入力バイアス電流 対 温度, VS = 5 V 120 VCM = 5V –0.2 –40 7 85 25 125 TEMPERATURE (°C) INPUT OFFSET VOLTAGE (µV/°C) 図25. OP291 入力オフセット電圧ドリフトの分布, VS = 5 V 図28.入力オフセット電流 対 温度, VS = 5 V 36 0.15 VS = 5V VS = 5V 30 24 INPUT BIAS CURRENT (nA) 0.10 VCM = 0V 0.05 0 VCM = 5V –0.05 18 12 6 0 –6 –12 –18 –0.10 –40 00294-032 –24 25 85 00294-035 VOS (mV) 85 TEMPERATURE (°C) 図24. OP291 入力オフセット電圧の分布, VS = 5 V –30 –36 0 125 1 2 3 4 COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V) TEMPERATURE (°C) 図 26. 入力オフセット電圧 対 温度 VS = 5 V REV. D –IB –30 00294-030 10 00294-033 –20 図29.入力バイアス電流 対 同相入力電圧, VS = 5 V － 11/24 － 5 OP191/OP291/OP491 50 5.00 RL = 100kΩ 30 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 4.90 4.85 RL = 2kΩ 4.80 20 10 0 –10 –20 –30 00294-036 4.75 VS = 5V 4.70 –40 85 25 –40 00294-039 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) VS = 5V TA = 25°C 40 4.95 –50 125 10 100 10M 160 VS = 5V TA = 25°C 80 60 40 90 20 45 0 0 –20 –45 –40 –90 10M 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 100 80 60 40 20 0 –20 –40 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 図 34. CMRR 対 周波数, VS = 5V 図 31.オープン・ループ・ゲイン及び位相対周波数, VS = 5 V 96 140 VS = 5V VS = 5V 120 00294-040 100 120 CMRR (dB) OPEN PHASE SHIFT (Degrees) 120 100 CMRR VS = 5V TA = 25°C 140 00294-037 140 95 RL = 100kΩ, V CM = 5V 94 93 CMRR (dB) 100 80 60 92 91 90 RL = 100kΩ, VCM = 0V 89 40 RL = 2kΩ, VCM = 5V 88 RL = 2kΩ, VCM = 0V 0 –40 25 87 00294-038 20 85 00294-041 OPEN-LOOP GAIN (dB) 1M 図33.クローズド・ループ・ゲイン 対 周波数, VS = 5 V 160 OPEN-LOOP GAIN (V/mV) 100k FREQUENCY (Hz) 図 30.出力電圧振幅 対 温度, VS = 5 V 86 –40 125 25 85 TEMPERATURE (°C) TEMPERATURE (°C) 図 35. CMRR 対 温度, VS = 5 V 図32.オープン・ループ・ゲイン 対 温度, VS = 5 V REV. D 10k 1k TEMPERATURE (°C) － 12/24 － 125 OP191/OP291/OP491 20 160 ±PSRR VS = 5V TA = 25°C 18 SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA) 120 PSRR (dB) 100 80 +PSRR 60 40 –PSRR 20 –20 –40 100 1k 10k 100k 1M 16 –ISC, VS = ±5V 14 +ISC, VS = +3V 12 10 –ISC, VS = +3V 8 6 00294-042 0 +ISC, VS = ±5V 00294-045 140 4 –40 10M 25 85 125 TEMPERATURE (°C) FREQUENCY (Hz) 図 39.出力短絡電流 対 温度, VS = +3 V, +5 V, ±5 V 図 36. PSRR 対 周波数, VS = 5 V 80 0.6 VS = ±5V 70 0.5 60 +SR VOLTAGE (µV) SR (V/µs) 0.4 –SR 0.3 50 40 30 0.2 10kΩ 20 0.1 0 –40 25 85 10 00294-043 VS = 5V 10kΩ 0 500 1000 1500 2500 図 40.チャンネル間分離, VS = ±5 V 図 37. OP291 スルーレート 対 温度, VS = 5 V 5.0 0.50 VIN = 4.8V p-p VS = 5V AV = +1 RL = 100kΩ VS = 5V 4.5 MAXIMUM OUTPUT SWING (V) 0.40 +SR 0.35 –SR 0.30 0.25 0.20 0.15 00294-044 0.10 0.05 0 –40 25 85 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 00294-047 0.45 SR (V/µs) 2000 FREQUENCY (Hz) TEMPERATURE (°C) 0.5 0 100 125 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) TEMPERATURE (°C) 図41.