２電源オペアンプのマイナス電源が低下すると？

質問

２電源（±１５Ｖ）オペアンプの反転増幅回路にてマイナス電源が何らかの理由により０Ｖになるとどのような不具合が発生しますか？また、非反転増幅回路の場合も含めて教えて下さい。

回答No.3

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.1 です。補足回答します。
『マイナス電源が何らかの理由により０Ｖ』←GND電位に接続された状態になりますので、＋15Vと0Vでの片側電源で動作している状態で、マイナス電源側はオープン状態にはなりません。
余談ですが、サブストレートはマイナス電源端子に接続されていますので、もしマイナス電源端子がオープンになれば、＋15V側に引き寄せられ出力は＋15V出力になります。
（マイナス電源がオープンの状態は、OP-AMP回路として成り立ちませんので、製造等の作業ミスの状態で論外で、マイナス電源の故障での条件設定です。）

>以上の事から、反転増幅回路が２段以上経由すると
>正電圧→１段目反転入力（－）→出力なし→２段目反転入力（－）→出力なし
>負電圧→１段目反転入力（－）→正電圧→２段目反転入力（－）→出力なし
>という具合になるのでしょうか？
その通りです。
現実の動作では、帰還抵抗値の値が低いと、入力信号が減衰してかすかに観測される場合があります。

非反転増幅では、入力・帰還抵抗が何らかの抵抗がある場合で、もし信号源インピーダンスが極端に低く「＋」入力端子に直接接続されていると、「－]信号が印加されればラッチアップしてOP-AMPが破壊されるのは当然です。
これも余談ですが、入力抵抗が無い状態で印加できる信号は、２電源の電源電圧以内か、電源電圧±0.6V程度が部品のデータシートの絶対最大定格で規定されています。

お礼

大変分かりやすい回答を有難うございます。
会社の制御ロジック不具合事例（かなり昔の）を読んでいて、オペアンプ電源である－１５Ｖの一時的な瞬断により出力信号が出力されなくなったため、誤動作をした・・・という見解がありまして、なぜ出力信号が出力されなくなるのか疑問に思っていました。
これで、疑問を払拭することができました。まだまだ、修行が足りません・・・今後も宜しくお願い致します。

回答No.2

bogen555

この本の第３章によると
http://www.amazon.co.jp/dp/4789837483
マイナス電源が印加されない（つまりオープン）と、プラスの電源電流が増加するそうです。
この場合は、０Ｖなんでそうゆうことはないかもしれませんね。
なぜこんなことになるかと言えば、汎用のＯＰアンプはＮＰＮバイポーラ・プロセスで作られていて、サブストレートはマイナス電源端子にせつぞくされているから、サブストレートの電位が確定しないと、どうなるかわからないからですね。

上記の本の第５章に入力電圧と電源電圧の関係が載ってます。
４５５８や０７２等のＯＰアンプでは、入力電圧がマイナス電源端子（この場合は０Ｖ）に近づくと、位相反転の現象が起きるそうです。
クリップして０Ｖ近傍になるはずの出力が、プラス電源近傍に張り付くのが写真付きで説明されています。

非反転増幅で信号源インピーダンスが低い（ほとんど０Ω）と、それだけではなくＩＣ内部の寄生素子（大概ＰＮＰＮのサイリスタ構造）がトリガされ、ラッチアップして破壊に至ることがあります。

お礼

なるほど、位相反転現象が起きるんですね
参考書の紹介までされていて、丁寧な説明を有難うございます。
一度、この参考書を手に取って勉強したいと思います。

回答No.1

KEN_2

>・・・・マイナス電源が何らかの理由により０Ｖになるとどのような不具合が発生しますか？また、非反転増幅回路の場合も含めて教えて下さい。
各増幅段毎に、波形処理している「－」側の波形が、0V～＋2V程度の範囲でクリップして「＋」側はそのまま出力されます。
よって、反転増幅回路が2段以上経由すると信号出力が出力されなくなります。

非反転増幅回路の場合も同様に、「－」側の波形が、0V～＋2V程度の範囲でクリップとなります。

補足

回答ありがとうございます。

反転増幅回路のマイナス電源が０Ｖになると、反転入力（－）に正電圧が印加されると、出力は０Ｖに、負電圧が印加されると、出力は反転して正電圧になる、と解釈すれば良いのでしょか？

以上の事から、反転増幅回路が２段以上経由すると

正電圧→１段目反転入力（－）→出力なし→２段目反転入力（－）→出力なし

負電圧→１段目反転入力（－）→正電圧→２段目反転入力（－）→出力なし

という具合になるのでしょうか？