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三角波発振器の動作説明



　ＴＬ０８２オペアンプの規格
    ＴＬ０８２は一つのパッケージにオペアンプが二つ封入されています。

ピン配置図（上面図）


　最大定格
項　目記号定格値単位
電源電圧 VCC
VEE		 +18
-18		V
差動入力電圧VID+/-30V
入力電圧範囲（注１）VIDR+/-15V
出力短絡時間（注２）tSC連続
許容損失
(ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ･ﾊﾟｯｹｰｼﾞ)		 PD
1/8JA		 680
10		 mW
mW/degC
動作周囲温度範囲TA0 - +70deg C
保存温度範囲Tstg-65 - +150deg C

注１：入力電圧の大きさは、電源電圧または１５Ｖのうち小さいほうの値を超えてはいけません。
注２：出力はグランドまたはいずれかの電源に短絡することができます。許容損失定格を越えないよう、温度または電源電圧、あるいはその両方を制限する必要があります。





ＴＬ０８２は元々テキサスインスツルメンツ社が開発したものですが、セカンドソースとして以下のものがあります。
メーカ品　名
ＮＥＣμＰＣ４０８２
ＪＲＣＮＪＭ０８２
松下ＡＮ１０８２
日立ＨＡ１７０８２Ｐ
富士通ＭＢ４７０８２
ＭＯＴＴＬ０８２
トムソンＴＤＢ００８２
ＥＸＡＲＸＲ−０８２
三洋ＬＡ６０８２Ｄ／Ｓ
シャープＩＲ９０８２



　三角波発振器

下で説明しているシュミット回路と積分回路を組み合わせて三角波発振回路を構成します。

ＩＣ１がシュミット回路で、ＩＣ２が積分回路です。
シュミット回路の出力（Ａ点）は電源投入時はプラスかマイナスの飽和電圧となります。
ここの説明ではプラスの飽和電圧とします。

Ａ点がプラスになると抵抗器Ｒ１を通してコンデンサＣに電流が流れます。コンデンサに電荷が溜まり始めるとコンデンサの両端の電圧は上がり始めます。ＩＣ２のマイナス入力端子はほぼ０Ｖですので、積分回路の出力（Ｂ点）の電圧は徐々に下がります。

ＩＣ１のプラス入力端子電圧（Ｃ点）はＡ点とＢ点の電圧差を抵抗器Ｒ２およびＲ３で分圧したものです。
Ｂ点の電圧が下がり始めるとＣ点の電圧も下がります。（降下率は抵抗器Ｒ２とＲ３の比によります）

Ｃ点の電圧が０Ｖを下回るとシュミット回路の出力（Ａ点）の電圧は急激にマイナスへと変化します。
Ｃ点の電圧が０Ｖを下回るためにはＲ２＞Ｒ３の条件が必要です。
すると、コンデンサＣへの電流の流れは逆転し、抵抗器Ｒ１を通してＡ点方向に電流が流れます。
これにより、Ｂ点の電圧は徐々に上昇します。
このときＣ点はマイナス方向に変化し、Ｂ点の上昇に従って上昇します。（上昇率は抵抗器Ｒ２とＲ３の比によります）

Ｃ点の電圧が０Ｖを上回るとシュミット回路の出力（Ａ点）は急激にプラスへと変化します。これによりＢ点はマイナス方向へと変化します。Ｃ点の電圧が０Ｖを上回るためにもＲ２＞Ｒ３の条件が必要です。

以後、この動作を繰り返し、Ａ点には矩形波が出力され、Ｂ点には三角波形が出力されます。




　オペアンプの基本
    オペアンプとは増幅率が非常に大きなアンプです。
    今回使用しているＴＬ０８２の場合、仕様書では１５０Ｖ／ｍＶとなっています。入力０．１ｍＶで１５Ｖの出力。と言うことは１５０，０００倍の増幅となります。オペアンプの場合、この増幅率の値はあまり関係ありません。とにかく増幅率が大きいということが重要です。

    　反転増幅
オペアンプにはプラスの入力とマイナスの入力があります。
マイナスの入力は入力電圧が上がると出力は下がります。すなわち、マイナス入力を使用する場合には反転増幅になります。

増幅率は以下の式で求められます。
Ｇ ＝ Ｖｏ／Ｖｉ ＝ −（Ｒｆ／Ｒｉ）

Ｒｆ ＝ １００ＫΩ、Ｒｉ ＝ １０ＫΩの場合
増幅率Ｇは１０倍となります。

オペアンプの増幅率が非常に大きいので、入力マイナス端子の電圧はほぼ０Ｖです。（実際には数十μＶ）
ですから、回路の入力インピーダンス（抵抗成分）はほとんどＲｉになります。
また、オペアンプ自体への入力電流はほとんど流れません。



    　正相増幅
プラスの入力端子に入力信号を加える方法です。入力電圧が上がると出力電力も上がります。

増幅率は以下の式で求められます。
Ｇ ＝ Ｖｏ／Ｖｉ ＝ １＋（Ｒｆ／Ｒｉ）

Ｒｆ ＝ １００ＫΩ、Ｒｉ ＝ １０ＫΩの場合
増幅率Ｇは１１倍となります。



    　シュミット回路
シュミット回路は出力の帰還を入力のプラス端子に行います。これによりオペアンプの増幅は加速されます。
この回路では出力はプラスかマイナスの飽和電圧（ほとんど電源電圧）になります。
マイナス入力端子が接地（０Ｖ）ですので、入力電圧が０Ｖを少しでもプラスに越えると出力電圧はプラスの飽和電圧になります。逆に入力が０Ｖを少しでも下回ると出力電圧はマイナスの飽和電圧になります。

オペアンプの変形的な使い方です。今回はこの回路を使います。



　オペアンプによる積分回路

反転増幅回路の帰還用抵抗器の部分をコンデンサに代えた回路です。
オペアンプ自体の入力電圧はほぼ０Ｖですので、抵抗器Ｒを流れる電流（I）は以下の式になります。
Ｉ ＝ Ｖｉ／Ｒ

オペアンプにはほとんど入力電流は流れませんので、この電流はそのままコンデンサ（Ｃ）に流れます。
Ｖｉが一定の電圧の場合、コンデンサに流れ込む電流も一定になります。ですから、コンデンサの両端の電圧は時間と共に直線的に変化し、出力電圧（Ｖｏ）は直線的に変化します。
抵抗器とコンデンサだけによる積分回路ではコンデンサに流れ込む電流は時間と共に変化するため、出力電圧は直線的に変化しませんが、オペアンプを使用した積分回路では電流が一定なので、直線的に変化します。

下の図はＣＲだけの積分回路とオペアンプを使用した場合の電圧を比較したものです。
上の回路図の青い線のように電流が流れるときにはＶｏは時間と共に下がります。

ＣとＲだけの場合
オペアンプの場合