オペアンプアンプトポロジにおける電源電圧の非対称性の影響は何ですか？

効果は何であるその機能動作上のオペアンプの電源電圧入力の一つに電圧シフトは、（Δ Vが正または負であり得ますか）？$\Delta V$$\Delta V$

私は非反転増幅器を設計するよ、それを仮定及びR 2 = 1 のk Ω。供給電圧は; V + = + 5.0 VとV - = - 4.5 V。そして、私のオペアンプはMCP6V31です。入力電圧が1kHzの正弦波電圧で、ピークツーピークが10mVの場合、出力電圧はどうなりますか？ $R_1 = 100k\Omega$$R_2 = 1k\Omega$$V_+ = +5.0V$$V_- = -4.5V$

上記の答えはどちらも、いくつかの点で不十分です。Andyの仮定と計算は正しくありませんが、「プレースホルダー」は基本的に具体的なことは言えないことを示していますが、そうではありません。

Andyのエラーは、数値の例ではPSRRが1kHzで考慮されることを前提としていますが、実際には、DCで以下の問題ステートメントを考慮して考慮する必要があります（通知なしに変更される場合は引用します）。

R1 = 100kOおよびR2 = 1kOの非反転アンプを設計していると仮定します。供給電圧は; V + = + 5.0VおよびV-=-4.5V。そして、私のオペアンプはMCP6V31です。入力電圧が1kHzの正弦波電圧で、ピークツーピークが10mVの場合、出力電圧はどうなりますか？

したがって、グラフから0Hz（DC）で約-90dBのPSRRが予想されます。これは、出力で約3mVのDCオフセットに変換されます。上記の入力信号の場合、出力には1Vp-pのACコンポーネントがあるため、ほとんど目立ちません。ただし、入力信号を10マイクロボルトppに落とすと、レールの不均衡によって発生する出力のDCオフセットが顕著になります。LTspiceによる証明。

尋ねられた質問：

ここで、入力信号を10マイクロボルトppに落とします。

現在、出力に目に見えるDCオフセットがあります。これは主に電源の不均衡が原因であると納得させるために、同じ10マイクロボルトの入力信号で完全に平衡化されたレールを使用するとどうなるかを次に示します。

オペアンプの他の非理想的な特性（入力オフセット電圧、入力バイアス電流）によって引き起こされたオフセットもいくつかありますが、電源レールの不均衡によって引き起こされたものよりもはるかに小さくなっています。

（入力信号が十分に大きい場合）より大きくシフトすると、負のレールでより早くクリップすることもできます。それはかなり明白なので、私はそのためのグラフを追加していません。

電源レールが上下に動いている場合は、電源除去比（PSRR）のグラフを見て、これがアンプにどのように影響するかを確認できます。

私はこの画像をデータシートから取得しました。電源レール（正または負）に重ねられた1 kHz信号の場合、45 dBの除去があります。これは、1Vp-p 1kHzが電源レール上にある場合、次の入力に同等の電圧があることを意味します-

$V_{INPUT} = 10^{(\frac{-45}{20})} = 5.62mV_{P-P}$

ゲインが1の場合、出力にこの電圧が表示されます。ゲインが10の場合、この電圧の10倍になります。

編集厳密に言えば、非反転ゲインを使用して、オペアンプの出力で見られる電源ノイズを決定する必要があります。つまり、ゲインがわずか0.01の反転オペアンプ構成の場合、出力の電源ノイズは0.01ではなく1.01で乗算されます。ゲイン0.01の反転増幅器を介して供給される1Vp-p 1kHzの入力電圧は、10mVp-pの出力を生成し、1kHzでのPSRRが45dBで、どちらかの電源レールに1kHz 1Vp-pがある場合でも、事実上、 5.62mVp-pの出力ノイズが発生すると、信号が損なわれます。

ウィキペディアのPSRR

オペアンプの内部トポロジーを知らないと、レールの非対称性を判別することは困難です。多くの人々はオペアンプはオペアンプであると考えていますが、実際には多くの異なる実装と技術、およびトレードオフがあります。

決定的な答えは得られません（デザイナーがここに潜んでいる場合を除きます）が、一般に非対称性は2つの方法で現れます。1つは信号の偏位です。レールがシフトすると、動作範囲もシフトします。レールツーレールのオペアンプがあり、レールを移動すると、信号も移動します。

2番目の問題は歪み製品に現れます。多くの場合、内部回路は相補的な機能を備えており、1つは上部レールを参照し、もう1つは下部レールを参照し、両方がわずかに異なる動作点で、信号が動作の異なるレジームを通過するときに、オペアンプ、異なる効果がポップアップし、主に歪み積（またはスルーレートの違い）として現れます。

これを完全に理解するには、実際に必要なよりもはるかに多くのオペアンプを研究する必要があります。

ほとんどの制約はデータシートに埋め込まれています。何をしているのかわかっている場合は、そこから内部トポロジに関するヒントを得ることができます。