オペアンプについて

質問

オペアンプの中身で入力段として作動増幅回路をしようするのが普通だと思うんですけど、教科書に入力段のＭＯＳＦＥＴのサイズは、ノイズを小さくするためにサイズを大きくすると書いてありました。
何で、大きくするとノイズは小さくなるのでしょうか？
また、ここでいうノイズとは何のノイズの事ですか？
すいません。とても気になってしまったので・・・
知っている方いたら、よろしくお願いします。

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

こんばんは。
そのノイズは単一の原因によるものではなく、ショットノイズ、サーマルアジテーションノイズ・・・などチャンネルを電流がとおることによって発生するノイズの総和です。
そして表現形態としては、電圧性のいわゆる１／ｆ雑音となります。
つまり比較的インピーダンスが高いので、増幅後の信号電流を大きくする事で相対的に軽減できます。
この応用で、ローノイズ回路では、入力素子を並列にいくつも繋いで、みかけのチャンネル幅を大きくするという方法が真空管の昔から行われています。
実際のＦＥＴ素子でもローノイズの製品は、見た目は一つでも中で沢山の素子が並列になってる製品もあります。

但し、チャンネル電流が増えればいいというものではなく、ノイズ軽減率はチャンネル幅の平方根に比例するという経験則が知られているので、ある程度以上大きくしてもあまり意味がなくなるので、そこそこに大きくして頭打ちのようです。

具体的には、チャンネル幅が広くなると、同じチャンネル電流ならば、電子の流れる空間が広がり、金属原子との衝突などによるサーマルアジテーションノイズ等は減る、発熱による電流の揺らぎ（ショットノイズ）が減る、電流増幅率が大きくなり、対信号比率が下がるといった機序が考えられます。

補足

ありがとうございました。
申し訳ないですけど、一箇所だけよく分からないところがありました。
「つまり比較的インピーダンスが高いので、増幅後の信号電流を大きくする事で相対的に軽減できます。 」
これは、一体どういうことですか？
インピーダンスとは何のインピーダンスを言っているのかがイメージできませんでした。
すいませんけど、もう一度お願いします。

回答No.2

myeyesonly

はいはい。お呼びのようで。m(__)m

ちょいと判りにくい説明ですいません。
インピーダンスというのは、ノイズを信号と考えたときの信号源インピーダンスのことです。
もうちょっと平たく言うと、ノイズ源が出せる出力電流が小さいと言い換えても大丈夫です。
つまり内部抵抗の高い電圧源という事ですね。
ですから、負荷抵抗が低いとノイズの供給電圧自体が下がってしまい、本来の信号に対して小さくできるという事です。
そのためにチャンネル幅を広げたり並列に入れたりしてチャンネルの持つインピーダンスを下げる、という事です。

お礼

ありがとうございました。
僕にとって、とっつきにくく難しい話しでしたけど、
イメージをつかめる事ができ理解できました。
教科書には載ってない事で、実際に設計する時の知識がついて勉強になりました。
本当にどうもです。