OPアンプの仕様について

質問

はじめまして。どうぞよろしくお願い致します。

----やりたい事---------------------------------------------
ファンクションジェネレータから差動信号(ユニポーラ出力)を発生させOPアンプの+と-に入力を行います。OPアンプの差動増幅回路を使い信号をユニポーラからバイポーラに変換したいと考えています。回路は以下のＵＲＬの差動増幅回路です(http://markun.cs.shinshu-u.ac.jp/learn/OPamp/diffop.html)

----質問内容---------------------------------------------
OPアンプはMAXIM社のMAX4225を使用していますが、データシートを見ても仕様を理解できません。ど素人ですみません…

１．このOPアンプの電源に何ボルトを仕様すればよいのでしょうか？
（データシートのページ目には「±2.85V～±5.5Vデュアル電源で動作」とかかれていますが、２ページ目にはSupply Voltage (VCC to VEE) ..12Vと書かれていて惑わされてしまっています。

２．OPアンプの入力抵抗値と、出力抵抗値はいくつでしょうか？
RIN+とRIN-で入力抵抗値が違うとデータシートに記載されていますが、
RIN+とRIN-で入力抵抗値が違うと、参考書などに出てくる差動増幅回路のようにVo=R2/R1(V2-V1)の動作にならないような気がするのですが。。。

３．このデータシートに出てくる「Rl」と「Tr」 とはどういった意味なのでしょうか？

４．この手のデータシートに記載されている
DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS(DCの電気特性）と
AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS(ACの電気特性）とはOPアンプの
電源にDCとACを用いた場合の振る舞い方を示したものなのでしょうか？

ながながとど素人的な質問で申し訳ございません。
このデータシートを理解できず２日間悩んでいます。。。
どうかご回答よろしくお願いいたします。

OPアンプ　MAX4225のデータシート
http://japan.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1718/t/do#%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%82%B7%E3%83%BC%E3%83%88

回答No.2

inara1

MAX4225を使った差動アンプの動作を回路シミュレータで見てみました（http://aryarya.net/up/img/2505.jpg）。抵抗を全て1kΩ、固定電圧を 0.5V としたとき、信号源に0V～1Vの矩形波を加えると、出力には±0.5Vの矩形波が出てきます。抵抗値が大きいほど周波数特性が悪化します。抵抗値が小さすぎるとオペアンプの負荷が大きくなるので1kΩ程度が良いと思います。2pFのコンデンサを入れているのは、オペアンプの入力容量による周波数特性の悪化を補償するためです。このコンデンサを入れることによって周波数特性を平坦にすることができますが、容量が大きすぎると利得にピークが発生して波形が乱れます。入力容量は配線パターンの引き回しやオペアンプのバラツキで変わるので、この部分を容量を可変できるトリマコンデンサ（https://www.marutsu.co.jp/user/shohin.php?p=19108）として、出力波形がきれいな矩形波となるように調整したほうがいいでしょう。シミュレータの回路図には書かれていませんが、オペアンプの電源端子（VCCとVEE）とGND間にはパスコン（積層セラミックコンデンサ0.1μF）を最短距離で入れてください。

FPGAから差動信号を出すのは、ここ（http://www.nsm.co.jp/products/bunya/interface/interfacefpgalink.htm）のブロック図にあるように、専用のラインドライバを使っているのでしょうか。このドライバの出力の各ch（ユニポーラ）をバイポーラ信号に変換するのだと思いますが、インピーダンスマッチングマッチングは必要です。ここ（http://www.nsm.co.jp/products/bunya/interface/lvdsregpascon.html）にレイアウトの注意点がいろいろ出ていますのでご参考にしてください。

回答No.1

inara1

やりたいことは以下のようなことですか？
　　　　　　　　　　　　　 ――
FG出力　　　　　 ――　　 ―― 0V

　　　　　　　　　　　　　 ――
差動アンプ出力　　　　　　　　　　　← 0V
　　　　　　　　　　 ――　　　――
つまり、0V以上で振れる信号を±電圧の信号に変換したいということでしょうか。それなら、ご質問の差動アンプを減算回路として使い、出力信号にマイナスのDCオフセットを乗せればできます。

