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オペアンプ Operational Amplifier
（222） 二本の抵抗で安定した増幅ができる便利な部品
j "''".| オペアンプについて語りましょう。
`liiiiiil 簡単便利に使えるネタなどもどうぞ〜！！
★前スレ
part9 http://rio2016.2ch.net/test/read.cgi/denki/1433560481/
part8 http://wc2014.2ch.net/test/read.cgi/denki/1346922328/
part7 http://uni.2ch.net/test/read.cgi/denki/1287256098/
970を踏んだ人が次スレを立ててください >>83
電源からなら電源ラインにローパスフィルタ入れたほうがいいと思うよ >>83
サレンキー型はオペアンプのｆ得を超えた領域で
利得の持ち上がりが発生するので、高域成分の除去には使いにくいよ
参考 http://ednjapan.com/edn/articles/0910/23/news106.html
シミュレーションで再現させるなら、オペアンプの出力端子とoutノードの間に
200Ωくらい挿入してみるといい（出力インピーダンスの模擬）
アクティブフィルタでこういった高域のリプルを綺麗に抑えるなら
もっと高速オペアンプ使うのと、フィルタの回路方式変えた方がいい
多重帰還型なんかは持ち上がりが起きにくい あともう1点、両電源でICを動かすときのパスコンは
V+/GND間とV-/GND間に入れた方がいいよ
V+/V-間だと、パスコンの効果があんまり得られないし
電源の動作に悪影響を及ぼすしで、いいこと無い LM358の帯域が700k程度しかない割に
出力パルスが尖ってるように見える。
GNDにノイズが乗ってるんじゃないの？
出力観測してるプローブのGNDを繋ぐ場所とか、
パスコンの接続場所、入力の入れ方を
確認した方がいいと思うよ。
あと、もしSWがそばにあるなら電磁ノイズが乗るから
離した方がいい。 もう一つ。SWノイズはコモンモードノイズの事も多い。
そうするとGNDを揺さぶられてしまうので、可能なら
SWレギュレータ出力線にノイズ対策用の
コア挟むとかすると良いかもしれない。 Salen-Key型LPFの高域のすり抜けかなあと思ったのだけど、
よく見てみたら、鋭いパルスが反転してます。
すり抜けだったら反転しないし。
>>87で書かれているようにオシロのプローブのGNDの場所や、回路自体のGNDのありかたで変わってきそう。 >>89
鋭いなあ
わかると思うけど、>>87で書いたSWはSWレギュレータね。
ところで、すり抜けって、図のC1経由で入力信号が出力に出る事ですよね？ >>83
ブレッドボード？
ノイズがそもそも入力ピンだけだと思ってるのが間違い >>90
>ところで、すり抜けって、図のC1経由で入力信号が出力に出る事ですよね？
はい、それです。 比較のために、V1を単純なRCフィルタに通してみたら？ 昨日質問した８３です。tM++v8Vs氏のアドバイスを受け改良しまた。
まだ鋭いパルスは残っていますが、だいぶ改善しました。
今後は高速オペアンプを使い基板に組めばもっと良い結果が出ると思います。
アドバイスをくれた皆さんどうもありがとう。
画像を添付します。
http://i.imgur.com/FUnXOWj.jpg >>94
これは良くなったとはいえないと思う。
20kHzのノイズの周波数と言ってるけど、それは間欠のノイズの周期であって、
その20KHz(50us間隔)に出ているノイズは、もっと高速な信号だとわかる?
一番背の高いパルス状の波形は、20kHzの100倍くらい高速だと思わない?
