TL072 オペアンプのピン配置、回路、等価回路、パッケージ

オペアンプの出力電圧振幅テスト – NE5532、TL072、LM4562など

アナログエレクトロニクスの世界において、オペアンプ（OPアンプ）は不可欠な構成要素です。その中でも、TL072オペアンプは、高性能オーディオおよび信号処理タスク向けに設計された、低ノイズのデュアルJFET入力OPアンプとして際立っています。低入力バイアス電流、高スルーレート、広帯域幅により、TL072は精度、速度、信号の明瞭性が重要となるアプリケーションにおいて優れた性能を発揮します。

この包括的なガイドでは、TL072 オペアンプの内部動作、ピン構成、一般的な回路例、実用的なアプリケーション、互換性のある代替品など、TL072 オペアンプについて知っておく必要のあるすべての内容を網羅しています。

TL072 オペアンプとは何ですか?

TL072 は、人気の TL07x シリーズに属するデュアル オペアンプ IC で、次の機能も含まれています。

TL071 – シングルオペアンプ

TL072 – デュアルオペアンプ

TL074 – クワッドオペアンプ

TL07xファミリーの全製品はJFET入力段を備え、高い入力インピーダンスと低い入力バイアス電流を実現します。これらの特性により、TL072はギターピックアップ、オーディオセンサー、計測システムなどの高インピーダンス信号源とのインターフェースに特に適しています。

主要な技術概要:

回路の詳細に入る前に、TL072 の技術仕様を理解することが重要です。

建築: JFET入力付きデュアルオペアンプ

供給電圧範囲: ±3V～±18V

スルーレート: 13 V/µs（標準）

ユニティゲイン帯域幅: 3MHz

入力オフセット電圧: 約3 mV

全高調波歪み（THD）: 0.003%（標準）

低消費電力: 安定性を内部的に補償

パッケージオプション: DIP、SOIC、TSSOP

TL072の主な特徴:

TL072 は、オーディオと汎用アナログ設計の両方に最適な選択肢となる機能の組み合わせを提供します。

低ノイズ: オーディオおよび精密信号処理に最適

高スルーレート: 高速かつ正確な信号応答を保証

広帯域幅: 高周波アプリケーションに最適

JFET入力: 高インピーダンス、最小限の信号負荷

低入力バイアス電流: 典型値 ~65 pA

広い電圧範囲: デュアルおよびシングル電源システムに多用途に対応

内部報酬: 外部補償の必要がない

ドロップイン対応: レガシーデザインとモダンデザインの両方でよく使用されます

TL072 動作原理

TL072は、基本的にデュアル電圧アンプとして機能し、入力端子間の電圧差を増幅します。構成は以下のとおりです。

1. 高入力インピーダンスを提供するJFET入力差動段
2. 信号増幅用の高利得増幅段
3. 低インピーダンス駆動用のクラスABプッシュプル出力ドライバ

この内部構造により、高精度アナログ回路に不可欠な低ノイズ、高速応答、優れた直線性が保証されます。

TL072 はどのように機能しますか?

TL072は、JFET入力段を備えたデュアルオペアンプです。この構造は、高い入力インピーダンス、低い入力バイアス電流、優れた周波数応答を実現し、アナログ信号処理に最適です。

内部的には、TL072 内の各アンプは次の 3 つの主なステージで構成されています。

入力段（差動増幅器）

この段では、入力デバイスとして接合型電界効果トランジスタ（JFET）を使用しています。反転入力（−）と非反転入力（+）間の電圧差を検出します。JFETのおかげで、入力に流れる電流は非常に少なく、高い入力インピーダンスと信号源への負荷を最小限に抑えることができます。

ゲインステージ（電圧増幅）

入力で検出された差は、高ゲイン電圧増幅器によって増幅されます。この中間段により、小さな入力信号でも大きな出力振幅が得られます。ここでは、周波数安定性を制御するために補償回路が使用されています。

出力段（クラスAB出力ドライバー）

出力段はプッシュプル構成を採用しており、TL072は低インピーダンス負荷を効率的に駆動できます。これにより、低出力インピーダンスが確保され、直線性を維持しながら出力負荷に必要な電流を供給します。

TL072は動作時に2つの入力間の差を増幅し、両方に共通する電圧（コモンモード電圧）を除去します。そのため、信号品質が重要となるフィルタリング、バッファリング、増幅といった用途に最適です。

TL072 は、低ノイズ、高スルーレート、低全高調波歪み (THD) を特徴としており、オーディオ プリアンプ、アクティブ フィルタ、計測回路で広く使用されています。

