書記が物理やるだけ#348 オペアンプの周波数特性

オペアンプの周波数特性について確認していく。

問題

電験では1種から3種のどれでも問われることが多い。

説明

負帰還の性質については，以前に制御工学の分野で確認した：

負帰還には様々なメリットがあることから，電子回路では頻出である。

解答

負帰還は，出力が電圧か電流か，帰還が直流か並列かによって，大きく4つに分類できる。まず電圧直列帰還形では，入力インピーダンスは見かけ上高くなり，出力インピーダンスは見かけ上低くなる。

一方で電流並列帰還形では，入力インピーダンスは見かけ上低くなり，出力インピーダンスは見かけ上高くなる。

負帰還によって，利得が下がる代わりに帯域幅を広げることができる。

また，歪みやノイズを低減すること，ミラー効果を用いることで位相余裕が高くなることを示す。

最後に具体的な回路について計算する。電圧増幅度の計算にはオペアンプの性質を用いる。

この回路は低域では2次ローパスフィルターとして機能することを確認し，具体的な遮断周波数を満たすコンデンサを求めていく。

実装すると，確かに低域では2次ローパスフィルターとして機能していることがわかる。

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