だとすると、2MHzの周波数を減衰させなければならないことになります。
ところがOP AMPは、LM358であり、このOP AMPは低周波用のものです。
これでは、2MHzの信号変化を抑制するどころか、付いていくことすらできません。
直感的な話ですが、一般にOP AMPのフィルタは、処理したい(落としたい)信号の
100倍以上の速さでササッと高速に立ち回らないと、信号を阻止できません。
そこで、次のように回路を構成します。
・まずは、入力直近には、OP AMPより高速なフィルタを入れます。
それはCRで構成されたパッシブ1次フィルタです。
世の中でL,C,Rより高速に動作する素子はありません。
まずはCRでOP AMP帯域以上の信号を減衰させます。
・次にOP AMPを変えます。
GB=100・fcを目処に選定します。上記の例では200MHz以上のGBのOP AMPを選定します。
・回路は、CR1次LPF→OP AMP 2次フィルタ という構成にします。
しかし、今回のような場合では、
OP AMPのようなフィルタは使わずに、L,C,Rを使用したフィルタで対処します。
LとCの2つが入れば2次、3次のフィルタも作れます。まずはやってみてください。
それと、今回のような高速パルス信号処理では、
・ブレッドボードはダメです。
生基板の銅箔面に部品を半田付けで作成します。
・そしてオシロのGND側の「わにぐち------(リード線)-----」をやめて、
プローブのフックを外して、プローブ先端と接続点、GNDに最短距離で繋ぎます。
とにかくノイズを議論する環境や方法になっていませんので、修正します。 スイッチングノイズを除去したい目的に、オペアンプで組んだアクティブフィルター回路という発想や
試みは普通は出ないなぁ。
仮にノイズを抑えられたとして、その実験回路のオペアンプLM358のフィルター出力は何か意味ある
出力信号なの？ 電源ラインノイズなら、ノイズの性質に応じてノーマルモードやコモンモードの
フィルターを入れるのがセオリーでしょ。 >>96
俺もそう思う。
ノイズ除去したいなら電源にLDO入れるとか、フェライトビーズや3端子コンデンサ入れるとか、基板含め電源系の見直しが先だろうに。 >>95
その発想、おかしくね？
> このOP AMPは低周波用のものです。
俺なら無闇に帯域の広いのは使わない。
信号に追従出来ないことでLPF効果を期待出来るから。
> 世の中でL,C,Rより高速に動作する素子はありません。
受動素子を高速とか、世間で通用しない表現は止めてくれ。 >>100
アクティブフィルタの考え方だと、高域まで延びていないと、
高域側で減衰率が落ちる、という流れだったのでは？ >>101
前にも書いたけど、減衰率が問題なんじゃなく
本来のフィルタ特性とは違う理由(gndの暴れ)で
ノイズが出てるように見えてる。
この状態でopアンプ高速にするとよくなるとは思えない。
ということを>>83-93の異なる筆者が危惧してるのが
わからないかなあ？ >>102
アンカー少し間違えた。>>87-93だった >>99
>ノイズ除去したいなら電源にLDO入れるとか、
だから、3端子レギュレーターで除去できる周波数ではないよ。
3端子レギュレーターで除去できる周波数は、せいぜいkHz。メインは120Hzだよ。
>>100
>> このOP AMPは低周波用のものです。
>俺なら無闇に帯域の広いのは使わない。
だからそれは
「処理に必要な帯域を満足していた上で、それ以上の帯域をとらない」
という意味でしょうに。
>信号に追従出来ないことでLPF効果を期待出来るから。
それは本末転倒。
だったらOP AMPなんか使わずに、CRの1次フィルタで良いわけだから。 >>104
> 3端子レギュレーターで除去できる周波数は、せいぜいkHz。メインは120Hzだよ。
理解できんな。>>83を見ると23kHzのノイズだろ?
例えばTLV1113のRipple rejectionはこんな特性。
http://www.tij.co.jp/ods/images/SLVS561L/g_rr_freq_lvs561.gif
100kHzで28dB落ちれば元の1.5%だぞ?
