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よくある質問(FAQ)

FAQ管理番号: 10088 最終更新日: 2016/04/26

オペアンプの出力反転は、何故起きるのでしょうか?

免責事項

NJM4558シリーズと同様の入力回路形式を持つオペアンプは、「出力反転」と言う現象を生じる事があります。これは、入力信号がオペアンプの同相入力電圧範囲をV-側に外れた時に出力電圧が急にV+側電源電圧に張り付く現象です。

同相入力電圧範囲を超えた信号を入力した時の出力信号は、Fig1の様になります。

出力電圧反転現象Fig1 出力電圧反転現象
注1: 実線は、NJM4558シリーズが出力電圧反転現象を起こした波形です。
破線は、理想的な動作波形です。

出力反転現象を発生する理由は、Fig2で示しますように"Q5"と"Q6"がOFFする事により発生します。

NJM4558によるヴォルテージフォロワー回路Fig.2 NJM4558によるヴォルテージフォロワー回路破線は、外部からの結線状態を表しています。
A 増幅回路初段のエミッター端子電圧は、能動状態になる為に電源電圧V+に対して "VbeQ5+VbeQ6(≒1.4V)+VsatQ2" 以上必要です。VsatQ2:Q2のコレクタ飽和電圧
B Q5のベース電圧が下がると、Q5とQ6のコレクタ電流をカットオフします。出力端子は、Q6のコレクタ端子に接続している定電流源により出力電圧端子へ張り付きます。
C Q5とQ6がオフすると、Q6のコレクタ端子電圧は電源電圧側V+に張り付きます。

入力信号が同相入力電圧範囲をV-側に外れた時は、出力BUFFER-AMPの入力は、"Q6"に接続されている定電流源によってV+電源側へ張り付きます。そして、出力はV+に近い電圧に張り付きます。

Fig3にNJM4558の入力電圧対出力電圧特性例を載せます。破線は、理想的な動作特性例です。実線は、実際の特性例です。低い入力電圧で、出力電圧が反転しています。この現象は、NJM4558シリーズだけでなくNJM2100シリーズも起こります。オペアンプの同相入力電圧範囲の規格内で動作させた場合は、このような現象を起こしません。
出力反転現象を起こした場合は、同相入力電圧が指定の規格値内で動作するようにアプリケーション回路を見直す必要があります。

Input Voltage  VS. Output VoltageFig.3 Input Voltage VS. Output Voltage
注2: NJM4558の同相入力電圧範囲特性例
(入力電圧対出力電圧特性例)

両電源オペアンプを単電源で動作させた場合は、電源投入時に出力反転現象を一時的に表れます。よって、単電源オペアンプは、入力信号を最低電位であるGND電位もしくはV-電位迄入力しても、出力反転現象を起こしません。出力反転現象を起こす製品の代表製品名を以下に記します。

対象カテゴリー: オペアンプ 対象製品: NJM2140,NJM2043,NJM2058,
NJM2059,NJM2060,NJM2068,
NJM2100,NJM2107,NJM2115,
NJM2147,NJM2130,NJM4250,
NJM4558,NJM4558C,NJM4559,
NJM14558,NJM4556A,NJM4560,
NJM4562,NJM4565,NJM4580,
NJM4580C,NJM4741,NJM8080,
NJM8065
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