FGから差動信号を出すという意味は、FGに２つの出力端子があって、互いの電圧符号が逆になっているという意味に受け取れます。ユニポーラやバイポーラという用語が出てくることから、ステッピングモータを駆動するものと思われますがが、モータ駆動にこのような超高速オペアンプ（しかも電流帰還型）は必要でしょうか？

＞１．このOPアンプの電源に何ボルトを仕様すればよいのでしょうか？
Supply Voltage (VCC to VEE)が 12V というのは絶対最大定格（瞬時たりともこれを越えてはいけない限界値）です。±電圧を出力したいのなら、 VCC = +5V、 VEE = -5V とします（この場合 VCC - VEE = 10Vなので絶対最大定格の範囲内 ）。

＞２．OPアンプの入力抵抗値と、出力抵抗値はいくつでしょうか？・・・ Vo=R2/R1(V2-V1)の動作にならないような気がする
電流帰還オペアンプでも出力の式は同じです。

　　　　　　　　　　　　｜＼
　Va ─ R1 ┬──┤+　 ＼
　　　　　　　 R2　　 ｜　　　　 >─┬─ Vout = ( R2/R1 )*( Va - Vb )
GND（0V）　┘　 ┌┤-　 ／　　　｜
　　　　　　　　　　│ │／　　　　　│
Vb　─── R1 ┴── R2 ──┘

FGの出力電圧を Va に、固定電圧を Vb に加えたとき、Va の振幅が 0V から A（V）まで振れているとき、固定電圧を Vb = A/2 となるように設定すれば、出力電圧は -( R2/R1 )*( A/2 ) ～ ( R2/R1 )*( A/2 ) となって、お望みのバイポーラ出力が得られます。ただし、FGや固定電圧の出力インピーダンスは R1 や R2 よりも充分小さいものでなければなりません（R1 や R2 をあまり小さくしない）。また、オペアンプの+入力端子のインピーダンスが 700kΩと比較的小さいので、R1 や R2 をあまり大きくしてはいけません。FGの出力インピーダンスが 50Ω なら、R1 と R2 は 数kΩとすれば誤差は 1% 程度になります。 オペアンプの-入力端子のインピーダンスは45Ωと低いですが、これは出力電圧の式には影響しません。

＞３．このデータシートに出てくる「Rl」と「Tr」 とはどういった意味なのでしょうか？
RL はデータシート２ページの「Open-Loop Transresistance」にある RL = 50Ω のことですか？これはオペアンプの出力につないだ負荷抵抗のことです。オペアンプの最大出力電流は最悪値で60mA未満なので（データシート２ページのOutput Current）なので、RL をつけたときに、出力電流が60mA以上にならないようにしなければなりません。

Tr はデータシート３ページの「Rise and Fall Time」のことですか？これは入力に矩形波を入れたときに、出力信号の立上がり時間のことです。データシート７ページの中央の図で見ると、立上がり時間（Tr）は 2ns、立下り時間（Tf）は 3ns くらいになっています。

＞OPアンプの電源にDCとACを用いた場合の振る舞い方を示したものなのでしょうか？
オペアンプの電源は常にDC電圧です。
DC特性というのは、入力信号を与えないときや、入力にDC電圧（0Vも含む）を加えたときの特性です。AC特性は入力に正弦波や矩形波を加えたときの特性です。

MAX4225データシート　http://datasheets.maxim-ic.com/jp/ds/MAX4223-MAX4228_jp.pdf

お礼

ありがとうございました。
お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。
大変わかりやすいご説明心から感謝いたします。

ちなみに、モータ駆動に使用するのではありません。レーダ関係です。
実際にはファンクションジェネレーターからではなく、
FPGAから差動信号(LVDS)を出力し、それをオペアンプの差動増幅回路で
ユニポーラからバイポーラ信号に変換したいと考えています。

高周波回路になるのでインピーダンスマッチングも行わなくてはならないですよね。。。がんばって勉強していきたいと思います。