> >信号に追従出来ないことでLPF効果を期待出来るから。
> それは本末転倒。
そもそもだが、質問者>>83は純粋にアクティブフィルターを実験したいだけで、スイッチング電源はノイズ発生器の代用なのか? (OPAMPそのものは別電源)
俺はアクティブフィルター作ったらSW電源からノイズが混入してワケワカメで質問していると思ったのだが? >>105
23kHzってのはSW電源のスイッチング周波数であって
23kHzの正弦波ノイズじゃないってのは>>95でもいわれてる
一番急峻に出ているノイズはオシロの画面を見る限り10us以下の急峻なパルスなので
周波数に換算すると数100kHz〜数MHz帯の成分が主
この帯域だと普通のLDOだと20dBも減衰できなくて素通りしてくる
フェライトビーズとかエミフィルとかみたいな
LCフィルタでがっつり落とすのが有効な領域 スイッチングノイズのことよく分かってない人は、信号とか電源だけに
注意向きがちだけど、こういう場合はとりあえずオシロのプローブを
GNDに接続して波形見てみること
「そんなの何も見えるわけない」？ 「オシロのプローブをGNDに接続してもノイズ波形見える」って不思議？については
35年以上前のイトケン本に出てたはず
当時では（もしかすると）最先端の知識であったそれを知ってた若い頃のオレが
客先の前でやってみて、客先技術者が「え??何で???」ってなってるの横目に
「あ、これはコモンモードノイズですね」って軽く言い放って得意げにした記憶あるから
今は「ネットがあるから当然の常識･･･」って思ってたんだけどそうでもないのかね >>108
>「あ、これはコモンモードノイズですね」って軽く言い放って得意げにした
オシロのHOTとGNDを繋いで出る波形が、なんでコモンモードなの?
HOTとGNDを繋ぎ方が悪くて拾ってしまうノーマルモードのノイズなんじゃないの?
コモンモードだという理由をおしえてください。 >>109
繋いでも出てくるからコモンモードノイズなんだけど？
コモンモードノイズの基準電位は遠くの大地。それはオシロのGNDであっても電位差がある。
そしてプローブをGNDに繋いでもプローブの根本とかオシロ内部のHOTとGNDは、遠くの基準電位とインピーダンスに僅かな違いがある。
違いがあれば、コモンモードノイズはノーマルモードノイズに変換され、オシロの画面に…てな訳 >>109
>HOTとGNDを繋ぎ方が悪くて拾ってしまうノーマルモードのノイズ
そういうケース、というかそういう成分含んで見えてることはあります
例えばHOTとGNDを離れた場所につないでる、とかGNDリードが
ループアンテナになってるとか プローブ先端とGNDリードをつないでワンターンコイルとして信号を拾う
という業があるようにループが大きくならないようにもしないとだめだね マイコンソフトを開発してる人に よくいるよね。
・オシロプローブのHOT----ICクリップ-----基板のテスト端子
・オシロプローブのGND----ワニ口クリップ-----ほかで使ってるGNDに仲間入り
波形の時間軸を見たいから、それでいいのかも知んない。 ロジアナでいいだろ、って考えもあるかもしれないけど
やっぱりアナログでレベル見とかなきゃ不安だってこともあるね >>106
> >>95でもいわれてる
おぅ、そこから認識が違うのかw
>>95
> その20KHz(50us間隔)に出ているノイズは、もっと高速な信号だとわかる?
周波数が高い成分があるからと言って、だから何？
問題はノイズのレベルだろ？
> それは間欠のノイズの周期であって、
間欠ノイズ？何を根拠にそう言ってるの？
>>106
> 周波数に換算すると数100kHz〜数MHz帯の成分が主
このノイズ波形は、２つの波が混じったもの。それが分かって無いよ。 ８３です。良い結果が出たので皆さんに報告します。
高速オペアンプ(LM7171)を使ったらほぼ綺麗にノイズが消えました。大成功〜！
http://i.imgur.com/qQXiwXC.png
>>105
説明不足でした。自作の定電流スイッチング電源の電流値制御の為の物です。
シャント抵抗から、オペアンプで増幅した電圧値をマイコンに入力したのですが、ノイズせいで値の変動が激しく上手く制御できませんでした。
良い勉強になりましたありがとう。 >>115
>周波数が高い成分があるからと言って、だから何？
周波数が高いよ、というのは、「レギュレータの帯域で絞れる」という話に対してのものですね。たぶん。
>間欠ノイズ？何を根拠にそう言ってるの？
ぴしぴし出ているピークをそのように表現していることは汲んでもいいかと思います。
スイッチングノイズであれば、スイッチしたときに出ているので「間欠」と表現しても差支えないと思います。
>このノイズ波形は、２つの波が混じったもの。
ちょっと曖昧です。「2つの波」のそれぞれはどんな波なんでしょう。 >>116
> 自作の定電流スイッチング電源の電流値制御の為の物です。
それを先に言えよ(怒)w
スレチだがその自作電源、スナバを付けて無いだろ。FETが壊れるかもよ。 >>116
> シャント抵抗から、オペアンプで増幅した電圧値
そもそも、なぜ差動受けにしなかったの？
そうしておけば同相のノイズなぞほぼキャンセル出来、余計な事に悩まなくて済んだのに。
> マイコンに入力した
ふ〜ん、デジタル電源作ってるんだ。
それで20kHzとか、やけに低い周波数だったのか。 >>118
>そうしておけば同相のノイズなぞほぼキャンセル出来
確かに差動は、その目的で使うけど、LM358で、MHzオーダーまでのCMRRが取れますか?
