オペアンプに電源２つ？

質問

回路初心者です。
オペアンプの電源として+5Vと-5V２つ使う必要な場合って10Vを２つに分けるという方法を使わず、別々の電源を使用する場合
ACアダプターが２つ必要になるということなのでしょうか？
或いはACアダプターは一つで電源を２つにする方法ってあるのでしょうか？

回答No.1

inara1 · ベストアンサー

5VのACアダプタを２個使う方法と10VのACアダプタを１個使う方法があります。

　　　　　　　ACアダプタ（5V用）
　　　　　　　　　 ┏━┓+5V
　AC100V ─┬┨　 ┠────── +5V
　AC100V ┬ ） ┨　 ┠──┐
　　　　　　 │ │┗━┛0V　│
　　　　　　　││┏━┓+5V ├─── 0V
　　　　　　　│└┨　 ┠──┘
　　　　　　　└─┨　 ┠────── -5V
　　　　　　　　　　┗━┛0V

　　　　　　ACアダプタ（10V用）
　　　　　　　　　 ┏━┓+10V　　三端子レギュレータ
　AC100V ──┨　 ┠───┬──────── +5V
　AC100V ──┨　 ┠──┐│IN┏━━┓OUT
　　　　　　　　　 ┗━┛0V　│└┬┨7805┠┬── 0V
　　　　　　　　　　　　　　　　 │　 C ┗┯━┛ C
　　　　　　　　　　　　　　　　 └─┴─┴──┴── -5V

　　　　　　ACアダプタ（10V用）
　　　　　　　　　 ┏━┓+10V　　　　OPアンプ
　AC100V ──┨　 ┠───┬──-┬──┬─ +5V
　AC100V ──┨　 ┠──┐R　 ┏━┷┓　 C
　　　　　　　　　 ┗━┛0V　│├─┨+　　┠┬ ）─ 0V
　　　　　　　　　　　　　　　　 │R ┌┨-　　┃││
　　　　　　　　　　　　　　　　 │││┗┯━┛││
　　　　　　　　　　　　　　　　 ││└─ ）──┘│
　　　　　　　　　　　　　　　　 └┴──┴───┴─ -5V
　C = 0.1μF（積層セラミック）、R = 10kΩ

回答No.6

inara1

「30V-DC電源はどうやって入手したら良いのですか」でたくさんの回答が来ていますね。
オペアンプ用の±電源が必要なことは分かりましたが、目的によって電源の構成が違います。

　（１）　とりあえず±電源を早急に欲しい
　（２）　何かの独立した装置のための電源
　（３）　いろいろ実験するための汎用電源

ANo.1, 2 は（１）の場合のものです。
（２）の場合だと、小型であるとか、安価というのが一般的な判断基準ですが、HiFiオーディオ用途でなければ、「30V-DC電源はどうやって入手したら良いのですか」で紹介されているような、安価で小型のスイッチング電源で良いと思います。（３）の場合だと、ノイズの大きいスイッチング電源でなく、トランス式の安定化電源をお薦めします。オペアンプ用なら±15V固定でなく、可変できるタイプがいいでしょう。＋電源と－電源の電圧を変えることはまずないと思いますのでトラッキング電源（１つのボリュームで±電圧が同時に変わる）がいいでしょう。電流容量は500mAもあれば充分だと思います。こういう構成の電源は市販品でもいろいろありますが、勉強のためには自作することをお薦めします。自作電源のサイトもたくさんあるので、腕を磨きたいのならサイトを紹介します。

（３）の場合でも、とりあえず±15V固定の電源が欲しい場合は、以下のように、18V以上のACアダプタを２個使って、三端子レギュレータで±15Vを作る回路がお手軽です。必要な部品は [1] ～ [4] で揃います。[4] のヒートシンクは三端子レギュレータの放熱用です。LEDは電圧確認用ですが、これはなくてもいいです。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Di
　　　　　　　　　　　　　ACアダプタ　　　┌── ← ───┐
　　　　　　　　　　　　　　┏━┓+24V　 │IN┏━━┓OUT│
　AC100V ──┬──┨　 ┠───┴┬┨7815┠┬─┼──┬─────　+15V
　AC100V ── ） ─┬┨　 ┠┐0V　　 C ┗┯━┛ C　　↑Di　 ▽ LED
　　　　　　　　　 │　　│┗━┛│　　　　 │　 │GND│　 │　　　└ 1kΩ ┐
　　　　　　　　　 │　　│　　　　 ├───┼─┼──┼─┼─────-┼─　0V（GND）
　　　　　　　　　 │　　│┏━┓│　　　　 C　　│GND│　 │　　　┌ 1kΩ ┘
　　　　　　　　　 └─　） ┨　 ┠┘+24V　│┏┷━┓ C　　↑Di　 ▽ LED
　　　　　　　　　　　　　└┨　 ┠───┬┴┨7915┠┴─┼──┴─────　-15V
　　　　　　　　　　　　　　 ┗━┛0V　　 │ IN┗━━┛OUT│
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 └── → -───┘
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Di
　　　C = 0.1μF（積層セラミック）、Di = 保護ダイオード（矢印側がカソード）
　　　接続　：　┼　┬　┴　├
　　　非接続：　─ ）─

