Digi-Keyのパラメトリック検索によるオペアンプの選択

この投稿では、オペアンプを選択するためのDigi-Keyのパラメトリック検索の使い方について説明します。これは、お客様がオペアンプの理論を理解し、何を探しているかを知っていることを前提とし、パラメトリックフィルタを効果的に使用して、候補となる部品を絞り込む方法を紹介します。オペアンプの理論と応用のアドバイスを求めているのであれば、この資料はお勧めできません。こちらの別の資料 の方がよいでしょう。

オペアンプを購入する際の第一の課題は、とにかく探している物を見つけることです。1つの方法として、「オペアンプ」で検索すると、目的の製品群が検索結果画面の上部に表示され、クリックしやすくなっています。

通常は、探しているオペアンプ系の部品の大半はここに登録されていますが、他にもいくつかの製品群があり、より専門的な使用目的のための製品が含まれている場合もあります。「リニア - アンプ - 計器、オペアンプ、バッファアンプ」のファミリを探しても見つからない場合は、検索画面上部左側のパンくずリストにある「集積回路(IC)」のリンクをクリックすると、その製品カテゴリの全ファミリのリストが表示されます。オペアンプ系の製品を含む他のファミリは、「リニア - アンプ - ____」の「____」に製品ファミリ名が入る形で、ファイルされています。

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主要なオペアンプファミリを見つけた後は、豊富なパラメトリックフィルタの中から選ぶことになります。




それぞれの使い方は、以下に紹介するように、左から右の順番でまとめられています。「どれを先に選ぶべきか?」という質問をよく受けます。万能なエンジニアの答え(「一概には言えません」)がここに当てはまります。ほとんどのアプリケーションでは、電源電圧やパッケージタイプ(SMTとスルーホール)など、譲れない基本的な要件がいくつかあります。まずは、そのようなありふれた必須項目から始めましょう。それ以外には、特に重要な性能パラメータは1つか2つしかないのが普通で、どのパラメータがアプリケーションで重要なのかを見極めるのがコツです。それは理論とアプリケーションの問題であり、この記事の範囲外です。

仕入先:
ブランドを愛してやまない人や、XXのブランドは二度と使わないと誓った人は、その好みに合わせてこの欄で選択することができます。昨今のエレクトロニクス企業の買収・売却の混乱を除けば、これはとても簡単なことです。

パッケージング:
製品がどのように包装されているかを示すもので、購買にも影響します。例えば、オペアンプを3個購入したい場合、最小発注量が5000個のパッケージスタイルの検索結果は不要ですし、3個の部品を「Digi-Reel」にきれいに並べるためにお金を払う必要もないでしょう。その場合、「Digi-Reel」と「テープ&リール」を除いてすべてを選択することになりますが、オペアンプの場合、「カットテープ」と「チューブ」をリストすれば、入手可能なメーカー品番の大部分をカバーしています。

シリーズ:
メーカーのブランド名または製品ライン名のリストが表示され、選択可能です。オペアンプの選択においては、他の製品ファミリほど有用ではありませんが、Digi-Key標準の商慣習としてリストアップしています...

部品状況:
製品のライフサイクルステージに基づいて、リストされている製品をフィルタリングすることができます。「アクティブ」な(現在生産されていて、製造中止が宣言されていない)部品は、当然のことながら新しい設計活動に適しています。しかし、在庫状況の「在庫品目」と部品状況の「生産中止品」の2つのフィルタを組み合わせて使用することもでき、好奇心をくすぐることもできます。

ここまでのパラメトリック欄はほとんど定型的なもので、コンセプトはDigi-Key製品のポートフォリオのほとんどに適用できます。さて、ここからは実際のオペアンプ系製品の操作に入っていきますが...

