オペアンプを使用した微分回路について

質問

微分回路に三角波を入力したとき、出力波形に振動が生じていました。
振動と三角波の不連続にはどのような関係があるのでしょうか？

回答No.1

tance · ベストアンサー

微分回路は高い周波数で不安定になる可能性の大きい回路です。
この原因は、帰還ルートに沿って信号の位相がどうなるかを調べると
解ります。　微分回路の帰還ルートは、信号が戻ってくるときに
位相遅れの回路になっています。往きの信号がOPアンプ内で90度
遅れて、さらに戻るときに帰還回路で90度遅れると、これはもう
負帰還ではなくなりますから、（90+90=180=逆相）発振の可能性が
高くなります。

発振はしなくても周波数特性が暴れます。これに起因して、入力の
信号が急変する部分は、その高周波成分も多いので、大きなリンギング
が生じます。

さらに、三角波自体にも信号が急変する頂点の部分は不要な高調波を
含みがちです。

お礼

回答ありがとうございます。

振動の原因は、入力が高周波数であった事と、
三角波が微分不能の部分で不要な高調波を含んでいるから
ということでよろしいのでしょうか。

回答No.3

miran_2006

#1,2さんが、だいたい答えてますので、ちょっと補足。

OPアンプの帰還抵抗をR2とします。
OPアンプの入り口のコンデンサをC1とします。
#2で言っているC1と直列の抵抗をR1とします。
R1は、R2に並列にコンデンサ(C2)を付けるのとペアにすると良いです。

微分時定数はR2とC1で決まります。
これで、
Vout=-R2C1(d/dt)(Vin)
fc=1/(2πR2C1)
fo=1/(2πR1C1)=1/(2πR2C2)
の関係になります。

お礼

参考にさせてもらいます。
ありがとうございました。

回答No.2

tance

振動（リンギング？）周波数や信号周波数、OPアンプの特性その他が
判らないので定量的なことは言えませんが、主にOPアンプの負帰還の
不完全性による高域のピーキングによるものだろうと思います。

負帰還の不完全性については前回の回答で説明したとおりです。
高域のピーキングとは、上記不完全性により発振寸前になっている
可能性が高く、その場合、微分回路のゲインが部分的にピークを
もつことを言います。

OPアンプのマイナス入力と信号源との間にコンデンサがあるはずですが、
このコンデンサと直列に適当な抵抗を入れると収まります。この抵抗
は帰還抵抗の値に比べて遙かに小さい値でないと微分器にならなく
なってしまいます。

お礼

度々ありがとうございます。

tanceさんの回答を参考にもっと自分でも勉強してみます。
抵抗をもうひとつ入れる回路についても調べてみます。

ありがとうございました。