オペアンプを使用した増幅回路の設計において、電源回路は非常に重要な要素です。特に低ノイズを求める場合、正負電源の生成方法にはさまざまな選択肢があります。本記事では、方法Aと方法Bの二つの電源回路設計を比較し、それぞれの利点や注意点を解説します。
方法A: 負電圧生成ICを使った±9V電源
方法Aでは、負電圧生成ICを使って±9Vの電源を生成する方法です。この方法はシンプルで、比較的安価に実現できるため、コストパフォーマンスが高いという利点があります。正電圧と負電圧の両方を生成するため、シンプルな構造で回路の設計も容易です。
しかし、負電圧生成ICを使用することで、出力の安定性やノイズが若干影響を受けることがあります。このため、特に低ノイズの要求が高い場合には、追加のフィルタリングや調整が必要となる可能性があります。
方法B: ±12V絶縁型DCDCコンバータを使った電源設計
方法Bでは、±12Vの絶縁型DCDCコンバータを使い、その後レギュレータで±5Vに調整します。この方法は、電源が絶縁されるため、回路間のノイズ伝達を抑制する効果があります。特に、外部からのノイズが多い環境や、高精度を求められる場合には有利な設計です。
ただし、DCDCコンバータを使用した方法は、回路が複雑になるため、組み立てや調整が難しくなることがあります。また、DCDCコンバータ自体の効率や、レギュレータの動作が影響することも考慮する必要があります。
ノイズ対策と回路設計のポイント
方法Aと方法Bのどちらを選択するかは、最終的に求める性能に依存します。方法Aはシンプルでコストが安く、比較的短期間で構築できますが、低ノイズ設計には細かい調整が必要です。一方、方法Bは電源の絶縁が可能なため、外部ノイズの影響を抑えることができますが、設計が複雑でノイズ対策が難しくなる可能性があります。
方法Bのメリットとしては、電源の絶縁によってノイズの伝達を防ぎやすく、シールドの必要性を減少させる点が挙げられます。その反面、設計の難易度が上がり、過剰なノイズ対策が必要となる場合もあるため、慎重に検討することが重要です。
最適な選択肢は？
低ノイズ設計を重視する場合、方法Bが最適な選択肢となることが多いです。特に、精度が重要で、外部ノイズを最小限に抑えたい場合には、絶縁型DCDCコンバータを使用する方法が効果的です。しかし、回路設計やノイズ対策の複雑さがデメリットとなるため、コストや設計の難易度も考慮する必要があります。
一方、コストを抑えつつ、比較的シンプルな設計で十分な場合には、方法Aのような負電圧生成ICを使う方法が適しています。最終的な決定は、求める性能と設計の複雑さに合わせて選ぶことが重要です。
まとめ
オペアンプ増幅回路の電源設計において、方法Aと方法Bにはそれぞれメリットとデメリットがあります。方法Aはシンプルでコストパフォーマンスが高く、方法Bは絶縁型DCDCコンバータを使うことで低ノイズ化に有利です。設計の複雑さや求める性能に応じて最適な方法を選択しましょう。
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