最大出力振幅 対 周波数, VS = 5 V 図 38. OP491 スルーレート 対 温度, VS = 5 V REV. D VO VIN = 10V p-p @ 1kHz 0 125 1kΩ B 00294-046 A － 13/24 － 1M OP191/OP291/OP491 10 VS = ±5V 1.4 INPUT OFFSET CURRENT (nA) 8 6 4 2 1.2 VCM = –5V 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 00294-051 00294-048 VCM = +5V 0 –0.2 1M –40 36 VS = ±5V VS = ±5V 24 INPUT BIAS CURRENT (nA) 0.10 0.05 0 VCM = +5V –0.10 –40 25 –12 –36 125 85 0 –24 00294-049 –0.05 12 00294-052 VCM= –5V –5 –4 TEMPERATURE (°C) –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V) 図43.入力オフセット電圧 対 温度, VS = ±5 V 図46.入力バイアス電流 対 同相入力電圧, VS = ±5 V 50 5.00 VS = ±5V 40 RL = 2kΩ 4.95 +IB OUTPUT VOLTAGE SWING (V) 4.90 30 –IB VCM = +5V 20 10 IB (nA) 125 図45.入力オフセット電流 対 温度, VS = ±5 V 0.15 0 –10 –20 VCM = –5V –IB +IB –40 –50 –40 25 85 4.85 4.80 RL = 2kΩ 4.75 VS = ±5V 0 –4.75 –4.80 –4.85 RL = 2kΩ –4.90 00294-050 –30 125 –4.95 –5.00 –40 TEMPERATURE (°C) RL = 2kΩ 25 85 TEMPERATURE (°C) 図44.入力バイアス電流 対 温度, VS = ±5 V REV. D 85 TEMPERATURE (°C) 図42.最大出力振幅 対 周波数, VS = ±5 V INPUT OFFSET VOLTAGE (mV) 25 図47.出力電圧振幅 対 温度, VS = ±5 V － 14/24 － 00294-053 MAXIMUM OUTPUT SWING (V) 1.6 VIN = 9.8V p-p VS = ±5V AV = +1 RL = 100kΩ 125 OP191/OP291/OP491 70 160 VS = ±5V TA = 25°C 60 120 30 45 20 90 10 135 100 80 60 40 0 180 –10 225 0 –20 270 –20 1k 10k 100k 1M –40 100 00294-054 –30 20 10M FREQUENCY (Hz) 00294-057 0 CMRR (dB) 40 PHASE SHIFT (Degrees) 1k 図48.オープン・ループ・ゲイン 対 周波数, VS = ±5 V 1M 10M 102 VS = ±5V VS = ±5V 101 180 160 100 RL = 2kΩ 99 120 98 CMRR (dB) 140 100 80 97 96 95 65 94 40 0 –40 00294-055 RL = 2kΩ 25 25 85 93 92 –40 125 25 85 125 TEMPERATURE (°C) TEMPERATURE (°C) 図49.オープン・ループ・ゲイン 対 温度, VS = ±5 V 図52. CMRR 対 温度, VS =± 5 V 50 160 VS = ±5V TA = 25°C 40 ±PSRR VS = ±5V TA = 25°C 140 30 120 20 100 10 80 PSRR (dB) 0 –10 +PSRR 60 40 –PSRR –20 20 –30 0 00294-056 –40 –50 10 100 1k 10k 100k 1M 10M 00294-059 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 100k 図51. CMRR 対 周波数, VS = ±5 V 200 –20 –40 100 FREQUENCY (Hz) 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 図50.クローズド・ループ・ゲイン 対 周波数, VS = ±5 V REV. D 10k FREQUENCY (Hz) 00294-058 OPEN-LOOP GAIN (dB) 50 OPEN-LOOP GAIN (V/mV) CMRR VS = ±5V TA = 25°C 140 図53. PSRR 対 周波数, VS = ±5 V － 15/24 － 1M 10M OP191/OP291/OP491 115 1k OP491 110 PSRR (dB) OP291 105 100 00294-060 95 100 90 –40 25 85 00294-078 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) VS = ±5V 10 10 125 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) TEMPERATURE (°C) 図54. OP291/OP491 PSRR 対 温度, VS = ±5 V 図57.