差動増幅回路で、低周波での発振の原因は？

質問

GHz帯の差動増幅回路のICを測定しました。

ICの入力が無信号のとき、出力のスペクトラムをスペクトラムアナライザ―でみると、非常に低周波（ほとんど０に近いところをピークとして）で、スペクトルが山形に盛り上がってしまっています。発振周波数は、特に、１本にたっているのではなく、広がっています。

これは、発振だと思うのですが、このような、非常に低周波での発振は、どのようなことが考えられるでしょうか？

何でも結構ですので、ヒントとアドバイスをお願いします。

回答No.2

tadys · ベストアンサー

本当に発振ですか？普通のスペアナは入力が無くても直流分の信号は観測されます。
ICの電源を入れた時と入れない時での差を観測してみてください。
差が無いようでしたら発振ではありません。
ＩＣの入力や出力端子を指で触ってみて様子が変わるでしょうか？変わるようなら発振しています。
オシロスコープの帰線が太くなるようでしたら、非常に高い周波数で発振している可能性もあります。

GHz帯のアンプは、アース回路と電源のディカップリングをちゃんとしないと簡単に発振してしまいます。

多段のアンプは低周波数で発振することがあって、そのような現象はモーターボーディングと呼ばれています。
多段で無い場合でもバイアス回路のデカップリングが多段になっているとＣＲ発振回路の構成となって発振することがあります。
その場合はバイアス回路を簡単な構成にするとかデカップリングのＣＲの値を各段で違った値にして対策します。

参考URL：

http://www-lab.ee.uec.ac.jp/text/trOscBasic/images/02-CR.gif

お礼

ご回答ありがとうございます。
この状態を発振というのかどうか、よくわからないです。

ICの電源をいれると、低周波側にスペクトラムがでてきて、オシロでみると、帰線がどんどん太くなりますが、信号振幅よりは、ずっと小さいです。
信号をいれると、ノイズっぽい波形になります。電源電圧を低くすると、波形がきれいになります。
ICの電圧を徐々に高くしていくと、どんどん大きくなります。
オシロスコープの帰線が、太くなりますので、非常に高い周波数で発振しているのでしょうか？

アース回路と電源のディカップリングをちゃんとするとは、具体的には、パスコンをしっかりいれるということでよいのでしょうか？

教えていただいたURLの回路とICの回路をみくらべると、寄生容量や、配線容量、配線抵抗で、すぐ実現してしまいそうです。
回路は、差動増幅回路が多段になっていて、各アンプのゲート入力にはインダクティブな高抵抗な配線で接続されています。これが、原因でしょうか。

回答No.4

mtld

1/fノイズ　でググレば幾らでも出て来ました

検索の仕方に慣れましょう　その方が早く得られます　殆どの事はこれで答えが得られます　それで解らない時　質問しましょう

この　教えて goo はこの1年間で其れまでの質問数の約4倍程になり　繋がりにくくなっております

1年間だけで其れまでの質問数（3年分位）の約4～5倍です

お礼

そうですね！1/fノイズで検索してから、質問したいと思います。
ご回答は、とてもヒントになりました。
ありがとうございました。

回答No.3

mtld

スペアナでは非常に低周波でスペクトルが～、オシロスコープでみると　すごく太くなって　～

これは発振では無く低周波ノイズです　1/fノイズ　と言いまして低くなるほど大きくなります

ICの仕様に書いてあるはずです　何Hｚの点で　何μV/Hｚ　と言う具合に　周波数によって違う為　何点か示されている筈です
そして低い程大きくなります　だから　1/fノイズ　と言い　1/f　に比例したノイズ領域です
周波数が高くなると共に小さくなり　ある点から平坦になります

スペアナを低周波領域で見て下さい　特性が一目で解ります、小さい程高性能ですが元々高周波用ですから低周波用程小さくはありません。

お礼

確かに、Fが低くなるほどスペクトラムが大きくなっています。
また、周波数が高くなるほど小さくなって、平らになっています.
1/fノイズは、どうして発生してしまうのでしょうか？
ヒントなどありましたら、補足で教えてください。

回答No.1

foobar

もし発振していると、出力が大きく(最大振幅で)振れると思いますが、そのような大出力が観測されていますでしょうか。
もし、そのような大出力の振幅が観測されていないなら、増幅器内部で発生するノイズを観測しているのかもしれません。

お礼

ご回答ありがとうございます！！！！
出力をオシロスコープでみると、大出力は観測されていません。こういうのは、発振とはいわず、ノイズというのでしょうか？

オシロスコープでみると、出力電圧が、１本横棒に見えるのですが、それが、すごく太くなってしまっています。

ノイズの原因は、どんなものが考えられるのでしょうか？
アドバイスを追加でいただけるとありがたいです。