汎用OP-AMPバッファの歪率

当方が電子工作をする時に使う自作資料のメモです。オーディオ用じゃありません。
0404USB(オーディオインターフェイス)の改造が成功したので測定してみました。


















【何を測定するのか?】
1kHzで、軽い負荷(10kΩ程度)の比較をしてもあまり意味が無いでしょう。
いずれのOP-AMPも十分に低歪率ですし、当方の環境では測定できません。

有意な物理的な差が出てくる所を見てみたいですな。
実用上もいろいろ特性が異なってくる条件を比較したいと思いました。

例えば高性能OP-AMPのOPA2134等があります。
超低歪率0.00008%をうたってますな。これは1kHzで軽い負荷の条件でしょう。
しかし下図の様に、
負荷を重くして(600Ωにして)20kHzを見た場合には、
たとえバッファ回路であっても歪率0.0025%に悪化しています。(爆)
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0.0025%なら当方の環境でも測定可能な数値です。

つまり測定して比較すべきなのは1kHzの歪率じゃなくて、
負荷を掛けたりした時の「周波数対歪率」なんじゃねーの?(爆)

そして負荷抵抗の範囲ですが、
ヘロヘロのTL072CPであっても1Vrms出力なら220Ω負荷が可能です。
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よって出力レベルを1Vrms、負荷抵抗を220Ω〜10kΩまで測定してみました。














【当方が測定したOP-AMP】
汎用OP-AMPです。下図の6種。
バイポーラ:NJM2068D、NJM4580D、NJM5532DD、
FET入力:TL072CP、LF353N、AD712JN。

何でコレなの? 手持ちだからよ。
高性能OP-AMPを購入して測定する気はありません。
だってデータシートにズバリのグラフが載ってるじゃない?(爆)
興味も無いし。(爆)
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古いやつもありますな。現行品と差があるかも知れません。無保証。
ちなみにTL072CPの中央下にあるマークはテキサス州の形に「i」ですな。












【測定実験回路】
下図の回路と致しました。超シンプルなバッファ回路です。
100%帰還のバッファ回路は最も歪率が低くなる回路のひとつでしょう。
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電源電圧はオーディオーンターフェイスを改造した時と同じく±10Vとしました。
その改造時にOP-AMPの歪率が問題になったので、同条件と致しました。

上図にある220pFは余計な電波等の流入防止および発振防止に設けました。

下図の感じで測定しました。
ブレッドボードですが下が黒い鉄板ベースの奴で角を剥がしてアースしています。
それを菓子缶のフタ(鉄製)の上に乗せています。缶はアースされています。
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【周波数 対 歪率】
5532は古いですし安い部類ですがけっこう性能はそこそこの様です。
そして、オーディオインターフェイスの改造時に問題点となったとおり、
4kHzあたりから徐々に歪率が悪化していきます。20kHzの歪率は0.001%ですな。
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下図は4580ですが、ちょっとナニですな。
ちょっとした負荷を掛けると高い周波数ではけっこう歪率が悪化する様ですな。
高ドライブ能力という話ですが5532には負ける様です。
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下図はNJM2068。およよ予想外でした。4580より悪い?
NFBも含めた負荷が1kΩですと歪率悪化の傾向が出てきちゃう様ですな。
レベルを上げればもっと悪いんでしょうね。きっと。(爆)
1Vrmsの範囲内に限定したとしても負荷2kΩ以下では歪率が悪化しますな。(爆)
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下図はTL072CP。
まあ予想した感じですな。(爆)
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下図はLF353N。TL072と同じ程度と思いましたが、
そんな感じかも知れません。(爆)
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そして改良型のAD712JN。
ちょっとは改善されている様ですが似た様な物でした。残念。
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歪率が気になるなら負荷抵抗は10kΩ程度にしとけ、という事かも知れませんな。
もちろんNFB抵抗も負荷になるのでパラで計算しないといけません。


抵抗値を大きくして雑音が増えても当方は知りません。
音質も感知致しません。
(まあ今回の投稿内容はそういう視点ではありませんよ、という話です。)














【入力抵抗の問題点】
次の話ですが、入力抵抗は大きすぎないほうが良いのか? という話です。

入力抵抗で影響するのは雑音だけじゃないの?
入力バイアス電流の関係だから歪率は無関係でしょ? とか何とか、無意味な議論?
いいからさっさと測定して結果を出すんだよ!(爆)

下図は正しいのか確認!
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ちなみに「オペアンプ 歪率」でネット検索すると測定している人も居る様です。
個人の方ですと信用がアレですからメーカーさんのブログURLを置いておきます。
周波数対歪のグラフではありませんが入力抵抗による差が掲載されています。
http://audiodesign.co.jp/blog/?p=106


さて、当方の測定結果です。
代表例のみ測定してみました。
5532。
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でぇ〜〜〜!
悪くなったでぇ〜〜〜!(爆)

それじゃ4580はどうなん?
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ぐほっ?
バイポーラだから?
JFET入力なら入力バイアス電流が極小なので影響出ないんじゃない?
AD712は?
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ぬぅ〜〜?
ア痛痛痛痛痛。(爆)













【たぶんこれが原因】
低い周波数は影響を受けにくい事が判りますな。
つまり入力の差動トランジスタの寄生容量ですよ。
プラスマイナスのプラス側だけ抵抗が入ったので高い周波数では差動バランスが
崩れちゃったんでしょう。

という事で、
同じバッファ回路ですが入力抵抗の入り方を3種類比較してみました。
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回路Cみたいにプラス入力とマイナス入力の抵抗を同じにすれば緩和されますな。
やはり原因は差動バランスでしょう。
当然ですが入力抵抗が低い回路Aが最も優れています。

えへへへへ?
どうします旦那?(爆)
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入力にボリュームが入ったらどうすんのよ?
回転角度によって抵抗値が違うじゃないよ!(爆)






電子回路って、色々な所で面白い事がありますな。(爆)










当記事はオーディオ用途の回路や評価内容では無いので誤解無き様お願い致します。

ちなみに以上の測定結果は当方宅のみ再現できる内容かも知れませんよ!
よって当記事の内容は鵜呑みにせず、ご自身で実験検証の上ご判断ください。
以上です。































どっちかって言うと当方は、OP-AMPよりも
OP-𝛑です。(爆)



























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by ca3080 | 2017-12-26 20:08 | 電子工作(一般)
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