電圧ノイズ密度, VS = 3 V 0.7 VS = ±5V 1.00V 0.6 100 +SR 90 0.5 SR (V/µs) –SR 0.4 0.3 INPUT 0.2 OUTPUT 00294-061 0.1 25 85 0% 500mV 2.00µs 100mV 125 00294-063 0 –40 V S = 3V R L = 200kΩ 10 TEMPERATURE (°C) 図55.スルーレート 対 温度, VS = ±5 V 図58. 大信号過度応答, VS = 3 V 1k VS = 3V 2.00V AV = +100 100 90 AV = +10 INPUT 10 AV = +1 1 10k 100k 1M V S = ±5V R L = 200kΩ A V = +1V/V 10 OUTPUT 0% 1.00V 2.00µs 2M FREQUENCY (Hz) 図56. 出力インピーダンス対周波数 REV. D 100mV 00294-064 0.1 1k 00294-062 OUTPUT IMPEDANCE (Ω) 100 図59. 大信号過度応答, VS = ±5 V － 16/24 － OP191/OP291/OP491 動作原理 入力回路に 5 KΩ 直列抵抗と差動ダイオードが接続され ています。これはバイポーラトランジスタの一般的な保 護方法ですが、入力トランジスタを大きな入力差動電圧 から保護しています。これらのダイオードは入力差動電 圧が約 0.6 V.超えるとターンオンします。保護ダイオード がターンオンすると入力端子間で電流が流れますが、電 流は 2 つの 5 KΩ 抵抗で制限されます。この特性はオペア ンプがコンパレターのようにオープン・ループで動作す るような回路で重要です。各回路を注意深く調べ、電流 が増加しても特性に影響しないよう確認することをお勧 めします。 OP191,OP291,OP491 は入出力レール TO レールを特長と する単電源マイクロパワーオペアンプです。広い入出力 範囲を得るために入出力段はユニークな構造になってい ます。図６に示すように入力段は２段の差動ペア（PNP ペアと NPN ペア）で構成されています。これら２段の差 動ぺアは並行動作しません。代わりに任意の入力電圧に 対してどちらか１段がオンになります。PNP 段（トラン ジスタ Q1 と Q2）は入力電圧が下位の電源電圧に近づき、 さらに到達してもリニア領域を維持する事が要求されま す。一方 NPN 段（トランジスタ Q5 と Q6）は入力電圧が 上位の電源電圧値まで近づき、到達しても動作すること が要求されます。 ほとんどのオペアンプの出力段と同じように、OP191 フ ァミリも出力段に PNP と NPN トランジスタを使用して います。ただし実際にはレール TO レール出力スイング を実現するために、出力トランジスタ Q32 と Q33 のコレ クタが出力端子に接続されています。出力電圧が上位又 は下位の電源電圧に近づいた時、これらのトランジスタ が飽和し始めます。結局出力電圧の最終的な限界値はこ れらトランジスタの飽和電圧つまり約 50MV になります。 出力段はコレクタと外付け負荷インピーダンスで決まる 固有のゲインがあります。従ってオペアンプのオープ ン・ループ・ゲインは負荷抵抗に依存します。 図 12 に示すように PNP 段は入力同相電圧範囲の大部分 で動作します。入力バイアス電流の方向は上位の電源電 圧より約 1.2 V ～ 1.3 V 下の電圧で変わることに注意して ください。この電圧以下では入力バイアス電流が OP291 から流出するので PNP 入力段が動作していることがわか ります。しかしこの電圧以上では入力バイアス電流は OP291 に流入しますので NPN 入力段が動作していること がわかります。２つの入力段の切り替えを実際にアンプ 内で行っているのはトランジスタ Q3,Q4 と Q7 です。入 力同相電圧が上昇すると、Q1,Q2 のエミッタ電圧も追従 してその電圧に１ダイオード電圧降下加えた分上昇しま す。その結果 Q1,Q2 のエミッタ電圧が十分高くなり Q3 をターンオンします。そうすると PNP 入力段を流れてい た 8UA のバイアス電流は Q3 の方に流れ、PNP ペア回路 がオフになります。代わりに Q3 から Q4 に流れる電流は Q4 とミラー回路になっている Q7 にも流れ NPN 入力段を 駆動します。 Q22 8µA Q26 –IN Q32 Q23 Q3 5kΩ Q20 5kΩ +IN Q16 Q5 Q6 Q1 Q2 Q27 Q8 Q10 Q12 Q30 10pF Q17 Q14 Q21 Q9 Q11 Q13 Q15 Q24 Q18 Q7 図 60. 簡略化した回路 REV. D Q25 Q28 Q29 Q33 00294-065 Q4 Q19 VOUT Q31 － 17/24 － OP191/OP291/OP491 入力過電圧保護 出力電圧位相反転 どの半導体でも同じですが、入力電圧が上下どちらかの 電源電圧を超過するような状態が予想される場合はいつ でも入力過大電圧の特性を確認する必要があります。過 大電圧が発生した時、その電圧のレベルと異常電流の大 きさにより、オペアンプは破損する可能性があります。 図 62 は OP191 ファミリの特性を示します。このグラフ は上下の電源端子をグランドとし、入力にカーブトレー サを接続して作成されました。