やっぱり、先頭にCRフィルタ入れて、その後に差動なりLPFなりすべきと思いますよ。 >>120
CMRRの意味分かってる？
その特性を生かすにはノイズが同相で入力されることが条件であると。
> 先頭にCRフィルタ入れて、
拘るねぇ〜w
後段を差動受けするなら、そのCRでCMノイズがNMノイズに変換され逆効果にもなる。
俺ならCMノイズフィルターだな。 >>120
LM358に言及してないのに、話を振る奴
やり方が汚ない >>116の回路で疑問なのは、LM7171の反転入力とGNDの間の470pF
U1のほうはC2の帰還でキャンセルされて問題ないかもしれんけど
U2のほうはR4C4でできるポールのせいで発振する可能性あるんじゃ？ >>121
>後段を差動受けするなら、そのCRでCMノイズがNMノイズに変換され逆効果にもなる。
もちろんCRは高精度品を使うんだよ。
OP AMPが立ち回れないほどの成分は、OP AMPの前で落としておくのが王道です。
>俺ならCMノイズフィルターだな。
もちろんコモンモードフィルタもいいけど、巻物なので
・巻き線の線間容量で筒抜けになる
・低周波帯域のCMRが高くない
知ってるよね? プローブの先端をショートさせても拾ってしまうCMノイズに、部品の精度でなんとかしようとか、バカじゃね？ オシロのCMRRですら足りないようなコモンモードノイズは元から絶つしかないよね
差動プローブを持ち出すまでも無く駄目でしょう >>124
> もちろんCRは高精度品を
CMノイズ対策の経験、無いだろ？
一般論で言えば、CMノイズはGNDすら汚染する。GNDを基準にするCRでは効果が無い。
今回の例なら、そもそもの電源側にスナバ追加とか対策が先。
さらにCRは、基板上の実装位置が違う。精度でその差は埋らない。
それに高い部品に頼るとこ、現場経験の無い学生？
> もちろんコモンモードフィルタもいいけど、巻物なので
CMNF＝卷物なんて、誰が言ったんだよw それ以外にも対策部品があるの知らないの？w
> ・低周波帯域のCMRが高くない
おやおや、数100kHz以上をことさら強調してたのに、今度は低周波で反論？ なにそれw
高い周波数を騒いでいたけど、蓋を開ければその先はマイコン。ADのサンプリング周波数以上のノイズにリキ入れてもね。
そのノイズも演算処理で除去出来るから、アクティブフィルターもどうだろう。その前に差動受けが先だろうし。
また20kHzのPWM制御するのにその1万倍のオペアンプとか、牛刀もいいとこ。
なんだかな〜 >>116
LM7171の入力バイアス電流が10uAmaxっていいのかな ノイズ対策は深いぞ。
大きく分けて電源ライン由来、信号線由来、輻射由来（電界および磁界）の三つがある。
前者の二つではノーマルモードとコモンモードに切り分けてフィルタ対策し、後者はノイズ輻射源を
別基板や別ケースにしてシールド対策。
時としてノイズ源が同一基板上の回路自身にあってシールド対策が不可能な場合だと、パターンの
引き回し見直しやガードリングやら大変だぞ。 今回のケースはマイコンのグランドピンを基準にして入力ピンにノイズが
なければいいわけで、一般的なノイズ対策とは異なると思う。
例えオシロのプローブをつないだときにノーマルモードのノイズが見えた
としてもマイコンのA/Dに入らなければいいわけだから。 >>130
気楽に言うけどノイズ防ぐのは大変。
マイコンでフィルタ処理で済めば一番簡単でない？
スレ的には邪道だろうけどw 200kHzのPWMなら2GHzのオペアンプが必要！？ >>128
