NJU7094D/7096Dオペアンプの不可解挙動

単三電池2本で動くバランス型ヘッドホンアンプ検討において、全く音にならなかったNJU7094D、NJU7096Dオペアンプの挙動が気になって仕方ない。

金田式もどきHPAの頒布準備もあるのだが、どうにもこうにも気になったら捨てておけない性分である。

そんな訳でSIN波を入力して波形を観察しました。 そうしたら何ということでしょうか!
(テスト電圧は±1.5Vです。±3.5Vまでテストしましたが波形は不変でした)

【正常なNJU7043Dの波形】
NJU7043D_v2.jpg

青が入力信号、赤がCold側の出力波形です。約2倍のゲインです(バランス出力はこの2倍=4倍です)

【NGのNJU7094Dの波形】
NJU7094D_v2.jpg

何と! 下側半分しか出力しません。これは全く変です。

そこで、
【テスト用に作ったシンプル増幅基板・反転増幅1倍】
NJU7043D_test.jpg

どうにもこうにも解せないので、反転増幅1倍のシンプルなテスト基板を作りました。
テスト電圧は±1.5Vです。

【NJU7043Dの波形】
NJU7043D.jpg

約1倍で出力します。正常です。

【NJU7094Dの波形 】
NJU7094D.jpg

【JU7096Dの波形】
NJU7096D.jpg

いずれも下側半分しか出力しません。

NJU7094/7095//7096は出力レートが大きくなっていくファミリーらしい。
いくらなんでも、これは製造不良だろう。


実は半年ほど前に購入したJRC製ドップラーセンサーのピンが折れていたことがあった。
天下のJRC、大丈夫か?(で、いいんだろうか?ちょっと心配だ)

---------------- 追記 ----------------
どうも私の見立ては間違っていたようです。詳細はpcm1723さんのコメントを参照ください。
オペアンプは難しいです。勉強が足りないようです。JRCさん、ごめんなさいね。

アドバイス頂いた回路を試してみましょう。

---------------- 追記2回目 ---------
pcm1723のアドバイスに基つき、出力電流が200uAのNJU7096Dに、VDDとOUT間に1kの抵抗を入れてテストしました。
結果、小ボリュームでは効果ありました(それなりの音になる)が、少しボリュームを上げると破綻します。
それなりの音になる範囲では上側も波形が出ますが、かなりノイズが混じって見えます。

でも、音にならないNJU7096の出力は200uA、しかし、しっかりと音が鳴るNJU7043の出力は600uAとあります。3倍の出力差がこれまで大きく差が付くのでしょうか? 何かそれ以上の差を感じます。

データシートの日付を見て若干の得心が得られました。
NJU7096は2003年、番号から古い設計と思っていたNJU7043は、何と2014年の発行です。
即ち、型番が若いNJU7043の方が設計が新しい=性能が向上している と考えるべきかもしれません。

----------------- 追記3回目 ---------
またまたpcm1723にご助言をいただきました。嬉しい反面、自分の「おっちょこちょい」が露呈し恥ずかしい限りですね。

でも、NJU7043がヘッドホンアンプ用に使えると判断でき、それの嬉しさが勝ります。

pcm1723さんの技術力は素晴しいです。ありがとうございました。今後もよろしくお願いいたします。
「オペアンプの設計方針」と言えるまでの技術力、私が習得するにはチョット無理そうです。





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NJU7096

NJU7096 のソース方向の出力電流の最大値は約 200 uA (0.2 mA) であり、この電流は P-ch MOSFET による定電流源から供給される形になるので、このリミットを越えるソース電流を取り出そうとすると、出力電圧は一定電圧に「クランプ」されたような形になります。

したがって、「半波整流」のような波形になるのは別に異常ではありません。

シンク方向には (Vdd - Vss) = 3 V でも 2.5 mA 程度の電流を出力可能なので、Vdd と出力端子の間に 1.5 kOhm の抵抗をつないで 1 mA 程度のソース電流を負担させてやれば、プラスマイナス 1 mA 程度の出力電流は確保できます。

No title

>pcm1723さま

コメントありがとうございました。

NJU7043が75Ω負荷でも±1.5V電圧状態で出力電圧が±1V程度確保できる、というグラフがデータシートにありそれで動作しているので、NJU7094やNJU7096も動作するものと思っていたのが、違うということのようなのですね。

オペアンプの勉強が足りないようです。

アドバイス頂いた回路を試してみます。

NJU7043

NJU7043 の出力電流はソース/シンク方向ともに最大 40 mA です。 データシートの 1 ページ目に記載されています。
「600 uA」というのはデータシート 2 ページ目の「消費電流」(無効電流)のことではありませんか?
データシートに内部等価回路は記載されていませんが、出力段は一般的な PMOS + NMOS の AB 級回路となっていると思われるので、無負荷時の出力段のバイアス電流よりはるかに大きな出力電流を取り出せます。
NJU7094 の出力段は PMOS 定電流源 + NMOS ソース接地回路の A 級になっているので、出力ソース電流は定電流源の値以上は取り出せません。
両者の違いは設計思想の違いによるもので、別に設計時期の違いは関係していないと思います。

No title

>pcm1723さま

ありがとうございます。
2頁目の表ばっかり見て、1頁目の40mAを見落としておりました(^_^;)

これでNJU7043がヘッドホンアンプ用のオペアンプに使えそうだと得心が行きました。
何度もコメント、というよりもご教授頂き感謝致します。

根っからの機械屋が見よう見真似で始めたアンプ作りですが、全く勉強が足りないようです。
今後も宜しくご教授ください。
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2010/3/17 電子工作をプラスしました。

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