電子工作、エレクトロニクスの寄り道

スルーレートと利得帯域幅積[16] 補償容量の変化

　利得帯域幅積とスルーレートは、補償容量によっても変化してしまうのですが、電源電圧で補償容量が変化してしまうとしたら、それもやっかいなことですよね。
　ＬＭ３５８の場合、回路図を見ると、補償容量Ｃｃには、出力電圧と負電源電圧（単電源の場合はＧＮＤ）の間の電圧に近い電圧がかかっています。ですから、出力電圧によって利得帯域幅積やスルーレートがどの程度変化するのかしないのかテストすれば、補償容量Ｃｃの変動を推定することができるんでしょうね。めんど〜だから、たぶんしないと思うけど（笑）。

[shiozawa]

電子寄り道さん、こんにちわ。このたびブログ復活いたしました。是非遊びにお出で下さい。旧dirac１１より

[tos*mi*1954]

トランジスタでは、はっきりとは知りませんが、ＦＥＴの場合は、電源電圧が低くなるほど、容量が大きくなるというデーターが、はっきり示されています。

[saw*5*200*]

寄り道さん。初めまして。
電子工作のサイトをあちこち見てるうちにこちらにたどり着きました。
私も電子工作、回路に興味がありますので。こちらのサイトの記事とても参考になります。これからもよろしくお願いいたします。

ところで、この補償容量Ｃｃはジャンクション容量で造られてるんではないでしょうか？

スルーレートと利得帯域幅積[15] LM358の電源電圧の影響

　オリジナルのＲＣ４５５８のデータシートは２種類あって、製品も途中で変更・改良されているのかどうかわからないのですが、単位利得周波数ｆＴが３ＭＨｚ、スルーレートは標準値で０．５Ｖ／μＳまたは０．８Ｖ／μＳとなっています。
　一方、ＮＳのＬＭ３５８はｆＴ＝１ＭＨｚしかないのに、スルーレートが標準で０．５Ｖ／μＳあって、ＲＣ４５５８とほぼ同等です。ダーリントン接続のような入力段のｇｍが低いからですねえ。
　さて、ＮＳのＬＭ３５８のデータシートで気になるのは、電源電圧で利得帯域幅積とかｆＴが変化しているところです。倍ぐらい変化するように見えます。これは、初段のテール電流または補償容量が電源電圧で変化してしまっている可能性があります。あまり良いことではありませんが、正直にこういうデータを公表しているところは関心です。まあ、低コストオペアンプですから、うまく使いましょう。とはいえ、かつては高級オペアンプでしたが（笑）。
　さて、この犯人ですが、電源電圧によって消費電流と入力（バイアス）電流が変化しているので、初段のテール電流が変化している可能性大だと睨んでいるのですが、ど〜でしょうか？　でも、定電流源を使っていないんでしょうかね、回路図では省略されていてわからないんですが。

スルーレートと利得帯域幅積[14] TL072

　TL072はTIのJFET入力汎用オペアンプですが、ＪＦＥＴ入力という点を除くと、４５５８と良く似た回路です。４５５８と比較すると、単位利得帯域幅（ユニティゲイン周波数）ｆＴが３ＭＨｚと４５５８と同等ですが、スルーレートが１３Ｖ／μＳもあって、４５５８より高いのが優れているところです。オリジナルのＲＣ４５５８はデータシートでは標準値で０．５〜０．８Ｖ／μＳとなっています。
　公表されている回路図から、補償容量Ｃ１は１８ｐＦだとわかるんですが、初段のテール電流はわかりません。スルーレートの値から推定すると、約２３４μＡと計算できます。けっこう流しているようですね。３５８が６μＡぐらいしか流していないのに。２３４μＡも流して平気（？）でいられるのは、ゴードンさん（ＦＥＴ）はベース電流などという漏れ電流が流れないことがメリットですねえ。
　次に、単位利得帯域幅ｆＴから初段の相互コンダクタンス（伝達コンダクタンス）Ｇｍを計算してみると、約３３９μＳとなります。エクボちゃん（バイポーラ）だったら、１０倍以上になってしまうところですが、ｇｍの低いゴードンさんを使っていることがわかりますねえ。
　単位利得帯域幅ｆＴは補償容量Ｃ１で制限しているのですが、発振しないように、泣く泣く（？）最低限度に入れているワケで、回路か使うパーツを変更しない限り単位利得帯域幅ｆＴを大きくすることは難しいということになります。まあ、発振に対する余裕をどの程度見るかというのはありますが。ですので、単位利得帯域幅ｆＴは変えられないということを前提に考えると、ｇｍの大きいエクボちゃん（バイポーラ）ではテール電流を下げるか補償容量を大きくする必要がありまして、そうするとスルーレートが下がってしまうということになります。ＴＬ０７２は初段にｇｍの低いＪＦＥＴを使うことで、ｆＴが３ＭＨｚと４５５８と同等なのに、１３Ｖ／μＳという高いスルーレートを実現しているんですね。

スルーレートと利得帯域幅積[13] ７４１の初段

　７４１の初段についても、ちょいと解析してみたくなりました。７４１の解析については、超おすすめ本の「アナログ集積電子回路」に詳しく載っていて勉強になりました。それにしても、７４１の初段は独特な回路で、けっこう複雑ですねえ。
　比較のためにテール電流を６μＡにしています。結果はご覧のと〜りですが、相互コンダクタンス（伝達コンダクタンス）は約５８μＳで、ＮＳのＬＭ３５８のような「ダーリントン形」と同じですね。
　それにしても、コロナ社の「アナログ集積電子回路」は大変優れた本ですが、もう少し最近の技術も採り入れて改定する時期に来ていると思うのですが、学会ではどういう話になっているんでしょうね。この先のことは別の本を読みなさい、ということかな？

スルーレートと利得帯域幅積[12] エクボちゃんでＧｍを調整

　ＩＣ内ではトランジスタが一番安い部品だったりするらしいです。高価な（？）抵抗の代わりに、エクボちゃんを入れてみたのが図です。ペースに入れるのも、エミッタに入れるのも可能ですね。どちらもＮＰＮをダイオード接続にしてみました。
　結果はご覧のとおりですが、やはりＧｍが約１／２になっています。ふむふむ。