入力電圧が上下どちらか の電源を 0.6V 以上超過すると内部の PN 接合が導通し入 力から電源の方に電流が流れます。前記のように OP291/OP491 は各入力端子に電流制限用に抵抗 5 KΩ が 直列に接続されています。下記グラフで電流対電圧の傾 斜を計算するとちょうど 5 KΩ になります。 ある単電源用に開発されたオペアンプは、その入力電圧 が有効な同相電圧範囲を上回ると出力の位相反転を生じ ます。一般的には単電源バイポーラオペアンプの場合下 位の電源電圧が同相電圧範囲の下の限界値を決めます。 このようなオペアンプの場合、外付けクランピングダイ オードを使いアノードをグランドに、カソードを入力に 接続することにより、入力電圧が下位の電源電圧（つま りグランド）より下がるのを防ぎ、出力電圧の位相を変 えるような事態を防いでいます。FET 入力オペアンプも 位相反転を起こす可能性あります。 もしそうであれば 一般的にこれを避けるために直列入力抵抗が必要となり ます。 OP191 は優れた入力回路構成になっており、一般的な入 力電圧範囲の制限はありません。事実入力電圧が電源電 圧を大幅に超えても破損しません。図 64 に示すように OP191 ファミリは出力電圧のわずかな位相反転の兆候も あるいは異常な現象も現れることなく±5V 電源で安全に 20 V P-P 入力電圧を扱えます。従って外付けクランピン グダイオードは必要ありません。 IIN +2mA +1mA –5V +5V +10V VIN 過負荷回復 00294-066 –1mA –2mA 図 61. 入力過電圧特性 この入力電流は本来 5MA に制限されている限り IC を破 壊することはありません。電源電圧より 10V 超過した時 の入力電流は 1.8VＭA です。もし電圧が大きくて電流が 5MA 以上になる場合には外付け抵抗を接続する必要があ ります。この外付け抵抗の値は印可される入力電圧を 5MA で割算しその値から内部抵抗 5 KΩ を引算すれば得 られます。たとえば入力に 100V が加わる可能性がある 場合、外付け抵抗の値は(100 V/5 MA) − 5 KΩ = 15 KΩ で す。この抵抗はどちらかの入力(両方の入力に過大電圧が 加わる可能性ある場合は両方の入力)に直列に接続します。 オペアンプの過負荷回復時間は出力電圧が飽和した状態 からリニア領域に戻るまでに必要とする時間です。この 回復時間はコンパレターのように大きな過度変化の後、 すぐに回復しなければならないようなアプリケーション で重要です。図 63 は OPX91 の過負荷回復時間を評価す るのに使用した回路です。 OPX91 は上位電圧での飽和か ら回復するのに約 8 µS、下位電圧での飽和からの回復時 間は約 6.5 µS です。 R1 9kΩ VIN 10V STEP 3 + 1/2 OP291 R2 10kΩ 2 – VS = ±5V 図 62. 過負荷回復時間テスト回路 5µs 3 + 8 1/2 2 OP291 – 4 1 VOUT VIN (2.5V/DIV) VIN 20V p-p 5µs 100 90 VOUT (2V/DIV) 100 90 +5V VOUT 1 R3 10kΩ 00294-068 –10V 10 0% 10 0% 20mV TIME (200µs/DIV) 図63. 出力電圧位相反転の状況 REV. D － 18/24 － 20mV TIME (200µs/DIV) 00294-067 –5V OP191/OP291/OP491 アプリケーション 3 V 単電源、計装アンプ 単電源 RTD アンプ OP291 は低電源電流、低電圧駆動なので図 65 の計装ア ンプ のようなバッテリ駆動のアプリケーションに最適で す。回路は典型的な 2 アンプ構成の計装アンプになって おり４つの抵抗でゲインを設定します。ゲインの式は図 65 に示すように単純に非反転オペンプのゲインの式です。 優れた同相電圧除去比の特性を得るためには、2 つの R1 の抵抗はお互いにマッチングがとれている事と、さらに R2 ともマッチングとれている必要があります。さらに優 れた温度安定度を得るためには抵抗回路は互いにマッチ ングがとれていると同時に、温度ドリフト特性もマッチ ングがとれている必要があります。コンデンサ C1 はノイ ズに敏感なアプリケーションで周波数帯域（その結果と してノイズ）を制限するために使用されています。この コンデンサの値は計装アンプの要求されるクローズド・ ループ周波数帯域より決められます。 RC 回路は式 1/(2Π × R1C1)の計算結果に等しい周波数においてポールをつく ります。もし AC の CMRR が重要なファクターの場合は、 もうひとつの R1 抵抗にもマッチングしたコンデンサ C1 を接続する必要があります。 図 66 の回路ではブリッジ回路の単電源 5V 駆動 RTD（測 温抵抗体）アンプに OP491 の 3 つのオペアンプを使用し ています。この回路では 3.9V の高い励起電圧を発生させ るのに OP491 のメリットである広出力電圧範囲が有効活 用されています。事実レール TO レール出力スイングな ので、この回路は電源電圧が 4.0V に下がっても動作しま す。アンプ A1 は 1.235 V 基準電圧源の AD589 と共に励 起用定電流をつくりブリッジに供給します。 オペアンプ により 6.19 KΩ と 2.55 MΩ の並列抵抗を通した基準電圧 が維持されるので、200UA 電流源が生成されます。この 電流はブリッジの左右半分ずつ均等に分かれて流れます。 従って RTD には 100 µA が流れ、その抵抗値に応じた電 圧を発生します。精度を改善するために、ブリッジの両 足の 100 Ω に接続される配線抵抗のバランスをとるため に 3 線 RTD を使用しています。 