TL072 ピン配置と内部回路図

TL072は標準的な8ピン構成でパッケージ化されています。ピン配置は次のとおりです。

ピン番号	関数	説明
1	出力A	オペアンプAの出力
2	反転入力A (-)	オペアンプAの反転入力
3	非反転入力A (+)	オペアンプAの非反転入力
4	V-（GND）	負電源（グランド）
5	非反転入力B (+)	オペアンプBの非反転入力
6	反転入力B (-)	オペアンプBの反転入力
7	出力B	オペアンプBの出力
8	V+	正電源

TL072 は内部的に、マッチングされた JFET ペアとアクティブ負荷回路を使用して、両方のチャネルにわたってバランスのとれたパフォーマンスを実現します。

TL072 回路設計例

TL072は、様々な典型的なオペアンプ構成において優れた性能を発揮します。最も一般的に使用される4つの構成を以下に示します。

1. 非反転増幅器

入力信号はTL072の非反転入力（+）に印加されます。反転入力（-）は、帰還抵抗Rで構成される分圧器に接続されます。_f 接地抵抗R_グラム出力は分周器にフィードバックされます。

動作原理:

1. オペアンプは両方の入力の電圧を等しく維持するように動作します。

2. 反転入力は出力の分圧されたバージョンに接続されているため、オペアンプはVを調整します。_外 となることによって：

V_で=V_–= R_グラム /（R_f+R_グラム）·V_外

3. これを解くと閉ループ電圧ゲインが得られます。

あ_あなた= V_で/V_外=1+R_f/R_グラム

デザインノート:

1. 代表的な抵抗器：

R_f=47kΩ、R_グラム=4.7kΩR → ゲイン ≈ 11。

2. 入力インピーダンス： 非常に高い（>1 MΩ）ため、多くの電流を供給できない信号ソースに最適です。

3. 帯域幅の考慮: ゲインが高くなると、ゲイン帯域幅積により帯域幅が減少します (TL072 の場合、GBWP ≈ 3 MHz)。

4. 安定性のヒント: 10以上のゲインの場合は、Rの両端に補償コンデンサ（約10pF）を接続することを検討してください。_f

2. 反転増幅器

信号は抵抗Rを介して適用される_で 反転入力（−）に接続します。非反転入力（＋）は接地します。帰還抵抗R_f​ 出力を反転入力に接続します。

動作原理:

1. オペアンプは反転入力に「仮想グラウンド」を維持します。(-)端子の電圧はほぼ0Vです。

2. Rを流れる電流_で​ は:

私_で=V_で/R_で

3. この電流はRを流れる_f​​、制作：

V_外=−I_で・R_f=−R_f/R_で・V_で

4. したがって、ゲインは次のようになります。

あ_あなた=−R_f/R_で

デザインノート:

1. 代表的な抵抗器：

R_で=10kΩ、R_f=100kΩ → ゲイン = −10。

2. フェーズの動作: 信号は入力に対して 180° 位相がずれています。

3. 入力インピーダンス： Rに等しい_で​. 高インピーダンスのソースから駆動する場合は慎重に選択してください。

4. ノイズのヒント: 熱ノイズを減らすには、抵抗値を 100kΩ 未満に保ちます。

3. 電圧フォロワ

入力は非反転入力（+）に直接接続されます。出力は反転入力（-）にループバックされます。抵抗は不要です。

動作原理:

1. オペアンプは出力電圧が入力電圧を正確に追跡するように強制します。

2. 両方の入力は実質的に等しいため、電圧差はゼロになり、出力は入力と等しくなります。​

V_外= V_で

3. この構成ではゲインは一定で位相反転はありません。

デザインノート:

1. 入力インピーダンス: 非常に高い（>10⁹ Ω）、信号ソースへの負荷は最小限。

2. 出力インピーダンス： 非常に低い（約 100Ω 以下）ため、中程度の負荷を直接駆動できます。

3. 帯域幅: ゲインが 1 なので非常に広く、TL072 の完全なオープン ループ帯域幅がほぼ維持されます。

4. スルーレート: TL072 は標準スルーレート 13V/µs を提供するため、高速信号遷移に適しています。

4. サミングアンプ

複数の入力電圧（V₁、V₂，…）は抵抗Rを介して接続される₁、R₂，…を反転入力（−）に接続します。非反転入力（＋）は接地されます。単一の帰還抵抗R_f 出力を反転入力に接続します。

動作原理:

1. 各入力は電流Iを生成する_n=V_n/R_nこれらすべてを反転ノードで合計します。

2. 反転入力は仮想接地なので、これらの電流は結合してRを流れる。_f​、結果として：

V_外=-R_f（V₁/R₁+V₂/R₂+⋯)

