【回路】 オペアンプでつくる電流源 【発振】

あぐ～発振が止まらねえよ、、、と困ってしまった経験はありませんか？ 今回は電流源回路の発振を止める実用的回路設計ノウハウです．回路の話題なので一般人の方はスルーしてくだされ． orz

↓オペアンプのバッファ回路（ゲイン1倍）は、おなじみのこんな結線にすりゃ簡単にできます．ユニティゲインで安定を保証しているかどうかはオペアンプの品種にもよりますが、その件はさておきます．

【回路１】

↓ここでは、電流源を作りたいとします．DCドリフトにシビアな性能を要求される場合は、このように、オペアンプのfeedback loop内にトランジスタを挟み込んで、コレクタから電流を引っ張りますと、シンク電流源が出来ます．これは教科書的な知識としてよく見かける回路です．実際に、音声周波数ぐらいならこれでも問題なく動くと思います．

【回路２】

ところが、100MHzとかそれ以上の周波数の電流源アンプが欲しい、という要求仕様の場合はこの回路だと少々難儀する可能性があります．なぜかというと、ピーピーと発振してしまうからです．
高周波数で動かすためには、GB幅が1GHzぐらいあるオペアンプを選ぶのが第一歩となりますが、そういう高周波対応のオペアンプはちょっとでもloopにdelay（位相回転）があると発振してしまいます．たったトランジスタ一段でもうアウト！ ピーピーと発振が止まらない場合があります．

発振を止めるためによくやる手は、、、
・feedback抵抗にコンデンサをパラに接続する手は使えません．この回路にはfeedback抵抗が無いからです
・トランジスタを高FT／低FTの品種にとっかえひっかえしてみる
・トランジスタのベースに３０～５００Ωぐらいの抵抗を入れてみる
・いろんな場所を指で触る
・手をかざして「気」を送る

それで発振が止まればいいけど、貴方がツキに見放されている場合は発振が止まりません．進退窮まった貴方には教科書的知識から離れて以降を試すコトをお奨めします．

↓feedback抵抗を挿入すりゃいいんだ！という思惑でこのような回路にします．この回路ですと電圧ゲインがあるので、Reも変更しなくちゃいけませんから、そこはよしなに計算してください．

【回路３】

貴方にツキがあれば、これで発振が止まります．
そもそも【回路２】ではゲイン＝１ですから、帯域を目一杯広く活用しているので発振し易さMAXな条件設定をしちゃっています．一方で【回路３】ではゲインを増した分だけ帯域が狭くなっているので発振から逃れられる可能性が高まります．

↓さて、feedback抵抗が出来たのでいつものようにコンデンサをパラってみましょうか？ 貴方にツキがあればこれで発振が止まります．

【回路４】

↓貴方にツキが不足していて発振が止まらなかったり、発振気味にリンギングが生じていたりして気分が悪い場合には、ベースに３０～５００Ωぐらいの抵抗を入れてみましょうか？ 貴方にツキがあればこれで症状を改善できるかもしれません．

【回路５】

【回路５】でも発振が止まらなかったとしたら、豊臣クンに匹敵するツキの無さです．

↓次は１～５ｐFぐらいの小容量のコンデンサをこんな場所につけてみましょう．これは効きますぜ．

【回路６】

だいたい此処までやれば発振もリンギングも止められるんじゃないかと思います．

電流源の発振で死にたくなかったら、オペアンプ周辺の回路を【回路６】のように冗長にプリント基板化しておくのもいいかもです．

そして最期に、発振が止まって悦に入る貴方が気付いて愕然とするのは、

周波数帯域が予定よりも低くなってしまった現実

なのです．

やっぱツキがないとダメだわ．

エイメン


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