チョイラボその８

TIのオペアンプ特集

---

お勧めの名盤，高音質盤「よく効く音楽」はこちら・・・
参考文献「自作に役立つ書籍」はこちら・・・
ロック・ライブ名盤「活きの良い音楽」はこちら・・・

---

LINE6 DL4の改造をしている最中にオペアンプ選定をしておった。 アナデバ，TI，ナショセミ，リニア・テクノロジーあたりを物色することが多い。 海外メーカーは何と言ってもデーター・シートが充実している。

最近リリースされたTIのオペアンプ群は性能がよい。みたい。 THDに関してはナショセミの測定方法が数字として良い数字が出るのでナショセミを買収したTIもそれにならったということだろう。 実際はAD797やNE5534なんかも案外いけてるらしい。

OPA16xxシリーズとでもいうのだろうか・・・わからんが。 工業用の高価なオペアンプを規格緩和して民生向けに展開しているらしいのだが，なんとなくラインナップがそろっていて面白かったので表にまとめてみた。

あと，出力段にクロス・カップルド・フィード・フォワードという回路が使われていて，低消費電流ながら低歪み率という背反する要素を満たしているのがすばらしい。

---

*1 : RS=20ohm, 10Hz-10kHz
*2 : 6Vrms, RL=2kohm, 1kHz, Av=1,Rs=1kohm
*3 : 1Hz-20kHz(Figure 53)
*4? : 4.6Vpp, 20kHz, RL=10kohm, Av=1
*5 : 0.53uVrms * 6.6 = 3.5uVpp
*6 : THDから2uV前後と思われる
*7 : G=-1
*8 : データシートの数値はプラスだがグラフではマイナス
*9 : G=1, RL=600ohm, 1kHz, Vo=3VRMS

わたしはこの本でオペアンプを勉強しました。

おーばーびゅー

OPA1602とOPA1612はNPNバイポーラ入力で電圧ノイズと歪み率が低いのが特徴。

OPA1622という型番は存在しない（当時は無かった。今はある）。OPA1632という型番は差動アンプなので別枠（後述）。

OPA1642とOPA1652はFET入力で，電圧ノイズもそこそこ低くて，入力バイアス電流が少ないのが特徴。

OPA1662はPNPバイポーラ入力で消費電力が少ないのが特徴。

OPA1602とOPA1612の比較

OPA1602はIosの変動が少ない。温度範囲とコモンモード電圧を広範囲に考慮するとOPA1602の方が変動が少ないのが読み取れる。

OPA1602は入力容量が小さい。OPA1602はOPA1612に対して1/4となっている。

OPA1602は消費電流が少ない。OPA1602はOPA1612より1mA少ない

OPA1602はUnity Gainでの安定度が高い。 OPA1612はOPA1602よりも安定度が悪いのでゲイン１以上で使ったほうがよさそう。 容量性負荷の場合，OPA1612はCfが必要。OPA1602にOPA1612と同じCfを取り付けると容量負荷でもオーバーシュートが出ない。

ゲインが１以上で容量性負荷をドライブしない回路の場合，特にノイズ特性を重視するならOPA1612が適している。 ゲインが１で容量性負荷をドライブする場合はOPA1602を選んだ方が無難。

以上より，OPA1612は入力のトランジスタを４倍にして低ノイズ化を図ったと推測できる。 結果，消費電流と入力容量が増え，かつゲインも上がったので安定度が落ちていると考えらえる。

OPA1642とOPA1652の比較

OPA1642は「J-FET」と明記してあるが，OPA1652はただ「FET」と記述されている。等価回路図はMOS-FETとなっている。 MOS入力でこれだけ低ノイズなアンプはなかなかなかった（低電圧ならあったかも）。

ところが，入力のインピーダンスを見るとOPA1652は低い。バイアス電流も一桁多い。バイポーラに比べると６桁少ないけど。電流ノイズもOPA1652は多い。

OPA1652の等価回路には入力保護ダイオードが入っているので，このダイオードが影響しているようだ。 とはいえ，バイポーラと比べるとバイアス電流は少ない。

FET入力の場合は入力保護ダイオードはあまり入れないのと思うのだが，J-FETとは違いMOS-FETはダイオードがないとラッチアップでも起こすのだろうか・・・

ここまで見ていくと何も考えずにOPA1642を使うところだが，入力のコモンモード電圧の制限が厳しい。

OPA1642はJ-FET入力のおかげで負電源以下の入力まで許容できる。しかし，プラス側は正電源マイナス3.5Vに制限されている。５V電源の場合，入力電圧は1.5Vまでしか許容できない。

FETオペアンプを反転増幅に使う意味はあまりないので，非反転で使うだろうが，入力電圧が大きく，電源電圧が低い場合にはOPA1642は使えない。 そもそも，低ノイズオペアンプなのだから扱う電圧も微小なはずなので通常は問題ないと思うが。

