オペアンプを使った回路について教えてください

質問

オペアンプについて質問です。非反転増幅回路を作成し、いざ出力を測ってみると上手くいきません。入力電圧は100mV程度、電源電圧は15V、ゲイン10倍にしたのですが、出力がほぼ15Vになります。入力ピン間の電圧が約1Vと、入力電圧の約10倍になっていました。イマジナルショートになっていないのが問題だと思うのですが、原因は何が考えられるでしょうか？素子の接続を確認したのですが、出力から入力へのフィードバックはかかっています。よろしくお願いします。

回答No.5

mayuyuri · ベストアンサー

ええっと
オペアンプのことをまったく理解していらっしゃらないご様子ですね。
オペアンプというものは両電源で動かすものです。
特殊なオペアンプに単電源タイプがあります。
今回は±15vの電源装置があるわけですから
素直に両電源で動かせば問題解決です。

両電源タイプのオペアンプを単電源で動かす場合には
＃４のかたがご紹介された例のようにグラウンドを7.5vのところにおいて、仮想的に±7.5vの両電源で動かす方法があります。　
これはすなわち「0vのマイナス電源」と「+15vのプラス電源」で動かすことと同じですね。
ですから、同相入力電圧範囲が4～11vという回答をされているのです。
これで同相入力電圧範囲が数百mvの石が必要というのは勘違いとお解かりいただけるでしょう。
LF411はオペアンプの基礎教科書に出てくる741シリーズの性能向上型ですから大変使いやすいと思います。ぜひ勉強して存分に使ってみてください。

お礼

ご回答ありがとうございます。
両電源に回路を作り変えればよいのですね。
ぜひ教えていただきたいのですが、電源が±7.5vのときの「4～11v」はどのような計算から分かるのですか？ここが分からないので「これで同相入力電圧範囲が数百mvの石が必要というのは勘違いとお解かりいただけるでしょう。」が分かりません。よろしくお願いします。

オペアンプの教科書というものがあるのですね。ふだんはナマモノを扱っていて、今回はじめてこのような物を扱うことになり困っていました。

補足

わかりました。
同相入力電圧の最小範囲が-11V~+11Vだから、電源を0~15Vにした時に上記のようになるということですね。両電源回路に組み替えます。
ありがとうございました。

回答No.4

tadys

LF411は単電源用のオペアンプではありません。

データシートを見ると電源電圧が±15Vの時の
Input Common-Mode Voltage Range の値が±11V(min)となっています。
このことから、電源を０～１５ボルトで使用した場合の
入力端子電圧は４～１１ボルトでなければならないことが分かります。

両電源で使用するか単電源用のアンプに変更してください。

お礼

ありがとうございます。
これは両電源だったんですね。
入力端子電圧が4~11Vということですが、今はフォトダイオードの出力を増幅したいので、入力電圧はどうしても数百mVのオーダーになってしまいます。
そして、電源も±15Vのものしかありません。
ということは、Input Common-Mode Voltage RangeがmVのオーダーのもので、両電源のオペアンプを選ばなければならないということでしょうか？単電源オペアンプも可能でしょうか？
今回、オペアンプは初めて注文したのですが、スルーレートが小さく、オフセット電圧も小さいものだけを見ていました。

回答No.3

walkingdic

基本的に入力ピン間の電圧は０Ｖにならなければだめですから、そうならない原因がどこにあるのかによります。

入力信号が１００ｍＶでゲイン１０倍とすれば、１Ｖの出力が期待されるわけなので、逆に言うとオペアンプの入力端子間はオペアンプの出力が１Ｖのときに０Ｖとなる回路になっているのか？という話だと思われます。
これは単純にはオームの法則で計算すれば出てくるはずです。

何か見落としはありませんか？

回答No.2

himara-hus

バイアス回路がまずそうですが、回路図を示さないとはっきりしたことが言えません。（測定回路も示した方が良い）
　また、上記信号はＤＣですか？ＡＣですか？
　ＤＣであれば、正確な符号（＋／－）を言わないといけません。

回答No.1

tadys

まずは、ゲインを1倍程度にして反転入力、非反転入力ともに
電源の１／２（7.5V ）にして見てください。
出力が7.5V付近になれば回路は正常に動いています。
ならない様ならば回路のどかかがちゃんと接続されていません。

電源が15Vということなので単電源で使用しているのですね。
その場合は単電源用のアンプを使用しなければなりません。

オペアンプの型名を知らせてください。

お礼

ご回答ありがとうございました。
オペアンプは単電源で使用しており、単電源用オペアンプであるNational SemiconductorのLF411CN/NOPBというものを使っています。