GAIN = 274 200Ω 10 TURNS 26.7kΩ 5V 26.7kΩ A3 3V 5 + VIN 6 2 R1 7 1/2 OP291 R2 OP491 VOUT 365Ω 4 6.19kΩ VOUT = (1 + 365Ω 1/4 100kΩ OP491 R2 R1 ) = VIN R2 R1 C1 100pF 0.01pF ALL RESISTORS 1% OR BETTER AD589 OP291 はレール TO レール入力可能になっており、入力 同相電圧範囲にグランドと 3V 電源電圧も含まれます。 さらにレール TO レール出力であるので、可能な限り最 も広い信号範囲を得ることができ、システムのダイナミ ックレンジを最大にする事が出来ます。さらに 300 µA/DEVICE と低消費電流で、回路全体の消費電流も わずか 600 µA ですが、それでもゲイン帯域幅は 3 MHZ あります。 100kΩ A1 1 図 64. 3 V 単電源、計装アンプ 37.4kΩ 5V 図 65. 単電源 RTD アンプ “3V 単電源、計装アンプ”の節で述べたように A2 とア ンプ A3 は 2 アンプ構成の計装アンプ回路になっています。 測定を容易にするために抵抗値はゲインが 274 になるよ うに選ばれており、温度が 1°C 上昇するごとに出力電圧 は 10 MV 変化します。アンプ 3 の 100 KΩ 抵抗と並列に 接続されているコンデンサ 0.01 µF はこの高ゲイン回路か ら不要なノイズを取り除くため接続されています。この 特別な RC の組み合わせにより 1.6 KHZ でポールが形成 されます。 単電源用計装アンプとして他の回路はどうかという疑問 がわくかもしれません。たとえばこの回路の変形として ゲイン設定用に 5 番目の抵抗を 2 つの反転入力の間に接 続します。この変形回路は両電源回路では良好に動作し ますが、基本的に単電源回路には適していません。同じ 事が従来の 3 アンプ構成の計装アンプにも言えます。両 方のケース共単純に、電源間で仮想グランドを設けない 限り、単電源では動作できません。 REV. D 100Ω 2.55MΩ VOUT OP491 A2 1/4 00294-070 3 1/2 00294-069 – 100Ω RTD 8 OP291 1/4 － 19/24 － OP191/OP291/OP491 3 V 電源から 電源から 2.5 V 基準電圧を生成する回路 基準電圧を生成する回路 多くの単電源アプリケーションでしばしば 2.5 V 基準電 圧が必要となることがあります。 多くの市販されている モノリシック 2.5V 基準電圧は最小電源電圧 4 V が必要と されます. システムの最小動作電源電圧が 3V の時にはさ らに条件が悪くなります。図 67 に単電源 3V 動作の 2.5 V 基準電圧源の例を示します。AD589 1.235 V 出力を 2.5V に増幅するのに OP291 のレール TO レール入力/出力のメ リットが生かされています。OP291 の低 TCVOS（1 µV/°C） により出力電圧温度係数は 200 PPM/°C 以下に維 持されます。回路全体の温度係数は R2 と R3 の温度係数 に支配されます。従って低温度係数の抵抗の使用をお勧 めします。全体の回路の消費電流は 25°C 、3 V 電源で 420 µA 以下です。 3V R1 17.4kΩ 3V 8 1/2 4 2 R2 100kΩ RESISTORS = 1%, 100ppm/°C POTENTIOMETER = 10 TURN, 100ppm/°C R1 5kΩ 図 66. 3 V 電源で動作する 2.5 V 基準電圧源 5 V 電源でレール 電源でレール to レールスイングする 12-Bit DAC OPX91 ファミリは CMOS DAC と共に使用し、デジタル コントロールで広い出力範囲の電圧を発生させるのに理 想的です。図 67に AD589 と共に使用し、0 V から 1.23 V までの出力電圧を発生させる DAC8043 を示します。 DAC は電圧スイッチングモードで動作し、基準電圧は電 流出力端子（IOUT）に接続されています。出力電圧は VREF 端子から取ります。この方法は本質的に非反転回路で、 典型的な電流出力モードとは反対です。電流出力モード は反転回路ですので単電源には不適です。 高電位側での 高電位側での電流モニタ での電流モニター 電流モニター 電源制御回路の設計においては、広範囲の負荷電流条件 でパストランジスタの長期的信頼性を確実にするための 設計に多くの時間が費やされます。結局これらの設計で はデバイスの電源消費をモニターし制限する事が最も重 要になります。図 69 に示す回路は 5V 単電源、高電位側 電流モニターの例ですが、フの字電流制限回路内蔵の電 圧レギュレータやクローバ保護回路内蔵の高電流電源回 路に組み込む事も可能です。この回路では 0.1 Ω 電流検 出用抵抗の電圧降下を検出するのに、OP291 のレール TO レール入力電圧範囲が有効に利用されています。回路の フィードバックループの部品として使用されている P チ ャンネル MOSFET はオペアンプの差動入力信号を電流に 変換します。この電流は R2 を流れ、電圧に変換されます。 この電圧が負荷電流の直線的は代表になります。電流モ ニターの伝達式は次の式で表せます。 R Monitor Output = R2 × SENSE × I L R1 図に示す部品の値の場合、モニター出力の伝達特性は 2.5 V/A です。 RSENSE 0.1Ω IL 5V 5V 5V 5V R1 100Ω 3 R1 17.8kΩ 1.23V 3 VDD RFB IOUT DAC8043 VREF OP291 2 2 1 S M1 5V 4 7 6 5 3 DIGITAL CONTROL OP291 2 MONITOR OUTPUT 8 1/2 1 D VOUT = –––– (5V) 4096 G D R2 2.49kΩ 4 R2 32.4kΩ 1% R4 100kΩ 1% 00294-072 図 68. 