オペアンプを作ってみた

はじめに

　はじめまして、ハード班の駒形橋です。7月よりSELにて活動をさせていただいています。もっと自己紹介をしたいところですが、顔も見たことない奴のプロフィールなんて誰得な感じなので早速本題に移ります笑
　
　さて、今回はオペアンプをディスクリート（抵抗,トランジスタなどの単体素子）で設計してみました。とはいえド素人丸出しなので、テキトー＆ガバガバ設計が随所に見られます...悪しからず...[pic1]

オペアンプとは
　オペアンプとは、「OPErational AMPlifier」を略したもので、日本語では「演算増幅器」と呼ばれます。構造は非反転入力と反転入力の二つの入力と一つの出力を備えたIC(集積回路)です。基本動作としては二つの入力に印加した電位の差を増幅します。それ故にオーディオアンプの増幅回路に使われ、他には加算回路や積分回路などの演算回路にも使われます。こうなると「演算増幅器」という名称にも納得ですね！

つくってみた
　実は今回は次回以降の製作物の試作という扱いです。ステレオアンプを想定した二回路入りではなく一回路のみ製作します。回路の構成としては、各入力の電圧増幅をトランジスタ(BJT)のエミッタ接地増幅回路で行い、電流増幅をプッシュプルエミッタフォロワ回路で行います。動作の安定のためにトランジスタとダイオードで定電流源を、ダイオードで定電圧源を配置しています。いずれもダイオードの順方向降下電圧を応用しています。(つづきはWEB(Google)で...)回路定数は画像のように決定しました。[pic2]

以下にLTspiceでの回路図（代替部品を使用）とシミュレーション結果を示します。ちゃんと増幅されていて、周波数特性も問題はありません。歪み率も0.002512%と低くていいですね^^（適当）[pic3]

[pic4]

[pic5]

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　次はユニバーサル基板に実装です。トランジスタはNPN→2SC1815,PNP→2SA1015を、ダイオードは1SS178×3連を、抵抗はカーボン抵抗と金属皮膜抵抗をミックスしたオリジナル合成抵抗を、GNDに落とすコンデンサはセラミックコンデンサの代わりに高級なフィルムコンデンサ！を使いました!(動けばいいんです)　こうして完成した基板がこちらです。裏面のパターンも自分にしてはキレイにできました。オシロスコープで波形を確認してみましたが、ちゃんと動作しています！なんとか完成にこぎつけることができました。

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まとめ
　以上のようにオペアンプをディスクリートで設計動作することができ、トランジスタの基本動作について理解を深めることができました。回路シミュレーションやはんだ付けの作業関連の腕前も少し向上した感じがします。記事をよく見ると若干ネタバレしてますが、次回はこれを用いて何かを作ります！乞うご期待を...
　ご覧いただきありがとうございました。ではさようなら！