オペアンプによる高周波帯域での増幅

質問

非反転増幅回路で、入力端子に周波数が不明（かなり高い値）で電圧の変化がとても激しいアナログ電圧を増幅したいのですが、周波数が高すぎるせいか、設定した増幅値より半分程度の値しか増幅されません。
　オペアンプの帯域周波数を大幅に上げる方法を教えてください。
　また、上記に述べた電圧をうまく増幅する方法が、ほかに何かあるかわかる方教えてください。

[条件]
入力電圧：20ｍｖ～40ｍｖぐらい
増幅率　：50倍

回答No.3

inara

ANo.2 です。
スルーレート > 13 V/μs、利得帯域幅 > 500 MHz を満足するOPアンプは、データシートをよく見てみたら、 [1] の中にはありませんでした。
以下に主なOPアンプメーカの高速OPアンプのセレクションガイドを載せておきます。利得帯域幅の大きい順に並んだリストが出ます。この中から選んでください。

新日本無線 → GB[MHZ]の▼をクリック　http://semicon.njr.co.jp/njr/hp/productCategorySearchExec.do?_categoryId=1040
マキシム → -3dB BW (MHz) の↓をクリック　http://para.maxim-ic.com/cache/en/results/4891.html
テキサスインスツルメンツ → GBW (typ) (MHz) の▼をクリック　http://focus.tij.co.jp/jp/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=72&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T
リニアテクノロジー http://www.linear-tech.co.jp/pc/categoryProducts.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1022&sort=1&direction=desc&action=SORT
ナショナルセミコンダクタ　http://www.national.com/cat/index.cgi?i=5

お礼

回答ありがとうございます。発振器での実験ですが、増幅を一段構成から二段構成にしたら、帯域幅が大きくなったのが確認できました。まずはその方法で今あるオペアンプで計測しようと思います。うまくいかない場合は教えていただいた部品を使用しようとおもいます。

回答No.2

inara

以下の手順で適切なOPアンプを探してください。

（１）スルーレート
信号周波数が分からないのであれば、増幅したい最大周波数を fmax [MHz] 、増幅後の最大振幅[ peak-peak値 ]を A = 40mV×50 = 2 [Vpp] としたとき、OPアンプに必要なスルーレート（Slew Rate）SR [V/μs] を次式で計算する（f はMHz単位なので注意）。
　　　SR = π*A*fmax
famx = 1MHz なら SR > 6.3 V/μs、２倍程度の余裕を見て13V/μs 以上のもを選ぶ。

（２）利得帯域幅積
増幅したい最大周波数を fmax [MHz] 、利得を G [倍] としたとき、OPアンプの利得帯域幅積（GBW）または ユニティーゲイン周波数が fmax×G×10　程度のOPアンプを選ぶ。fmax = 1MHz、G = 50 なら、 利得帯域幅積が 500MHz 以上のOPアンプを選ぶ。

（１）と（２）を満足するOPアンプはいろいろありますが、LM6361～6364 [1] の中に適当なのがあると思います（これらはバイアス電流がちょっと大きいですが）。

[1] LM6361データシート　http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM6261.pdf
　　LM6362データシート　http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM6262.pdf
　　LM6364データシート　 http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM6264.pdf

お礼

回答ありがとうございます。いままでただ単に増幅さえできればいいと考えてたので、周波数の事等考えず適当にオペアンプを選んで使っていました。増幅率と帯域周波数が深く関係していることがよくわかり、勉強になりましたました。

回答No.1

kobochan

オペアンプの帯域周波数を大幅に上げるには、見合った物に交換するだけです。
周波数も不明では答えようがない。

お礼

回答ありがとうございます。
高い周波数帯域をもったオペアンプを調べようと思います。