高電位側での負荷電流モニター R3 232Ω 1% 図 67. 5 V 電源で レール TO レールスイングする 12-BIT DAC REV. D － 20/24 － 1 4 3N163 GND CLK SR1 LD AD589 8 1/2 8 00294-073 R3 100kΩ 2.5VREF 1 OP291 00294-071 3 AD589 ここでは OP291 は 2 つの役割を提供しています。初めに DAC VREF 端子の高出力インピーダンス（10 KΩ のオーダ ー）をバッファーする必要があります。オペアンプによ り低インピーダンス出力になり、任意の後段回路を駆動 可能にします。２番目に,オペアンプは出力信号を増幅し、 レール TO レール出力スイングを可能にします。この例 の場合、DAC がフルスケール時 5.0 V 出力になるように、 ゲインは 4.1 に設定されています。もし 0 V ～ 4.095 V の ような他の出力電圧範囲が要求される場合、抵抗値を変 えることによりゲインは簡単に調整できます。 OP191/OP291/OP491 3 V 駆動、冷接点補償熱電対アンプ OP291 の低電源動作は図 70 に示す熱電対アンプのような 3V 電池駆動のアプリケーションに理想的です。K タイプ 熱電対は等温ブロック内で終端しますが、その接合部環 境温度は単純なダイオード 1N914 で継続的にモニターさ れます。ダイオードは小さな電圧を抵抗 1.5 MΩ と 475 Ω でスケールを合わせ、オペアンプに加える事により、熱 電対の接合部で発生した熱起電力を補償します。この回 路を調整するために、熱電対の測定接合部を 0°C アイス バスに浸し、500 Ω ポテンショメータで 0 V 出力になる ように調整します。次に熱電対を 250°C 温度バス又はオ ーブンに入れ出力電圧が 2.50 V になるようにスケール調 整用ポテンショメータを調整します。この温度範囲以内 で K タイプ熱電対は直線性補償回路なしに±3°C 以内の精 度が得られます。 送信信号（ TXA）は A2 によって反転され、さらに A3 に よってふたたび反転されて、トランスに差動駆動信号を 供給します。ここで各アンプは半分ずつ駆動信号を受け 持ちます。両電源ではなく、単電源駆動であるために振 幅が小さいので、このような工夫が必要となります。ア ンプ A1 は受信信号を多少増幅すると同時にトランスから 来る送信信号を受信信号から取り除きます。これを行う のに A2 からの駆動信号を A1 の非反転入力にも印加して、 トランスからの送信信号をキャンセルします。 390pF 37.4kΩ RXA 14 13 1/4 OP491 12 0.0047µF 1.235V 3.3kΩ 10kΩ AD589 20kΩ,1% A1 0.1µF A2 10 ISOTHERMAL BLOCK 7.15kΩ 1N914 1% 20kΩ,1% 3.0V SCALE ADJUST 1.33MΩ 20kΩ 24.3kΩ 1% 1/4 OP491 475Ω,1% 8 9 37.4kΩ,1% 24.9kΩ 1% 4.99kΩ 1% 0.1µF 8 2 AL 3 11.2mV CR CHROMEL K-TYPE THERMOCOUPLE 40.7µV/°C 475Ω 1% OP291 500Ω 10 TURN ZERO ADJUST 4 20kΩ,1% 1 20kΩ,1% 0V = 0°C 3V = 300°C 20kΩ,1% 2.1kΩ 1% T1 750pF TXA VOUT 1/2 COLD JUNCTIONS 0.033µF 1/4 OP491 1:1 5.1V TO 6.2V ZENER 5 A3 6 00294-074 1.5MΩ 1% ALUMEL 7 5 図 69. 3 V 駆動, 冷接点補償熱電対アンプ 3V OR 5V モデム向け モデム向け 単電源, 単電源 ダイレクトアクセス回路 ダイレクトアクセス回路 4 REV. D 1 A4 2 100kΩ 1/4 OP491 11 3 100kΩ 10µF 0.1µF 00294-075 電話線インターフェースはモデルの中で重要な回路ブロ ックです。図 71 で示す回路の中のダイレクトアクセス回 路が電話線からのデータを送信、受信するのに使用され ます。アンプ A1 は受信用アンプです；アンプ A2 と A3 は送信用のアンプです。４つ目のアンプ A4 は電源電圧 とグランド間電圧の半分の電位に仮想グランドをつくり ます。この仮想グランドは AC 結合バイポーラ入力信号 のために必要です。 図 70. 単電源, モデム用ダイレクトアクセス 回路 OP491 の 3 MHZ 周波数帯域とレール TO レール出力スイ ングが可能なことにより、トランスに送信周波数での可 能な最大の駆動電圧を供給することができます。 － 21/24 － OP191/OP291/OP491 仮想グランド使用の 3V 駆動 50 HZ/60 HZ アクテ ブ・ノッチ・フィルター フィルター部分は OP491 のペアを使いツイン T 回路を形 成しています。フィルターの周波数選択性はツイン T 部 分のコンデンサと抵抗の相対的なマッチング度に非常に 敏感です。コンデンサにはマイラコンデンサが最適です。 抵抗、コンデンサの相対的マッチング度がフィルターの 通過帯域のつり合いを決めます。1% 精度の抵抗と 5%精 度のコンデンサの使用により十分な結果を得られます。 単電源駆動回路で AC 信号を処理するのに、仮想グラン ド・バイアス回路を採用した方が良い場合があります。 