[1]　三端子レギュレータ（TA7815Sが正電圧用、TA79015が負電圧用）
　　　　価格　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%94%BC%93%B1%91%CC%93d%8C%B9&cond8=or&dai=%8EO%92%5B%8Eq&chu=&syo=V150&k3=0&pflg=n&list=2
　　　　pin配置
　　　　　TA7815S　　　　　　　　TA79015
　　　　 ┗┯┯┯┛　　　　 　　┗┯┯┯┛
　　　　IN ┘ │└ OUT　　 GND ┘│└ OUT
　　　　　　　GND　　　　　　　　　　　IN
　　　TA7815Sデータシート（日本語）　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LinearIC/TA78057SB_TA7824SB_ja_datasheet_070810.pdf
　　　TA79015データシート（英語）　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/en/LinearIC/TA79005SB_TA79024SB_en_datasheet_080422.pdf
[2]　保護ダイオード（1N4002）
　　　価格　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CEDi&cond8=or&dai=%B0%EC%C8%CC%C0%B0%CE%AE&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=3
　　　データシート（１ページ目の図で帯があるほうがカソード）　http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/1N4001-D.PDF
[3]　積層セラミックコンデンサ ５０Ｖ０．１μＦ（テーピング）
　　　価格　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%A4%B3%A4%F3%A4%C7%A4%F3%A4%B5%B8%C7%C4%EA&cond8=or&dai=%C0%D1%A4%BB%A4%E9&chu=&syo=&cond9=&k3=&list=2&pflg=n&multi=&code=&st=30
[4]　ヒートシンク（４番目以降の穴があいているもの）　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%CA%FC%C7%AE&cond8=or&dai=P%B7%BF&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=2

回答No.5

inara1

>+15Vと-15Vのオペアンプを15Vの電源を使ってするという意味です。
>基本的にはコンデンサの容量などは変えなくても大丈夫なのでしょうか？
三端子レギュレータのコンデンサは変えなくていいです（どういう場合でも、0.1μFを実装するようにしてください）。

補足ですが、両電源用オペアンプを使うからといっても、必ずしも±電源を用意しなくてもいいですよ（どういう回路か聞いたのはこのためです）。±電源を抵抗で分圧して0Vを作るという使い方もできます。このような使い方ができるのは、その0Vを比較用の電圧としてオペアンプの入力に印加するような場合や、マイク入力のように微小電圧を扱う回路の場合です。この場合はGNDラインにほとんど電流が流れないので抵抗分圧で0Vを作ってもいいわけです。1mA以上の電流をGND(0V)に流すような場合は抵抗分割では誤差が大くなるので、ANo.1の３番目のように、オペアンプでGND電位を作ります（これをアクティブグランドと言います）。オペアンプは±10mA程度の電流なら吐き出しも吸い込みもできるので、それくらいの電流範囲なら使えます。7805のような正電圧用のシリーズレギュレータは電流の吸い込みができないので、+5VからGND側に大きな電流を流す回路には使えません。

お礼

回答ありがとうございます。

後、電源のことをお聞きしてもよろしいでしょうか？
15Vの電源を得るためにはどうするのがベストなのでしょうか？

ACアダプタから直接15Vを得ようと思っていたのですが、12Vと24Vしかありません。ということは、24VのACアダプタをDCDCコンバータに繋いで、15Vを得るべきなのでしょうか？
それとも100V-AC電源から直接15V電圧を得ることは可能なのでしょうか？

