デザイン >低電位差のローノイズ電源 |
上記回路図にて、出力のコンデンサをなくすと約700KHzの周波数で発振します。 位相遅れが発生する場所は、OPアンプとトランジスタが考えられます。 |
OPアンプの利得帯域幅積Ft は1MHzで、上記回路図では 負帰還がかかっていませんので、10Hzにて位相が45°遅れ 1000Hz以降90°遅れます。 |
トランジスタでは、コレクタベース間容量のミラー効果により位相が遅れます。 エミッタ接地回路の電圧増幅率Avについて、トランジスタ内部エミッタ抵抗re、 ベース電流Ib、コレクタ電流Ic、エミッタ電流Ie、負荷抵抗RL、直流増幅率hfe、 コレクタベース間容量Cobベース抵抗は小さいものとして右図にて検討します。 ベース電流が少し増加すると、Vbeは変化することなく、Ic = Ieとして ΔIc*reボルトのみ増加するので、
ΔVi = re*(hfe+1)*ΔIb
ΔVo = -(hfe+1)*ΔIb*RL Av = ΔVo/ΔVi = -RL/re そして、ベース電流はre及びCobに分流し、Cobの両端電圧は入力電圧Viの Av倍の電圧がかかり、そのため、Cobの電流はAv*Vi/(1/jωCob)となり、 見かけ上のインピーダンスは1/Av倍、見かけ上のコンデンサ容量はAv倍です。 ロールオフ周波数以降、ベース電流がコレクタベース間容量へ分流することにより、 ベース電流が減りアンプのゲインが低下します。 |
回路図から外部未接続の場合の負荷抵抗は2000Ω、出力5Vとして、約Av=RL/re=200倍、 Cob = 200pf、トランジスタ外部ベース抵抗は、680Ω。 よって、トランジスタアンプのロールオフ周波数は、5.85KHzとなります。 トランジスタのゲインとOPアンプのゲインと分割抵抗の減衰量との総ゲインが0dBとなる周波数を グラフより読み取ると、700KHzとなります。 |
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低域でのゲインを40dBとするため、抵抗を100KΩ、 コンデンサを1000pfとすると、OPアンプのロールオフ 周波数は1.6KHzとなります。 下図のような周波数特性となります。 トランジスタの位相が90°遅れる周波数は580KHz程度で、 この時の総ゲインは0dB以下となり、発振は停止します。 (入力電圧6V、出力電圧5V) |
位相補償抵抗 | 位相補償コンデンサ | ロード負荷 | 出力コンデンサ | 結果 |
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100KΩ | 100P | 2KΩ | 無し | 発振 |
100KΩ | 1000P | 2KΩ | 無し | 安定 |
100KΩ | 10000P | 2KΩ | 無し | 安定 |
100KΩ | 1000P | 10Ω | 無し | 安定 |
100KΩ | 1000P | 2KΩ | 100μf | 安定 |
100KΩ | 1000P | 10Ω | 100μf | 安定 |