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2012年3月14日 (水)

単電源から両電源を作るはなし

単電源から両電源を作るとは
 今月号(2012年4月号)のトラ技の特集で感心したので、書いてみます。
単電源から両電源を作るにはDC/DCコンバーターでマイナスの電圧を作る方法もあるが、今回は供給される電源の中点電圧を作成して、GND端子とし±の電源を作る方法を紹介します。インピーダンスが高く、電流が少なくてよい場合は、単純に抵抗で半分で分割して、両端にコンデンサーを入れるだけなのですが、オペアンプの電源にしたり、片方を+5Vにつかって電流消費が正負で違ったりする場合は、この方法では不十分です。それならオペアンプで電流を増やしてやれば....オペアンプなら出力が 50mAぐらい取れるので、これで大丈夫と思って作ってみるとオペアンプが発振してうまくいかない場合が多いです。
ハード的には
 なぜ発振するかというと、オペアンプの出力にコンデンサーが付いていて、そのラインから帰還されて、マイナス入力に入る回路が大部分だからです。
Halfps
 この回路図で黄色いループが帰還回路になっていますが、この途中であるGND端子に大容量のコンデンサーが付いているので、オペアンプの出力負荷抵抗と100Ω、トランジスタの B-E の抵抗成分とコンデンサー 330µFx2 が LPFとなって位相が高域でズレてしまうのです。位相がズレて正帰還になった周波数で発振してしまいます。
ソフト的には
 今回、この記事を見て感心したのは「オペアンプの出力にコンデンサーをつけると発振する」で終わるのでなく、「ではどうしたらよいか?」が提案されているのです。
 この回路のピンクで示されているオペアンプ出力とマイナス入力の間に入った 1nFがそうです。ここにコンデンサーを入れることで、位相の変化を吸収して発振しなくなるようにしているそうです。
 出力にコンデンサーを入れられるにしても、オペアンプの出力には直列に抵抗(ここでは 100Ω)が必要です。このあたりの動作説明がトラ技の次のページに出ていますので、是非読んでみて下さい。
昔雑音を取ろうと出力に 1000PF 入れたオペアンプが触れなくなるくらい熱くなっていて、調べたら高周波で発振していた...なんてことがありました。「オペアンプ出力にコンデンサーは発振する」は名言です。


追記です==================================

実際に4トラックカセットマルチレコーダーに使われていた回路を紹介しました。

単電源から両電源を作るはなし2

---------------------------今月のトラ技-----------------------------
トランジスタ技術 (Transistor Gijutsu) 2012年 04月号 [雑誌]

-----------------------------------------------------------------------

もっとシンプルな回路で作りたい人は
9V->±4.5V変換電源回路 をチェックください。

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コメント

はじめまして。
OP07を両電源で動かしたくて、検索をしていたらこちらのサイトにたどりつきました。
解説わかりやすくて、なるほど!とわかったつもりになっていますが、この入力の電源は、例えばUSBなどの5V電源を使ってもうまくいくものなのでしょうか。

LM358の動作電圧は5Vでも問題無いので、USBでも動くかと思います。図中OPAMPに繋がっているGNDは実はマイナス電源入力に繋がるのが正解です。
 ただ OP07は±15Vぐらいで使う前提で作られており、出力が両電源電圧よりも2〜3V少なくなります。
5Vでは実質1Vp-p程度しか使えませんので、006Pの電池など9Vで使うほうが良いかも知れません。

お返事いただきありがとうございます。
OP07ってレイルツーレイル?ってやつではないんですね。
今手元に9Vの電池と、12VのAC電源があるので、これを両電源にしてみたいと思います。

12VのAC電源があるのでしたら、ダイオードで倍電圧整流するといいかもしれません。
http://sudoteck.way-nifty.com/blog/2011/05/post-447b.html
このページの3個目の倍電圧半波整流回路です。本当はこのあと定電圧ICの 78M12とか79M12とかを使って12Vの安定した電源にすればベストですね。

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