いまさら聞けないアンプ入門：半導体技術解説（3/3 ページ）

さまざまな電子回路に用いられている「オペアンプ」について、その概念をあらためて解説する。（編集部）

[浅野 喜一郎／アナログ・デバイセズ，＠IT MONOist]

　1dB抑圧は出力信号が理論値よりも1dB抑圧されるポイントを表します。2次、3次のIMDラインは点線で表され1dB抑圧を超えています。IP2、IP3の直線により小信号時に2つの信号が混信してどの程度の出力パワーとなるかを予測することができます。完全なオペアンプは、入力端子間の差の電圧だけを増幅します。オペアンプは入力に同じ信号が入力されるとき、その信号を無視するべきです、なぜならば入力端子間の差の電圧がゼロとなるからです。しかし、実際にはいくらかの分配された信号が出力されます。

　同相除去比はアンプの入力に同じ信号が加わった場合に入力された信号をどの程度抑圧することができるかを表しています。これは周波数に依存し、大抵のオペアンプや計装アンプのデータシートに周波数にわたりどのように抑圧されるかがグラフで表されています。電源電圧除去比はオペアンプの電源電圧端子の変化をどの程度無視することができるかを表しています。

図10 同相電圧除去比（CMRR）と電源電圧除去比（PSRR）

　PSRRはたびたびグラフで表され、電源ラインのノイズ周波数と温度に依存します。同相範囲はアンプが動作することができる最大入力電圧範囲です。

図11 入力電圧を超える入力による位相反転の発生

　これは使用するアプリケーションでアンプが使用できるかを判断する重要なスペックです。もしオペアンプの同相入力電圧範囲を超えた入力が加わった場合には、オペアンプが位相反転を起こしたり、ダメージを受けることがあります。制御ループの中で位相反転が発生するとフィードバックが正常に行われないため非常に問題となりますので、このような用途では入力可能な信号レベルには十分な注意が必要です。　

　最新のオペアンプはデジトリムのような回路技術により、低オフセット電圧の製品やオートゼロアンプのようにほとんどオフセット電圧誤差やそのドリフトがないオペアンプが作られるようになりました。また、最新のプロセスを使用することにより、高速で低消費電流の製品が作られています。しかし、1つのオペアンプですべての用途に対応できる製品はまだありません。

　そこで、目的の用途にできる限り最適な特性の製品を選択して使用する必要があります。そのためには目的の用途でどのような特性がオペアンプの各仕様に求められるのかを明確に理解することが必要です。これが明確にできない場合には、特性の劣るオペアンプを選択して必要な特性を得られなかったり、オーバースペックの製品を選択して高価な製品を使用することになります。