>ADのサンプリング周波数以上のノイズにリキ入れてもね。
これは一般論としては違うよね？
エリアシング起きないようにサンプリング周波数の1/2以上の
信号はカットすべきだから
ただ、このケースの場合スイッチングノイズの影響のある時間を
避けてADのサンプルすればいいだけで、ディジタルフィルター
なんかも不要だと思うけど >>133
> 影響のある時間を避けてADのサンプル
いいアイデアだね。 PWM制御に、どういうアルゴリズムとる（とってる）か次第なんだろうね
負荷が急変しないって前提なら、
・AD変換→次のOn時間を計算→スイッチをOnにする→ちょっと待ってAD変換
で、できると思うんだけど >>130
言わんとしてることはわかります
「オシロで見えてるのは、（本来の）ノーマルモードのノイズに
コモンモードノイズをオシロ自身がノーマルモードに変換したものが
加算された波形だ」
「前者はマイコンのグランドピンを基準にして入力ピンに入ってるけど
後者は入ってないはず(かも）」ってことですよね？ >>133 の >>128 は、>>127 の間違いだね
横からすまんけど >>127って、もしかしたら職業人?
入社何年目なのか、ちょっと気になる。学校出たてかな。 >>127
>CMNF＝卷物なんて、誰が言ったんだよw それ以外にも対策部品があるの知らないの？w
嗚呼。俺も「コモンモードノイズフィルタを使う」って言われたらコイルの部品をイメージしてしまうよ。
それよか、>>133も指摘しているが、(アンカーは「>128」と間違っているけど)
>ADのサンプリング周波数以上のノイズにリキ入れてもね。 そのノイズも演算処理で除去出来る
この根本的な間違いについては訂正のコメントを入れてほしいな。 >>140
同意。
まずは、OP AMPの扱える周波数帯域、コモン以内の電圧、に抑制してから、
OP AMPさんに処理してもらわないと。 >>116が作った電源の方の回路図が無いけど
出力から制御回路に戻しているとすると、出力に鋭いパルスがあることになって
とても嫌な気持ち
スナバ無視してるし 大昔、携帯機器向けデジタル制御DCDCの研究開発をした事があります。
一般的なアナログバックコンバータをデジタルに置き換えることを検討していましたが
当時、現技術ではオペアンプなどから構成するアナログ方式の方が良いと結論を出しました。
ラインレギュレーションやロードレギュレーションを維持しながら高速負荷応答させる事は困難です。
しかしAC-DCなど低消費電力や高速応答を求めない用途の場合はデジタル制御も良いと思います。
実験限定だとマイコン＋アナログ出力回路だけで作れますので、がんばって楽しんでください。 >>133
> エリアシング起きないようにサンプリング周波数の1/2以上の
> 信号はカットすべきだから
>>140
> この根本的な間違いについては訂正のコメントを入れてほしいな。
二人とも脳ミソがカチカチだな、鉄で出来ているのか?w
たぶん真面目に、FIRフィルタやIIRフィルタを組む事を考えたんだろうが‥
今回の場合、測定対象はDC。
移動平均とって、例えばその±10%を超える値はエラーとして除外する。
それだけのことw デジタル制御電源だと、サンプリングとスイッチングを
同期させてノイズ低減図るのが常識。
dcだなんてとんでもない。
勝手に平均とか除外とかしたら制御用フィルターが
設計できなくなる。
そういう安易なバンドエイドは困るんだよ。 >>143
大昔の携帯とは、20年前の第一世代の話?
