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低電圧でオペアンプを使用する時に注意すべき点は?

TC75S51シリーズ データシート記載のDC特性 (抜粋)
TC75S51シリーズ データシート記載のDC特性 (抜粋)

低電圧でオペアンプを使用するときに注意すべき点としては同相入力電圧、S/N比の低下、スルーレートなどがあげられます。特に同相入力電圧には注意が必要です。

①  同相入力電圧 (Common mode input voltage CMVIN)
同相入力電圧範囲(正常な信号を出力する電圧範囲)を確認ください。
フルレンジオペアンプではない一般のオペアンプでは、電源側の同相入力電圧とVDD間の使用できない範囲の電位差は、電源電圧によらずほぼ固定の値になります。
例として、データシート (TC75S51シリーズ) 記載のDC特性 (抜粋) を以下に示します。
VDD = 3V とVDD = 1.5V で電源電圧から0.5Vの固定値になっています。従って、このデバイスの場合、VDD = 1.5V の時はGND~1Vの範囲しか使用できません。低電圧になるほど不利になります。
この同相入力電圧が使用上問題になる場合には、フルレンジオペアンプを使用ください。

②  S/N比の低下
上記①にも関連することですが、電源電圧が下がるとオペアンプに入力できる信号 (受け取れる信号) の最大値は減少します。このため、オペアンプで加算されるノイズが等量であれば、S/Nは劣化することになります。但し、元々の信号レベルが小さく、入力信号レベルを下げる必要が無い場合はこの限りではありません。
問題になる場合は、低ノイズタイプのオペアンプを検討ください。

③  スルーレートの低下
オペアンプ内で規定されるスルーレートは、オペアンプの内部信号ラインに寄生する容量成分とこの容量を充放電する電流の大きさが支配要因です。電源電圧が低くなると、内部の電流は低くなる傾向があります。IC内では電流などが電源電圧による影響を受けない回路構成をとっていますが、変化はゼロではありません。このため、低電圧になると低下する傾向があります。
ご使用の回路で問題になる場合は、高スルーレート製品をご検討ください。

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