アンプタイプ:
サプライヤのマーケティングチームが部品を説明する際に使用する主要な形容詞を反映しています。記載されている項目の多くは、一般的なオペアンプ・アーキテクチャの重要なバリエーションを表しており (例:計器絶縁対数)、したがって、非常に意味があると同時に、部品の主要な形容詞として適切に識別することができます。この欄には他にも、基本的なオペアンプの比較的マイナーな実装バリエーションを表すもの(JFET、CMOS)、定義されていないマーケティング用語を反映したもの(オーディオ)、他の用語と相互に排他的ではない一般的なアーキテクチャクラスを反映したもの(電圧フィードバック、電流帰還)、特に参考にはならない用語(汎用 )があります。

このパラメータが表す内容は様々であり、また選択可能な項目には直交性がないため、このパラメータは注意深く、慎重に使用する必要があります。基本的なオペアンプの特徴的なバリエーション(対数アンプ、絶縁アンプなど)を選択する場合はほぼ問題ないですが、探しているものが標準的なオペアンプのシンボルだけで図式的に表現されている場合には、このパラメータを使用する効果よりも問題を引き起こす可能性が高いです。

回路数:
1つのパッケージに組み合わされる個別のアンプ回路の数に要望がある場合は、ここで選択することができます。アンプの回路は、1回路と2回路が最も豊富で、3回路は動画用途を想定して開発された製品です。

出力タイプ:
デバイスの出力構造の特徴を反映しています。このパラメータは未完成で、データセットに含まれている内容はそれなりに正確ですが、完全なものとは言えません - ファミリ内の約半数の部品には項目が付けられていません。そのため、有効な候補部品を見逃さないように選択するには、ダッシュ( - )の項目を含めてください。多くの誤検出をふるいにかける必要がありますが、製品ポートフォリオの半分を簡単に除外するようなことはないでしょう。

スルーレート:
アンプのスルーレートの特性は様々な要因に影響されますし、オペアンプを作っている全ての人が全く同じ方法で作っているわけではありません。そのため、ここで示したデータは近似値であり、パラメトリック検索では表われない多くの条件が付いていると理解すべきです。このパラメータを使用してフィルタリングを行う場合、目標値より少し「低い」側の値と、目標値を大幅に上回る値を、ダッシュ値とともに含めることをお勧めします。そうすることで、アプリケーションに有効なデバイスの候補を排除するリスクを最小限に抑えることができます。

ゲイン帯域幅積と-3dB帯域幅:
GBP(ゲイン帯域幅積)と-3dB BW(帯域幅)は、アンプの全体的な「スピード」を測るための一般的な指標であり、スルーレートと直接的な相関関係があります。ここではパラメトリックな選択を、範囲を広げて行うことをお勧めします。つまり、範囲を狭めるのではなく、広範囲に設定してください。

両方の欄で選択しないでください!!!
どちらか片方だけにしてください!!!

両方のパラメータを使用して特性評価されているアンプは稀です。現在リストされている製品では10%以下)。電圧帰還型のデバイスはGBPを採用する傾向がありますが、電流帰還型のデバイスは通常-3dB BWを使って評価されます。アプリケーションに依存しない性能指数は、2つのアーキテクチャ間で異なります。
執筆時点で、Digi-Keyサイトの最近の開発状況では、範囲検索が有効になっているパラメータの検索結果に、ダッシュ「 - 」(指定されていない/入力されるのを待っている/適用されない)値を持つ製品を含める機能がありません。この2つのパラメータは、1つの部品に対して両方とも定義されていることはほとんどないため、この2つのパラメータの欄から選択すると、たとえ両方の欄で利用可能な値をすべて選択したとしても、製品群の90%以上の部品が除外されてしまいます。

電流-入力バイアス:
この欄の項目は、一般的にメーカーの「典型的な」特性値を示しており、メーカーが保証された最大値を提供している場合には、それよりも一桁小さい値になることがあります。バイアス電流が重要な問題となる場合には、ここでエラーバジェットの許容範囲よりも多少制限をかけて選択することで、「標準値」と「最大値」の間のギャップを埋めることができ、より早く最適な候補を絞り込むことができます。

電圧-入力オフセット:
このパラメータ欄の値は、「代表値」と「最大値」のいずれかを反映しており、その差は桁が変わるほど大きいです。オフセット電圧は、バイアス電流よりも保証値を規定しやすいと思われますが、その保証値が適用される試験条件は、例えば25℃の安定した環境下でのみ適用される場合もあれば、部品の定格温度範囲で適用される場合もあり、大きく異なります。

このパラメータ欄に記載されている値に付随する性能にはばらつきがあるため、アプリケーションが重要な基準としてオフセット電圧を挙げる場合には、何らかの戦略が必要です。アプリケーションで要求されているよりも厳しい選択をすることで、選別しなければならない不適当な部品の数を減らすことができますが、一部の有効な候補を排除する可能性があります。一方で、最初に幅広い選択をすることで、他の重要な選択基準を適用するためのフィールドを限定することができ、その後、最終的な選択をする際のガイドとして再びオフセット電圧に戻ることができます。