OPA1662の立ち位置

OPA1662の特徴は低消費電流だろう。同等の性能をわずか1.5mAで実現している。１mAを切ると低消費電力オペアンプと呼べるのでこの性能でこの数字は驚異的といえる。

OPA1602やOPA1612は入力バイアス電流が±の規定となっているので入力バイアス電流キャンセル回路を装備していることが予想できる。

OPA1662は入力バイアスがマイナスとなっていることからPNP入力段と考えられる。

入力段をPNPとしつつ，バイアスキャンセル回路を省き低消費電流を実現しているのではないだろうか。

OPA1692（追記）

追記：OPA1692が登場していた。OPA1672とOPA1682は欠番のようだ。特徴はさらなる低消費電流。605uAまで小さくなった。 それでいて1kHzのTHDは1662より低くなり，10kHzでのTHDはさらに改善しているようだ。 カラクリは分からないが，初段の素子とフォールデッドカスコードによる折り返し，ディストーションキャンセルに秘密があるようだ。 GBWは5MHzと低くなっているが，FPBWは確保されているし，10kでのTHDも低いので，ハイレゾを含めて必要十分ということだろうか。

OPA1656（追記）

追記：OPA1656が登場していた。OPA1652のUpdate版といったところか。特徴は10kHz付近の歪率が劇的に改善していることだ。 ディストーションをFeed Forwardする回路を追加したとのことだ。消費電流もわずかに増えている。 入力に関する数値はあまり変わらないので入力回路は同じだろう。 ボード線図を見ると位相補償が行われているように見えるが，ディストーション・フィードフォワードとはつまり局所帰還であったりするので， ゲインを上げること等価となり，ボード線図にうねりが出るのだろう。ユニティゲイン・ステイブルだし，応答波形も素直，容量性負荷も考慮されているので特に文句はない。 オペアンプの欠点ともいえる高域の歪率悪化を最小限に抑え，数値的には非の打ちどころのないオペアンプだ。 あ，そうそう，データシートにエレキギター用の回路例が示されていたことも特筆に値する。

OPA1678とOPA1688（追記）

追記：OPA1678とOPA1688を追加。 OPA1678はOPA1652とほぼ同じ性能の車載用です。詳細まで確認しきれていないのですが，動作保証温度が異なるだけかもしれません。 しかし価格は逆にOPA1678の方が安価に設定されています。

OPA1688はOPA1656と似ていますがより安価です。OPA1656と同様に10kHzの歪みが少ないことが特徴です。 OPA1656と比較して消費電流が少ないですが最大出力電流も少ないです。 初段のノイズが増えていること，消費電力が減っていることから初段の電流を絞ったと思われます。 OPA1688の最大の特徴はヘッドフォンを直接ドライブできることです。DAC出力をIVしてそのままヘッドフォンをドライブしたら面白いかもしれません。

OPA1622（追記）コメントが不足してるけど

追記：OPA1622が登場していた・・・。記念して短絡電流を新たに表に追加してみた。
32Ωの出力を保証しているのが特徴だろう。ベースはOPA1602だろう。出力を強化したお陰でゲインが上がり歪みが下がっている。 さらにGBWとSRを低めに抑えて重負荷に対する安定性を確保しているようだ。。 入力バイアスキャンセル回路は搭載していないようだ。DAC出力が差動ならば入力バイアス電流はキャンセルされるので問題にならない。 値段が高いのでOPA1688に見劣りしてしまう。バイポーラ入力にこだわるならこちらだろうか。

---

完全差動アンプ比較

OPA1632は消費電力が非常に大きいので注意が必要。 その分，非常に広帯域でノイズが少ない。THDはオーディオ帯域のみの規格なので単純に比較できないが，高周波でもそこそこの性能が期待できると思う。

THS4520はOPA1632をさらに広帯域にしている。OPA1632と同様に消費電力が非常に大きいので注意が必要。 SRも非常に早く，THDは100kHzで規定している。入力容量も小さいのでよりOPA1632よりも高周波を意識していることがわかる。 ゲインも高いのでDC性能もそこそこ期待できる。

THS4521は消費電流を減らして帯域もそこそこにしてるのでオーディオ用と考えてもよいと思う。

THS4531はさらに消費電流を減らして帯域も絞っている。ノイズが増えていること，バイアス電流が減っていることから考えておそらく初段の電流を減らしているのだろう。 この程度のノイズなら現状の24BitADCのノイズフロアを考えれば十分と思う。

THS4541を追加，高速ADCドライバです。THS4520をブラッシュアップした感じ。100kHz〜100MHzが美味しい帯域なのでオーディオ用ではない。C結して使うのがよさそう。

---

目次へ

---