今のマイコンのADCは1Mspsを超え、PWMも200ksps位は出る。
デジタル制御電源も珍しくない時代なんよ。 >>145
その理想論は分かるが、その前に、
> 勝手に平均とか除外とかしたら制御用フィルターが
> 設計できなくなる。
その制御用フィルターってなんの事を言ってる? >>147
デジタル制御電源内部でフィードバック制御を実現するために用いるデジタルフィルタのこと 実験レベルでデジタル制御DCDCをどんどん試してください
多くの問題点に気づくと思います
もしマイコンを使うならば、ADCのサンプリング周波数の考え方に注意してください。
サンプリングに周期性が必要な場合と、そうでない場合があります
マイコンではスケジューラー無しでリアルタイム周期をやるのは面倒です
コイル電流もしくはリップルを拾うには周期的な高速サンプリングが必要です
ADCのサンプリング周波数は 少なくともDCDCスイッチングの8倍以上は必要です
コイル電流のDutyが50%より大きくはずれる場合はさらにサンプリング周波数を高くしたい
ADCについては入力が4つ以上は欲しいです
〇制御フィードバック用は高速一定周期サンプリングで1ch (差動だったら2ch)
コイル電流のバレーを拾うのは困難なので傾斜計算したい
高速負荷応答を要求しないのであれば、サンプリングをずらしながら
間引くと良い。高速ADCが不要になる。
〇中速でサンプリング周期の精度はいらないADC入力が3ch
出力電圧のフィードバック
出力保護用電流検出
入力電圧検出
>>144
>今回の場合、測定対象はDC。
世の中には純粋なDCなんてないし、エイリアシングで現れる波はとても低い周波数の場合もあるよ。 >世の中には純粋なDCなんてないし、
は言い過ぎた。
この応用では純粋なDCなんてかんがえられないし、
かな。 >世の中には純粋なDCなんてないし、
雑音の存在しないDCがあったらどんなに楽なことか・・・ PICkitなんかは普通にVppをマイコンで制御してるけど >>148
> フィードバック制御を実現するために用いるデジタルフィルタ
で、そのデジタルフィルタとは何?
FIRやIIRフィルタの事を言っているのか? >>150
> エイリアシングで現れる波はとても低い周波数の場合もあるよ。
当たり前じゃない、折り返しなんだから。
まさかまた、「20kHzの信号をADCするには1万倍の帯域が必要」とでも言い出すの? >>155
「当たり前」だったら、どれぐらいの移動平均を取るつもりなん？
>まさか「また」〜とでも言い出すの?
困るなあ。「また」だなんて。俺、そんなこと言ってないよ。根拠もなく唐突にそんなこと言う人怖い。やめて。 >>154
そういう場合もあるし、非線形要素を含む場合もある。 きっとランダムサンプリングフィルタさ。
サンプリング周波数を広帯域に拡散することで、エイリアシングで
表れる周波数成分を拡散してランダムノイズ化することで、エイリアシング
の影響を軽減するという。 簡単なフィルターならハードウェアの方が良い
特殊な用途、特殊なフィルター、特殊な特性、特殊な保護仕様などの場合にデジタル電源が生きる >>161
>フィルタの話がいつの間にか電源の話になってるw
ちょっと違う。
この話自体が電源の話の一部だったんだ。>>116で明らかになったわけだけど。
>>159の1行目はフィルタについての一般論で、2行目は一連の話に沿わせて話を振ったのではないかと思う。 デジタル電源（って何？）が生きる状況かもしれないけど
電源無しで
＞特殊な用途、特殊なフィルター、特殊な特性、特殊な保護仕様
は実現できないだろう
個人的には006Pが無敵なんだが、生きないで死んでいるのだろうか
ますます分からん チャウチャウ
いなかっぺ大将の主題歌歌った天童よしみだろー C1815みたいにオペアンプなら何でも良いって場合何使う？
やっぱ358辺りかな… >>171
358だな。
ただ今は、手元に中華通販で買ったバチモンnjm4558が20個(Au$1)もあるので、それが優先。 741にJFET差動のヘッドアンプをつけてPINフォトダイオードのプリアンプにしたのは48年前だったな。
ただいまだになぜ商品化に失敗したのかわからない。 質問です
0.1〜20Hzくらいの帯域で、超低ノイズのOP AMPと言えば、1押しは何でしょうか?
1/fの帯域なので、FET入力よりバイポーラのほうがいいかなぁ、ぐらいしかわかりません。
ゲインは10000倍(80dB)以上取るつもりです。 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
