FastFETオペアンプAD8033を使った失敗事例②

作成者：mou-mou

今回は、FastFETオペアンプAD8033を使った失敗事例①の解決アプローチを掲載いたします。
対策案として

1. 初段の減衰量を[1:20]程度にする
2. ＋側電圧を5Vにする
3. オペアンプを置き換える

を考えました。

「初段の減衰量を[1:20]程度にする」は、S/Nを考えると避けたい。
「＋側電圧を5Vにする」は、±3.3Vの電源を前提に回路構成をしているので、他の回路への影響があります。
やはり、「オペアンプを置き換える」で乗り切りたいところではあります。

置き換えるオペアンプの条件は

• 同一パッケージ(SC70)
• Rail-to-Rail入力
• 帯域は≧1MHz(余裕を見て10MHzくらいは欲しい）
• 入力バイアス電流は数pA

なかなか、都合よくそのようなオペアンプは見当たりません。
色々探した結果、オンセミコンダクタ社製のNCS2001SQ2T2Gが目につきました。
Vs=5VでGBW=1.4MHz
IB(typ)=10pA
AD8033と比べると見劣りします。
良いところは、価格が安いことです。
GBWは設計仕様に対して余裕が小さく厳しそうに見えますが、とりあえずLTspiceでシミュレーションして見ることにしました。

AD8033は10MHz位まではフラットな周波数特性となっておりますが、NCS2001では、1MHzで約20dB減衰しています。オペアンプのスペックであるGBW=1.4MHzには程遠い結果です。
これは、入力抵抗が高い為にNCS2001の入力端子容量によってローパスフィルタを構成してしまうことで減衰していると推察できます。
そこで入力抵抗に並列に周波数特性の補償用のキャパシタを追加します。
LTspiceでパラメータスイープを使ってキャパシタの容量に対する補償量を見てみます。

シミュレーションでは、周波数特性保障用キャパシタは、2.2pFあるいは2.7pF位が効果的に見えます。
あくまで、シミュレーション上の結果ですので、NCS2001を調達して実回路で検証することにします。
実回路での検証の結果は後日掲載予定です。