もし、前者の方法を使うとして、絶縁型か非絶縁型かはどっちを使えば良いのでしょうか？この場合、特にどちらでも良いのでしょうか？

回路初心者ですいません。よろしくお願い致します。

回答No.4

inara1

＞上記の方法がもっとも簡単そうなので、これでしようと思うのですが
+5VからGNDに流れる経路の電流が大きいと、三端子レギュレータがちゃんと動作しない場合があります。オペアンプ回路はどういうものでしょうか。

＞ここにコンデンサを挟む理由は何なのでしょうか？
IN側は、IN側の配線が長いときに三端子レギュレータが発振するのを防ぐものです。OUT側は、負荷電流が急に増えたときに出力電圧が下がらないように出力インピーダンスを下げる目的です。資料 [1] には、OUT側のCは発振防止と書かれていますが、そういう役割もあると思います。

＞もし+15Vと-15Vのオペアンプを使用する場合だとこのコンデンサの容量を変える必要があるのでしょうか？
三端子レギュレータのところのコンデンサの値は変える必要はありませんが、オペアンプの電源端子（の近く）にも別途 0.1μF くらいのコンデンサ（パスコン）を入れてください。±15V用のオペアンプを±5V電源で使うと、入出力電圧範囲が±5Vよりかなりせまくなる場合があります（バイポーラ型の場合）。使用するオペアンプのデータシートで確認してください（±5V電源で使ったときのCommon Input RangeやOutput Voltage Rangeなどと書かれた項目）。

[1] 三端子レギュレータの使い方（11ページのCin,Coutの説明）　　http://www.necel.com/nesdis/image/G12702JJAV0UM00.pdf

お礼

回答ありがとうございます。

すいません、説明不足でした。

+15Vと-15Vのオペアンプを15Vの電源を使ってするという意味です。
基本的にはコンデンサの容量などは変えなくても大丈夫なのでしょうか？

回答No.3

takepon256

少し高めの電圧（7.5V～12Vくらい）を供給して、7805、7905を使用してドロップさせる方法もあります。
http://www.cypress.ne.jp/f-morita/parts/ic/78xx79xx.html

といいますか、ACアダプタ等のスイッチング電源はリップルやスパイクが乗っていますから、
ノイズに敏感なアナログ回路では三端子レギュレータで平滑してから使用するのが一般的だと思います。

ご参考まで。

回答No.2

inara1

もう１つ紹介します。これは5VのACアダプタ１個だけです。-5V側の出力電流はあまり取れません（数十mA程度）。

　　　　　　ACアダプタ（5V用）
　　　　　　　　　 ┏━┓+5V　　　　　　LTC1144
　AC100V ──┨　 ┠────────────┬── +5V
　AC100V ──┨　 ┠──┐　　　 ┏━━━┓　　 │
　　　　　　　　　 ┗━┛0V 　│　　　 ┃1　　　8┠─-┤
　　　　　　　　　　　　　　　　　│+┌─┨2　　　7┃　　 C
　　　　C = 0.1μF　　　　　　 │　C1┌┨3　　　6┃-　│
　　　　C1 = 10μF(10V)　　 │-└ （ ┨4　　　5┠┬- ) ── -5V
　　　　　　　　　　　　　　　　 └──┤┗━━━┛ C1│
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　└─────┴-┴── 0V
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　+
ANo.1の２番目と３番目の方式も、三端子レギュレータやOPアンプの最大出力電流で取り出せる電流が制限されます。

[1]　5V・0.1A 三端子レギュレータ（L78L05ACZ）5個\100　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01250%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1
[2]　5V・1A 三端子レギュレータ（LM7805CV）4個\100　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01373%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1
[3]　スイッチドキャパシタ電圧コンバータ（LTC1144CN8）1個\300　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01628%22&s=score&p=1&r=1&page=

お礼

回答ありがとうございます。

　　　　　　ACアダプタ（10V用）
　　　　　　　　　 ┏━┓+10V　　三端子レギュレータ
　AC100V ──┨　 ┠───┬──────── +5V
　AC100V ──┨　 ┠──┐│IN┏━━┓OUT
　　　　　　　　　 ┗━┛0V　│└┬┨7805┠┬── 0V
　　　　　　　　　　　　　　　　 │　 C ┗┯━┛ C
　　　　　　　　　　　　　　　　 └─┴─┴──┴── -5V

上記の方法がもっとも簡単そうなので、これでしようと思うのですが
ここにコンデンサを挟む理由は何なのでしょうか？

もし+15Vと-15Vのオペアンプを使用する場合だと
このコンデンサの容量を変える必要があるのでしょうか？