3. すべてのR_n 等しい場合、結果はスケールされた逆の合計になります。

デザインノート:

1. 代表的な抵抗器：

R₁=R₂=R₃=10kΩ、R_f=10kΩ

2. コントロールを獲得する: 個々の入力抵抗を調整して、各入力の重みを制御します。

3. 電源デカップリング： 安定性を確保するため、100nF のキャップを Vcc ピンと Vee ピンの近くに配置します。

4. 寄生虫のヒント: ノイズのピックアップや発振を回避するために、合計ノードのトレースを短く保ちます。

TL072 電圧要件

TL072 は以下で動作します:

1. 二重供給： 通常±15V（範囲：±3V～±18V）

2. 単一供給： 5V～36V（GND付近では振幅が減少）

電源の安定性を確保するために、常に 0.1μF および 10μF のコンデンサを電源ピンの近くに追加します。

TL072の用途

実際の回路で TL072 オペアンプが優れている点を見てみましょう。

オーディオプリアンプ

TL072は、オーディオプリアンプ回路、ミキサー、ヘッドフォンアンプに最適です。低歪みと広い帯域幅により、プロフェッショナルからDIYオーディオプロジェクトまで、あらゆる環境でクリーンなオーディオ信号を実現します。

アクティブフィルター

アクティブ フィルター (ローパス、ハイパス、バンドパス) の設計に最適な TL072 は、オーディオ イコライザー、トーン コントロール回路、信号調整システムで安定したパフォーマンスを保証します。

発振回路

波形生成用の発振器設計に使用される TL072 は、関数発生器やテスト機器できれいな正弦波、三角波、方形波を生成できます。

バッファアンプ

高い入力インピーダンスとユニティゲイン安定性を備えた TL072 は、ADC インターフェイス、センサー出力、アナログ絶縁回路の電圧フォロワまたはバッファ アンプとして最適です。

アナログ信号処理

TL072 は、積分器、データ収集システム用のアンプ、高精度計測回路などのアナログ信号処理アプリケーションで一般的に使用されます。

TL072 同等品および代替品

TL072 の代替品を選択する場合は、ピンの互換性、ノイズ性能、スルー レート、電源電圧範囲を考慮してください。

同等品は機能的に類似しており、ピン互換性があるため、直接交換可能です。交換品は仕様が異なる場合がありますが、パフォーマンスのニーズや入手状況に応じて、特定のアプリケーションで使用できます。

TL072相当

これらのモデルはTL072とピン互換で、パフォーマンスも非常に近いため、ほとんどのモデルはPCBレイアウトを変更することなくそのまま使用できます。

写真	モデル	入力タイプ	スルーレート（V/μs）	GBW（MHz）	ノイズ（nV/√Hz）	主な注意事項	パッケージタイプ
	TL072	JFET	13	3	18	低ノイズ、高入力インピーダンスの標準デュアルオペアンプ	DIP-8、SOIC-8、TSSOP-8
	TL082	JFET	13	3	18	TL072とほぼ同じで、互換的に使用される	DIP-8、SOIC-8、TSSOP-8
	LF353	JFET	13	4	18	わずかに優れた帯域幅、同じ入力特性	DIP-8、SOIC-8
	OPA2134	JFET	20	8	8	極めて低いTHDを備えた高性能オーディオオペアンプ	DIP-8、SOIC-8
	NE5532	バイポーラ	9	10	5	ノイズとゲインは改善されるが、消費電力は増加する	DIP-8、SOIC-8
	JRC4558D	バイポーラ	1.7	3	8	トーンコントロール/オーディオEQでよく使用されます。TL072よりも遅いです。	DIP-8、SOIC-8

ヒント：

オーディオ関連のプロジェクトであれば、優れた忠実度を誇るOPA2134を強くお勧めします。汎用的な信号増幅には、TL082とLF353が信頼性とコスト効率に優れた性能を提供します。

TL072の交換

これらのモデルはアーキテクチャやパラメータが異なりますが、回路のニーズ（低電圧動作、電力効率、精度など）に応じて同様の役割で使用できます。

写真	モデル	入力タイプ	スルーレート（V/μs）	GBW（MHz）	動作電圧	TL072との主な違い	パッケージタイプ
	LM358	バイポーラ	0.3	1	3V～32V	非常に低速で、入力インピーダンスが低い。基本的なオペアンプとしての使用に最適。	DIP-8、SOIC-8、SOT-23-8
	MCP602	CMOS	7	10	2.5V～5.5V	CMOS入力、低消費電力、バッテリー駆動回路に最適	DIP-8、SOIC-8、MSOP-8
	LM324	バイポーラ	0.5	1	3V～32V	クワッドオペアンプ、帯域幅制限、低スルーレート	DIP-14、SOIC-14
	西暦712年	バイポーラ	0.3	1	±3V～±18V	高精度アンプ。低速だが超安定	DIP-8、SOIC-8
	NJM2068	バイポーラ	6.5	6	±3V～±18V	優れたTHD仕様を備えた低歪みオーディオオペアンプ	DIP-8、SOIC-8

