アナログ機能回路:オペアンプを使ってVCAを線形化オペアンプを用いてVCA(電圧制御アンプ)の利得を線形化するアイデアを紹介する。});FETはVCA(電圧制御アンプ)やアッテネーターなどによく用いられており、可変抵抗の役割を果たす。制御電圧を印加することにより、チャンネル抵抗と回路全体の利得を設定できる。個体差が大きいため、選別を行って使用する場合が多い。図1の回路は、整合のとれた2つのFETを使ってマスター・スレーブ・サーボ技術を実現した可変利得のVCAである。回路全体の利得は、印加する制御電圧VCの線形関数になる。図1の回路はVC=0のときに最小の利得が得られる。VCの電圧を高くすると直線的に利得が増加する。この特性は、利得を制御する素子に1つのFETを用いる一般的な可変利得回路では得られない。FETのゲート電圧で利得を変更できるVCAダイナミック・レンジは−55〜0dBである。図1の回路は、バイアスを外部から供給する必要がないため、FETの個体差を補うことができる。このためFETは厳しく選別しなくてもよい。この回路は、FETであるQ1Aのドレイン電圧VDSを低電圧(比較電圧VREF=50mVと同じ電圧)に保持する。このためFETは、ID‐VDS特性曲線における低い抵抗領域で動作する。オペアンプIC1Aは、Q1Aのゲート電圧VGSをサーボ制御し、Q1Aのドレイン電圧VDSをVREFに保つ。このとき、Q1Aは、IC1Bなどで構成したハウランド電流ソース回路*1)から電流を引き込む。ソース電流IDは、制御電圧VCと抵抗R5からID(mA)=VC/R5(kΩ)と計算される。チャンネル抵抗RDは、RD(kΩ)=VREF/ID=0.05/ID=0.05×R5/VCとなる。Q1Aに供給したVGSは、抵抗R12を通してFETのQ1Bにも印加する。デュアルFETのQ1には、個体差の小さいFETを2つ収めているため、Q1AとQ1Bのチャンネル抵抗RDは同じだと考えてよい。*1)負荷の値に関係なく定電流を供給する回路。VCを0Vから5Vに変化させると、VGSはVP(この電圧は「2N3958」をQ1に用いた場合に約−1.7V)から約370mVになる。ショットキー・ダイオードD1は、ゲート‐ソース間の保護素子として挿入した。オペアンプIC2は可変利得の非反転アンプである。従って、Q1BのRDと抵抗R9によってIC2の利得が決まる。利得=1+R9/RD=1+R9/(VREF×R5/VC)となる。IC2の利得は1+R9/R0のとき最大になる。ここで、R0はQ1Bのチャンネル抵抗の最小値である。2N3958では、VGS=0Vのときに約450Ω。利得の最大値は、FETがオフ(VGS=VPINCHOFF)のときに1である。この回路は、オーディオ入力信号を10mVPP以下に減衰させるアッテネーターを備えている。このアッテネーターは、FETのひずみを最小にするために導入した。IC2の出力に対してクリッピング電圧を設定する役割も果たす。抵抗R13とコンデンサーC5、抵抗R12を組み合わせたことで、高電圧の入力信号におけるひずみを低減する。VCAで変調したオーディオ出力の波形VCに0V〜4Vの三角波を入力して、500MHzの正弦波を変調した。正弦波は、オーディオ入力端子に入力した。下側がVCの波形、上側がオーディオ出力の波形である。図1の部品パラメーターでは、VCを0Vから5Vまで変化させると、利得は−55dBから0dBまで直線的に増えていく。この回路には、6VPPのオーディオ信号を入力できる。図2は、オーディオ入力端子に入力した500MHzの正弦波を変調した結果である。最高の性能を得るためには、IC1には「OP-290」のようなオフセット電圧が低く、入力電流が小さいオペアンプを用いる必要がある。IC2には「NE5534」のようなGB(利得帯域幅)積が高く雑音の小さいオペアンプを使う。利得が小さくても構わない場合は、「LF353」や「LF351」のような低価格品で十分である。この回路はIC1にOP-290、IC2に「TL031」を使えば、±5V電源(抵抗R1は100kΩに替える)で動作する。このときの最大消費電流は0.33mAと小さい。Japan臨時増刊として発刊した「珠玉の電気回路200選」に掲載されたものです。著者の所属や社名、部品の品番などは掲載当時の情報ですので、あらかじめご了承ください。Ideas」を1冊にまとめたもの。2001〜2008年に掲載された記事の中から200本を厳選し、5つのカテゴリに分けて収録した。差動トランジスタを組み合わせて低ノイズアンプを作るオペアンプICに個別トランジスタを“ちょい足し”して性能を高めたり機能を拡充したりできる定番回路集。今回は、オペアンプICに別パッケージの差動トランジスタを外付けして低ノイズアンプ回路を構成する手法を紹介します。最新のオペアンプICでも単体では達成できないような性能を、これにより実現することが可能です。電源ノイズ耐性を高めるフィルタ回路オペアンプICに個別トランジスタを“ちょい足し”して性能を高めたり機能を拡充したりできる定番回路集。今回は、トランジスタと抵抗、コンデンサを追加して、電源ノイズの抑圧性能を高め、出力に表れる電源変動の影響を抑える方法を紹介します。単電源のレールツーレールオペアンプの出力は、多くの場合、厳密にいえばレールツーレールとはならない。今回は、単電源のオペアンプを使用する際、どのような点に注意すべきかを説明する。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。