図 71 にこの方法を使った例を示します。この回路では、 携帯用患者監視装置での 50 HZ/60 HZ 電源ラインの干渉 を取り除くアクテブ・ノッチ・フィルタに仮想グランド のバイアスをかけています。ノッチ・フィルタは心拍数 や血圧の読み取り値、EEG 、 EKG など低周波の生理的 な信号を不明瞭にする電源ライン周波数の干渉を取り除 くのに一般的によく使用されます。 このノッチ・フィル タは Q が 0.75 で 60 HZ ピックアンプを効果的に低減しま す。ツイン T 回路(R1 から R5)の中の抵抗 2.67 KΩ を 3.16 KΩ に変更することのより、50 HZ 干渉を取り除くア クテブ・フィルターを形成できます。 単電源, 単電源 半波, 半波 全波整流 器 OPX91 を単電源動作の電圧フォロアとして使用すること により、単純な低周波(<2 KHZ) アプリケーション向け半 波整流になります。又図 73 に示すように OP291 のペア のオペアンプを使用して全波整流回路を形成できます。 回路動作を次に説明します。入力信号が 0 V 以上の時ア ンプ A1 の出力は入力信号がそのまま出力します。アン プ A2 の非反転入力が A1 の出力に接続されているので、 オペアンプのフィードバックループ機能によりアンプ A2 の反転入力電圧が A1 の出力と同じ電圧にコントロール されます。その結果 R1 の両側の端子は同電位（すなわち 電流が流れない）です。R1 には電流が流れないので、R2 にも同じく電流は流れません；従って回路の出力は入力 信号に追従します。入力信号が 0 V 以下の時、A1 の出力 電圧は強制的に 0V になります。この時 A2 の非反転入力 端子も 0V になるので、A2 は反転電圧フォロアとして動 作します。VOUTA での出力電圧は入力信号の全波整流波 形になります。もし必要であれば入力信号のバッファー された半波整流波形が VOUTB から出力します。 R2 2.67kΩ R1 2.67kΩ 3V C1 1µF 11 1/4 1 OP491 VIN 3 5 R3 2.67kΩ A1 4 C2 1µF R4 2.67kΩ OP491 6 R5 1.33kΩ (2.67kΩ ÷ 2) C3 2µF (1µF × 2) R6 100kΩ VOUT 1/4 R8 1kΩ 7 A2 R7 1kΩ R11 100kΩ C5 3V 0.01µF 1/4 10 R10 1MΩ 5V R12 499Ω 9 OP491 C4 1µF A3 VIN 8 C6 1.5V 1µF 6 VOUTA 1/2 3 2V p-p <2kHz OP291 8 1/2 OP291 4 2 1 5 FULL-WAVE RECTIFIED OUTPUT 7 A2 A1 VOUTB HALF-WAVE RECTIFIED OUTPUT 図 71. 3 V 単電源, 仮想グランド使用の 50 HZ/60 HZ アクテブ・ノ ッチ・フィルタ 1V 500mV VIN (1V/DIV) アンプ A3 が仮想グランド・バイアス回路の中心部分です。 アンプ A3 は R9 と R10 で設定され、アクテブ・ノッチ・ フィルタの基準電圧となる電圧をバッファーします。 OP491 はレール TO レール入力同相電圧範囲なので、R9 と R10 の値は 3V 電源電圧を均等に分割するように選び ます。OP491 のフィードバック回路内の周波数補償回路 により発振する事なく C6（1 µF）を駆動する事が出来ま す。C6 によりフィルターの動作周波数範囲で低インピー ダンスの AC グランドを維持できます。 REV. D R2 100kΩ 00294-076 R9 1MΩ R1 100kΩ － 22/24 － 100 90 VOUTA (0.5V/DIV) 10 VOUTB (0.5V/DIV) 0% 500mV 200µs 00294-077 2 TIME (200µs/DIV) 図 72. OP291 使用の単電源, 半波整流と全波整流 OP191/OP291/OP491 外形寸法 8.75 (0.3445) 8.55 (0.3366) 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 1 5 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) COPLANARITY SEATING 0.10 PLANE 4.00 (0.1575) 3.80 (0.1496) 6.20 (0.2440) 4 5.80 (0.2284) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 0.50 (0.0196) × 45° 0.25 (0.0099) 7 14 6.40 BSC 1 0.015 (0.38) GAUGE PLANE SEATING PLANE 0.014 (0.36) 0.010 (0.25) 0.008 (0.20) 0.430 (10.92) MAX COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-001-AA CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN INCHES; MILLIMETER DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF INCH EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. CORNER LEADS MAY BE CONFIGURED AS WHOLE OR HALF LEADS. 図 74. 