簡易ディスクリートオペアンプの回路図

[ABC]

ここでは、5つのトランジスタと2つの抵抗で構成される簡易な演算増幅器を紹介します。この回路は、トランジスタによる演算増幅器の内部動作原理をブラックボックスとして扱うのではなく、学習したい方にとって有用な教材となるかもしれません。

当然ながら、この増幅器の性能は優れたものではありません。オフセット電圧が大きく、バイアス電流が高く、オープンループ利得が低く、帯域幅が狭く、出力段の性能が劣るなどの問題があります。市販されている10セントで購入できるどんな演算増幅器よりも優れた性能を持つものの、分離型素子回路としては構成が非常に単純であり、内部動作原理を探究したい方には適した学習ツールです！

ほとんどのトランジスタでこの回路を構築できますが、ここでは2N3904と2N3906トランジスタを選び、2つの1kΩ抵抗を使用しました。コア回路は±5V電源で動作します。回路には一対の10kΩ抵抗でフィードバックを実現し、非反転増幅モードに構成し、利得は2（6dBV）としました。

本文にはLTspiceのデフォルトモデルによるシミュレーション結果と、実際の回路テスト結果も掲載しています。テスト結果では先述の2倍の利得が得られており、オープンループ測定には分離型トランスフォーマを使用して測定を行いました。

LTspiceの回路図において、VOLはオープンループ利得測定用のテスト電圧源です。実際の測定では、分離型トランスフォーマの二次巻線がこの位置に接続されることに注意してください。

この回路を通じて、多くの人が電子工作の楽しさを味わえることを願っています。

[小聪同学]

このアンプのアーキテクチャは実に基本的です。出力範囲は入力共通モード電圧に制限され、出力電圧は入力電圧よりも約1V程度までしか低くできないため、回路にはもう1段の増幅段を追加すべきです。

回路の簡略化としては、電流ミラーを省略し、差動対（LTP）に定電流源を備える方法もあります。これにより少なくとも一定の共通モード除去能力を確保できます。

さらに、周波数補償回路も不足しています。

[ABC]

以前述べたように、この回路の核心的な目的は初心者がこの簡易回路を改良する過程でオペアンプ内部の基本的な動作特性を理解することです。

[CCC]

5BJT版のブレッドボードバージョンを作成しました。LTSpice版とほぼ同じように動作し、差動増幅器として0〜3.6Vの綺麗なサイン波を生成します。しかし10kHzを超えると出力が急速に低下し始めることに驚きました。余分な静電容量がなかったはずなので、ACモデルを作成して確認する必要があります。

私の教科書はどれもこの分野の詳細に触れていません。上級用の本が必要かもしれません。状態の良い古い教科書を購入していますが。