ヒント：

LM358 と LM324 は、コスト重視の低速制御システムに最適です。

MCP602 は、3.3V マイクロコントローラ プロジェクトに最適です。

NJM2068 は、Hi-Fi アプリケーションにおいて、コストをあまり増やすことなく TL072 を確実にアップグレードできます。

AD712 は高精度アナログ計測器に適しています。

TL072 パッケージタイプ

さまざまな PCB 設計に適合するために、TL072 にはいくつかのパッケージ タイプがあります。

1. TL072 SOIC（スモールアウトライン集積回路）

TL072 の SOIC バージョンは、次の内容を含む標準表面実装パッケージです。

1. 8ピンデュアルインライン構成

2. はんだ付けしやすいガルウィングリード

3. 本体幅は3.9 mm（狭幅）または5.3 mm（広幅）

このパッケージは、中程度のフットプリントと信頼性の高いはんだ接合部を必要とする設計に適しています。自動組立プロセスに対応し、サイズと放熱性のバランスに優れています。SOICフォーマットは、PCBの実装密度が重要でありながら、それほど制約がないシナリオでよく選択されます。

2. TL072 SOT（スモールアウトライントランジスタ）

TL072は、スペースに制約のあるレイアウト向けに、非常にコンパクトなSOT-23-5またはSOT-23-6パッケージで提供されます。これらのパッケージには、以下の特長があります。

1. PCB上のフットプリントが最小限

2. 熱質量の減少による低消費電力

3. 小型回路モジュールへの統合の簡素化

小型センサーボードや超小型アナログセクションなど、PCBスペースが極めて限られているプロジェクトでは、エンジニアはSOTタイプを選択します。しかし、その小型サイズゆえに、適切な熱対策を講じなければ、高電力設計や高精度が求められる設計では使用が制限される可能性があります。

3. TL072 TSSOP（薄型シュリンク・スモールアウトラインパッケージ）

TL072のTSSOPバージョンは、SOICよりも薄型でピンピッチが狭くなっています。主な特徴は以下のとおりです。

1. TSSOP-8ピン構成

2. スリムな筐体の高さを抑えた

3. PCB不動産の有効活用

このパッケージングフォーマットは、高密度多層PCBや、垂直方向のクリアランスが制限される高精度アナログ部に最適です。これにより、設計者はアナログ性能を維持しながら基板面積を最小限に抑えることができ、これは現代のコンパクトシステムやモジュラー設計アーキテクチャに不可欠です。

各 TL072 パッケージ フォーマットは、プロジェクトのレイアウト制約、冷却戦略、および製造方法に基づいて、自動ピックアンドプレース アセンブリの最適化、フットプリントの最小化、またはエンクロージャ寸法の調整など、回路設計者にオプションを提供します。

TL072 CADモデル

TL072 CADモデルは、ICの詳細な3Dおよびフットプリント表現を提供し、PCBレイアウトおよび回路シミュレーション環境での使用に特化して設計されています。物理寸法、ピン配置、パッケージタイプ（通常は8ピンDIP）を正確に反映しています。

これらの CAD リソースには通常、次のものが含まれます。

1. アナログ性能テスト用のSPICEシミュレーションモデル

2. 回路図に組み込むための回路図記号

3. 適切なパッドの位置合わせと基板間隔を確保するためのPCBフットプリント

TL072 CADモデルを使用することで、エンジニアは設計段階で基板レイアウトの最適化、機械的な干渉の防止、信号配線の検証を行うことができます。また、KiCad、Eagle、Altium Designer、OrCADなどの主要なEDAツールとの互換性もサポートしており、プロトタイピングと製造ワークフローの全体的な効率を向上させます。

結論

TL072オペアンプは、アナログ設計者にとって信頼性の高い高性能な選択肢であり続けています。低ノイズ、高速スルーレート、JFET入力段により、オーディオ、シグナルコンディショニング、計測システムにおいて優れた性能を発揮します。

TL072 は、その幅広い採用、長期にわたる供給、および同等品や代替品の豊富なラインナップにより、ハイエンドのプリアンプでも低コストのバッファでも、今後何年にもわたってアナログ回路設計の基礎として機能し続けることが確実です。