14 ピン プラスチック・デュアル・イン・ライン・ パッケージ[PDIP] (N-14) [P-SUFFIX] 寸法：MM (カッコ内はインチ) 7 PIN 1 1.05 1.00 0.80 0.070 (1.78) 0.050 (1.27) 0.045 (1.14) REV. D 8 4.50 4.40 4.30 0.195 (4.95) 0.130 (3.30) 0.115 (2.92) 0.015 (0.38) MIN 0.005 (0.13) MIN 8° 0.25 (0.0098) 0° 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 0.17 (0.0067) 図 75. 14 ピン 標準スモール・アウトライン・パッケージ [SOIC] ナロー・ボディ(R-14) [S-SUFFIX] 寸法：MM (カッコ内はインチ) 0.325 (8.26) 0.310 (7.87) 0.300 (7.62) 0.060 (1.52) MAX 0.022 (0.56) 0.018 (0.46) 0.014 (0.36) SEATING PLANE COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AB CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 0.280 (7.11) 0.250 (6.35) 0.240 (6.10) 0.100 (2.54) BSC 0.150 (3.81) 0.130 (3.30) 0.110 (2.79) 0.50 (0.0197) × 45° 0.25 (0.0098) 5.10 5.00 4.90 PIN 1 0.210 (5.33) MAX 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2283) 1.75 (0.0689) 1.35 (0.0531) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 0.775 (19.69) 0.750 (19.05) 0.735 (18.67) 8 7 COPLANARITY 0.10 8° 0.25 (0.0098) 0° 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 0.17 (0.0067) 図 73. 8 ピン標準スモール・アウトライン・パッケージ [SOIC] ナロー・ボディ(R-8) [S-SUFFIX] 寸法：MM (カッコ内はインチ) 1 8 1 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0039) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 14 14 0.65 BSC 1.20 MAX 0.15 0.05 0.30 0.19 0.20 0.09 SEATING COPLANARITY PLANE 0.10 8° 0° 0.75 0.60 0.45 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AB-1 図76. 14 ピン THIN シュリンク・スモール・アウトライン・パッケ ージ[TSSOP] (RU-14) 寸法：MM － 23/24 － OP191/OP291/OP491 オーダー・ガイド MODEL OP191GS OP191GS-REEL OP191GS-REEL7 1 OP191GSZ 1 OP191GSZ-REEL 1 OP191GSZ-REEL7 OP291GS OP291GS-REEL OP291GS-REEL7 1 OP291GSZ 1 OP291GSZ-REEL 1 OP291GSZ-REEL7 OP491GP 1 OP491GPZ OP491GS OP491GS-REEL OP491GS-REEL7 1 OP491GSZ 1 OP491GSZ-REEL 1 OP491GSZ-REEL7 OP491GRU-REEL 1 OP491GRUZ-REEL OP491GBC 1 TEMPERATURE RANGE −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C −40°C TO +125°C PACKAGE DESCRIPTION 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 8-LEAD SOIC 14-LEAD PDIP 14-LEAD PDIP 14-LEAD SOIC 14-LEAD SOIC 14-LEAD SOIC 14-LEAD SOIC 14-LEAD SOIC 14-LEAD SOIC 14-LEAD TSSOP 14-LEAD TSSOP Z = PB-FREE PART. REV. D － 24/24 － PACKAGE OPTION R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX ] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX ] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] R-8 [S-SUFFIX] N-14 [P-SUFFIX] N-14 [P-SUFFIX] R-14 [S-SUFFIX] R-14 [S-SUFFI X] R-14 [S-SUFF IX] R-14 [S-SUFFIX] R-14 [S-SUFFIX] R-14 [S-SUFFIX] RU-14 RU-14 DIE