オペアンプのオープン利得の測定方法

質問

オペアンプのオープン利得の測定方法ってどうすればよろしいのでしょうか？
現在、型番OP07CPのオペアンプICの単体測定を行っており、オフセット電圧やカットオフ周波数などを測定（オシロスコープを使って）により求め、ほぼデータシートどおりであることを確認しました。
しかし、オープン利得だけがどうしても測定できずに困っております。
私が考えた方法としては、まず１Vを1/1000000に分圧し、それを入力電圧にしようと試みました。
ですが、結果は出力が１５V（電源電圧）にはりついてしまいました。考えてみたのですが、オフセット電圧が増幅されているせいだと分かりました。
何かよい測定方法はないのでしょうか？
データシートに書いてあるので、必ず何らかの方法があると思うのですが…。

回答No.5

anachrockt · ベストアンサー

画像が添付できなかったようで、再度添付します。
また添付できなかったら、ごめんなさい。

お礼

回答ありがとうございます。
添付画像見ることができました。
1点ご質問があるのですが、この計算式ではオフセット電圧をほとんど考慮しておりません。
オフセット電圧によって測定できないようにも感じるのですが、
そのあたりはどうなのでしょうか？

回答No.9

anachrockt

ANo.4で示した計算式は、
AVo=20log[{(Vina-Vinb)(1+R2/R1)}/(Vo2b-Vo2a)] [dB]
です。
オフセット電圧があっても、差し引きゼロになります。

お礼

回答ありがとうございます。
お礼が遅れてしまい申し訳ありません。
無事測定することができました。
大体データシートどおりでしたので合っていると思います。
本当にありがとうございました。

回答No.8

anachrockt

規格の誤植ですが、図２４に間違いがありました。
添付図のA2の入力極性を逆にしてください。
ループ特性を調べたら、添付図のままでは動作しません。
A1出力をA2の非反転入力（＋）、入力信号を反転入力（－）に接続してください。

お礼

回答ありがとうございます。
無事測定することができました。

回答No.7

anachrockt

見られないときは、JEITAのホームページから
http://www.jeita.or.jp/japanese/index.cgi
HOME --> JEITA規格 --> 電子デバイス部門 --> 半導体<集積回路>関係
http://www.jeita.or.jp/cgi-bin/standard/list.cgi?cateid=5&subcateid=32
として、「ED-5103A リニア集積回路測定方法（演算増幅器及びコンパレータ）」をみます。

お礼

回答ありがとうございます。
無事測定することができました。

回答No.6

inara

＞inaraさんには見えなかったんでしょうか？
見れませんでした。
検索で出てきた「リニア集積回路測定方法（演算増幅器及びコンパレータ）」をクリックすると、PDFファイルが表示されますが、すぐに「このサイトはJEITAウェブサイトにて閲覧してください」というダイアログが出ます。ダイアログが出た状態では何も操作できないので、OKとしてダイアログを閉じると表示内容が消えてしまいます。Temporary Internet Files にあるダウンロードファイル（ ED-5103A_j[1].pdf ）を開いても同じメッセージが出て閲覧できませんでした。

anachrocktさんの回路のほうが良さそうですね。これはオープンループ利得が有限であることを利用して誤差を測定する方法ですね。低周波なら周波数の制限もないのが良いです。さらに、10MΩ や 1000μF という、問題となりそうな部品も使わないですし。

お礼

御礼が遅れてしまい申し訳ありません。
無事測定することができました。
大体データシートどおりでしたので合っていると思います。
ありがとうございました。

回答No.4

anachrockt

inaraさんには見えなかったんでしょうか？
「EIAJ ED-5103A リニア集積回路測定方法（演算増幅器及びコンパレータ）」から作りやすい形に回路を変形すると添付のようになります。
ここで、DUTが被測定オペアンプ、Cは発振防止用で必要なら入れる、ヌルアンプは式から1/A2≒0の必要があり、秋月で売っているNJM4580、NJM072B等がエエんじゃないでしょうか？
また、RLは規定の負荷抵抗で2kΩ以上にします。
オープン利得AVoは；
VinにVinaを入れたときにVo2にVo2a、VinにVinbを入れたときにVo2にVo2bが得られたとすると、
AVo=20log[{(Vina-Vinb)(1+R2/R1)}/(Vo2b-Vo2a)] [dB]
です（'log'内がマイナスにならないように）。

お礼

回答ありがとうございます。
早速、明日測定を行いたいと思います。

回答No.3

inara

参考URLを添付し忘れました。

参考URL：

http://www.omicron-lab.com/fileadmin/assets/application_notes/AP_Note_OPAMP_v1_01.pdf

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

inara

参考URL（英語）の14ページに測定法の例が出ています（ANo.1さんのと同じかもしれませんが）。この回路を使えばオフセット電圧を取り除くことができます。

その回路を使って、OP07 のオープンループ利得を回路シミュレータで見た結果を添付します。この回路は、ローパスフィルタで帰還をかけて、オフセット電圧を除去するものですが、0.1Hz未満の周波数では信号も減衰させてしまいます。そのため、0.1Hz未満での利得は正しく測定できませんが、通常のオペアンプのオープンループ利得のカットオフ周波数は数Hzなので、この回路で十分測定できることが分かります。

添付回路図では、入力信号 Vin を、R1 と R2 で100万分の1に（-120dB）一旦落としているので、オペアンプの利得が120dBなら、Vin = Vout になります。オペアンプの入力電圧はμVオーダになるので、オペアンプ自身のノイズや外来ノイズ、オフセット電圧のドリフトなどが重畳して、出力信号が汚くなるので測定精度が悪くなります。出力信号のノイズ成分をフィルタ等で取り除くかロックインアンプ等で測定するのが良いでしょう。コンデンサには±の電圧がかかるので、参考URLにも書かれているように、無極性のものを使う必要があります。また扱う電流が非常に小さいのでリーク電流が十分小さなものが必要かと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
わざわざ画像を添付していただき申し訳ありません。
ローパスフィルタで帰還をかけるのですか…。
まったく思いつきませんでした。
オフセット電圧は直流（0Hz）なので、ローパスフィルタをかけることにより、オフセット電圧の部分を増幅させないという考え方でよろしいでしょうか？

回答No.1

anachrockt

僕のような貧乏人には縁のない本ですが、目次をみるとこの本「オペアンプ　スペックと活用」の
http://www.juno.dti.ne.jp/~mkatsube/vol1/bookstyle.html
「6.5　オープンループ・ゲインの測定」に書いてあるようです。

一般に半導体関係の規格はここに登録して探します。
http://www.jedec.org/

日本の業界団体にもオペアンプの測定方法の規格があります。
ここで、規格番号に'ED-5103A'と入れて検索すると
http://www.jeita.or.jp/japanese/public_standard/
「リニア集積回路測定方法（演算増幅器及びコンパレータ）」が閲覧できます。
それのp.15のヌルアンプを使用した測定回路（図２４）がエエと思います。
よく読むとわかりますが、誤植が随所にありますから、自分なりに理解して測定してください。

お礼

返事が遅れてしまい申し訳ありません。
回答ありがとうございます。
早速、明日測定を行ってみたいと思います。