OPアンプの外部位相補償って何ですか？

質問

岡村先生の「OPアンプ回路の設計」という本を読んでいるのですが、
一般的に使われるOPアンプの端子は、±電源と±入力端子と出力端子の５つですが、それ以外に外部位相補償のものには３つ端子がついているようなのですが、これってどういうものなのでしょうか？

・コンデンサを挟むことで発振を防ぐためのものであることは分かるのですが、これってフィードバック容量と何が違うのでしょうか？

・それとフィードフォーワード補償のところで、入力端子をこの位相補償用のところに繋いでいるのですが、これってもしかして一つのOPアンプの中に低周波用と高周波用が入っており、その橋渡しをしているのでしょうか？

検索してみてもほとんどかかりませんでしたので、どなたか詳しいお方教えて下さい。

回答No.2

tance · ベストアンサー

tanceです。
位相補償端子は確かにOP内部のアンプの途中から出ています。モノに
よって内部の回路は違いますので、一概には言えませんが、OPアンプの
内部は何段かのアンプで構成されていて、そのつなぎ目が位相補償端子
として出ているものが多いです。

二つのOPアンプという表現はちょっとイメージが違いますが、OPアンプ
ICの中にある多段のアンプをそれぞれOPアンプと言うならMOUIIKAOさん
のおっしゃるとおりです。

一例を挙げると参考URLの１５ページで１ピンがフィードフォワードに
使われると思いますが、ここは遅い初段(Q1,2,3,4,5,6)の出力になって
いて、同時に次段(Q9,10)の入力にもなっています。つまりアンプと
アンプのつなぎ目です。

回答No.1

tance

今はあまり使われなくなりましたが、動作スピードを自在にコントロール
できるOPアンプがあります（ました？）詳しく説明するのは大変なの
ですが、要は、負帰還ループを一巡する、ゲインと位相の関係が発振条件
を満たさないようにし、さらに系が安定するようにすればよい訳です。
そのために普通は内部に単純な-6dB/octのゲイン周波数特性を持たせる
設計になっています。これは最も間違いの少ない方法です。

ただ、スルーレートを高くしようと思うと出力段は高速に保ち、より
前段で位相補償を行いたくなります。また、閉ループゲインを大きく
使う人には余計な位相補償がついていると遅くなるので補償量を自在に
変えたくなります。そのようになってくると、要求により補償は
まちまちなので、外部補償という手段をとる訳です。

外部位相補償に端子が３つついているのはおそらくuA709という昔の
OPのことだろうと思います。必ずしも３つの足が必要とは限りません。
LM301などは差動バランス端子と兼用していますが、基本的には位相
補償端子は２つです。

位相補償用のコンデンサとフィードバック容量との違いは、閉ループ
として考えると、どちらも高周波のゲインが下がるものですが、ループ
一巡として考えると、位相補償は一次遅れであり、帰還容量は一次進み
になります。この違いを、使う立場から説明するのは少々難しい
ですが、敢えて一面だけ言うと、「帰還容量をつけても発振しないように
内部位相補償を行っている」ということになります。

フィードフォワードはOPアンプ中の遅い部分を飛ばして速い終段近く
の位相補償端子などから信号を突っ込むことで実現することがあります。
これもたくさんの方法があり、どの端子をフィードフォワードに使うか
は一概には言えません。

説明がうまくないので理解できるかどうか不安ですが、ある程度負帰還
の理論を身につければ上記の説明で解ると思います。

お礼

ありがとうございます。

回答頂いた内容は大体理解出来たのですが、
もっとも肝心な箇所がよく分かりませんでした。

この位相補償用の端子はその名の通り位相補償に使われるというのは分かるのですが、具体的にOPアンプの内部ではどのように接続されているのでしょうか？

フィードフォワードは二つのOPアンプを容易して、信号のうち高い周波数成分のみをバイパスして後段の速度の速い方のOPアンプに送ることで、高速且つ高増幅率の、OPアンプを実現出来るというものですが、
ここにこの位相補償用の端子に信号をバイパスすることで、一つのOPアンプで本来２つ必要なフィードフォワードを実現することが出来るとういことは、この端子は二つOPアンプを繋ぐラインではないかと想像するのですが、そういうものではないのでしょうか？