電流-供給:
この欄の値は、メーカーの代表的な仕様または保証された最大の仕様のいずれかを反映しており、使用する電源電圧やデバイスの温度などの要因が、実際に観測される動作に影響を与えます。多くの場合、このパラメータは、それ自体を重視するというよりは、他の基準に基づいて選択された競合部品の中から決定を下すための情報となりますが、明確な電力見積もりが設定されているアプリケーションでは、最初の候補を絞り込むのに役立つことがあります。

電流-出力/チャンネル:
この欄の値は、メーカーが示した最大値を反映しています。アプリケーションで大きな出力電流を供給する必要がある場合は、設計要件よりも大きな値が記載されているデバイスをすべて選択することから始めるのがよいでしょう。電気的に長時間にわたって大きな出力電流が予想される場合は、アプリケーションの要求と記載されている値の間にある程度のマージンがあるものを選択してください。このパラメータでぎりぎりの値を選択すると、一般的に良い結果は得られません。

電圧-供給、シングル/デュアル(±):
多くのアプリケーションでは、利用可能な電源電圧があらかじめ設定されており、その場合は、その設定されたパラメータをまず最初に選択する人が多いでしょう。

この欄に表示される値には、一般的に2つの形式があります:

  • 「±X~Y」の表記は、電圧スパンの中間付近に信号を配置する必要がある「2電源方式」のデバイスを示しています。

  • 2U~2W、±U~Wの表記は、単電源動作が可能なデバイスを示しており、よりマイナス側の電源レールを含んでいるコモンモード入力範囲であることを意味しています。非常に一般的ではありますが、マイナス側の電源レールの近くでスイングできる出力が、必ずしも「単電源」デバイスを意味するのではありません。その機能が必要な場合は、最終的な選択をする前にデータシートで確認してください。

利用可能な入力電圧に基づいてデバイスを選択する場合、まず外部回路が「単電源」アンプを必要としているかどうか、つまりコモンモード入力がより負の電源レールに近くなるかどうかを確認します。近ければ、±X~Yの形式のパラメトリック値を選択する必要はありません。そうでない場合は、電源レール間の合計スパンで考えると、単電源動作が可能なデバイスを選択する際は、欄の左側を見ればよいので便利です。

最初のパスでは、目的とする電源電圧を含むすべての値を選択します。目的の電源電圧がデバイスの許容範囲の中間または上限に近い場合、より良い結果が得られることが多いです。これは、その最小電源電圧値がデバイスのヘッドルーム要件の合計を超えてしまうことが多いからです;確かに、技術的には5V程度の電源でも仕様通りに動作するかもしれませんが、その場合に入出力が0.25Vの範囲でしか動かせないとしたら、多くの用途には使えないでしょう...

動作温度:
このパラメータは、部品そのものを説明するだけでなく、部品について提供される他の情報を説明するものでもあります。メーカーが、バイアス電流やオフセット電圧などの理想的には存在しない部品の動作に対して、保証された限界値を提供する場合、その限界値にはある種の温度特性が伴います。多くの場合、その部品の定格動作温度範囲として記載されています...

可能な限り、想定される動作条件を含んだ定格温度範囲を持つ部品を選択してください。事態が悪化したときに、定格温度範囲外で部品を動作させたことを弁護する立場に誰も置かれたくはありません。温度定格は通常ゆとりをもって設定されていますが、定格を守らなかった場合は自己責任になってしまいます。

取り付けタイプ、パッケージ/ケースおよびサプライヤデバイスパッケージ:
取り付けタイプのパラメータは、物理デバイスのパッケージの一般的なクラスの中から選択することができ、他のパッケージパラメータのマクロフィルタのようなものと考えることができます。パッケージ/ケースパラメータは、標準化された用語体系を使用した物理的なデバイスパッケージを表しますが、サプライヤデバイスパッケージは、メーカーが取り決めた用語体系によります。好きなパッケージを選んでください。大まかな目安としては、小さな部品が欲しい場合は、後半のアルファベットの文字数が多いパッケージデジグネータ(指定子)が良いでしょう...




オリジナル・ソース(英語)