オペアンプについて

質問

オペアンプを使った反転増幅器で周波数を大きくすると出力が正弦波ではなく
三角波状になるのはどうしてですか？

出力電位の立ち上がりの傾き、スルーレートと関係ああると思うのですが・・・

回答No.4

mtld · ベストアンサー

そのオペアンプの特性で　理想パルスを入力した時の出力の傾きです　スルーレートはその為の仕様です　
仕様に載ってないのは保障されてないと言う事で必要なら保障されたものを使いましょう　又は十分なスルーレートを備えたものを使いましょう　高価になりますが
それに関連した仕様に最大出力周波数がありこれを超えますと歪みなく出力出来る最大電圧が周波数が高くなっていくと共に下がって行きます　規格ページの図表に参考として載ってます。

回答No.3

mmky

皆さんの回答がありますので、参考程度まで
例として、NECのオペアンプの回路図（一般用）を見てみました。
特徴は、±電源と電流が数百マイクロ程度、差動アンプ+電流源が
（NPN、PNP混合）で構成されています。動作電流量が小さいことと
回路構成にPNPが利用されていということで、高周波特性での特性は
は出ませんね。トランジスターの周波数（ｆ）対電流増幅度（βまたはα）
を探して参考にしてください。高周波特性で電流増幅度が下がっているはずです。NPNよりPNPの減少が顕著です。総合特性としてのオペアンプは周波数
をあげていくと、周波数特性の高いものほど利得が下がってきます。
利得が下がるということは、入力側からすると負荷が重くなるというこ
となのです。（入力インピーダンス∝β*Zin　ですから。）
つまり、皆さんが指摘しているように、早い変化に追従できなくなる
現象になるのですね。

参考程度まで

回答No.2

Rossana

演算増幅器の出力電圧は、一定の割合以上の速さでは変化できなくて、この出力電圧の変化の速さの最大値を、srew rateと言います。
　例えば、矩形波を入力電圧として加えると、出力電圧はある傾きΔV/Δtを持って上昇し、－ΔV/Δtの傾きを持って減少したとすると、srew rate SR=ΔV/Δt〔V/μs〕
　　　注：SRの単位は〔V/μs〕と表します！
　また、周波数f〔Hz〕の正弦波を入力電圧として加えたとすると、srew rateの影響を受けないとき、
　　　　　出力電圧vout＝Vmsin(2Πft+φ)
となったとすると、
　　　　 dvout/dt=2ΠfVmcos(2Πft+φ)
となります。この最大値は2ΠfVmですから、
　したがってsrew rateの影響を受けないための条件は
　　　　　　　　　SR≧2ΠfVm
　　　　　　　　　f≦SR/(2ΠVm)
出力電圧の振幅を大きくすると、srew rateの影響を受けない最大の周波数は低下します。
　　　　　　　　　また、
　　　　　　　　　Vm≦SR/(2Πf)
とも書く事ができ、周波数が高いほど、srew rateの影響を受けない最大出力電圧は低下します。
　以上の事からsrew rateの影響は周波数、電圧振幅が大きいほど受けやすくなると言えます。
　このsrew rateの影響(OPアンプが正弦波の変化に追従できなくなる)で出力が三角波状になると思いますが、何故、オペアンプがsrew rateを持つのか詳しい事は自分には知識不足で説明できません。知りたいことはもっと深い事かも知れませんが、とりあえず、srew rateについて簡単に説明しました。

回答No.1

pen2san

ご想像の通りオペアンプ（に限らず全ての増幅器に当てはまりますが）にはスルーレート（SR)があります。スルーレート以上の信号が入って来た場合、増幅回路のどこか（通常のオペアンプであれば1段目に1stポールを設定しますが）が飽和し、線形増幅器では無くなります。その飽和した際の電圧変化がSRとなります。

サイン波を微分するとt=0の時の時が最大となりますので、SRと最大通過帯域周波数と最大電圧出力の関係式が出来上がります。