オペアンプの帯域幅について

質問

1Vrmsの120Hz、1kHz、1MHzの伝送路にボルテージフォロワのオペアンプを
各周波数兼用で回路上に設けていて、1kHzで発振して困っています。
今は帯域の狭いオペアンプを使えな発振が止まるのでは？と考えています。質問なのですが、120Hz、1kHz、1MHzの伝送で今までは歪の影響があると思い、帯域の余裕のあるもの（目安で最大周波数の100倍程）を選択していましたが、一般的に歪も考慮して最大周波数の何倍程度の帯域のオペアンプを使用すれば良いのでしょうか？また、この場合のおすすめオペアンプあれば教えてください。

回答No.4

inara1 · ベストアンサー

データシート（http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD8065_8066_JP.pdf）を見ると、AD8066は利得が1でも安定ですが容量負荷には強くないようです。

オペアンプの入力には50Ωの終端抵抗がついているのでしょうか。だとしたら、バイアス電流の小さいFET入力のオペアンプを使う必要はないと思います。バイアス電流が数μAの高速オペアンプで容量負荷に強いものがあります。

以下のオペアンプのデータシートには1000pFの容量を負荷としたときの波形が出ています。少しオーバーシュートがありますが発振はしていません。利得帯域幅積は50MHzあります。

1回路入り
AD817　http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD817_JP.pdf
AD847　http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD847_jp.pdf

2回路入り
AD826　http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD826_jp.pdf
AD828　http://www.analog.com/static/imported-files/jp/data_sheets/AD828_jp.pdf

線路の静電容量が120Hzで3900pF、1kHzで470pF、1MHzで2.2pFというのがイメージしにくいのですが、この線路というのは、オペアンプの出力側の線路ですね。120Hzと1kHzと1MHzというのはキャパシタンスやインダクタンスの測定周波数と同じですが、静電容量の測定に使う回路でしょうか。上で紹介したオペアンプは1000pF程度の容量負荷では問題ないですが、それを超える容量が接続されるようなことがあるのなら、以下オペアンプが使えると思います。負荷容量に制限はありませんが、容量が大きいほど帯域が狭くなります。

LM8261（SOT23パッケージ・1回路入り）　http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/lm8261.pdf
LM8262（VSSOPパッケージ・2回路入り） http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm8262.pdf
LM8272（VSSOPパッケージ・2回路入り）　http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm8272.pdf

お礼

お察し通り、容量測定器です。
大変参考になりました。
ありがとうございました。

回答No.3

tadys

AD8066ARZはゲイン１倍で安定に動作させることが出来ます。

＞入力のインピーダンス整合をとりつつ、AD8066ARZでボルテージフォロワ接続しています。
これだけ見ると、伝送路はAD8066ARZの入力側につながっているように思えるのですが、それで正しいですか。

伝送路は終端でのインピーダンスマッチングが取れていれば純抵抗にしか見えません。
伝送路の両端でのマッチングはどのようになっていますか？

もし、インピーダンスマッチングがちゃんとなされているのであれば、発振の原因は伝送路にあるのではなくAD8066ARZの使い方のほうに問題があります。

AD8066ARZを安定に動作させるためには適切なパスコンを適切に使用する必要が有ります。
データシートの参考回路では0.1uFと0.47uFのコンデンサをプラスマイナスの電源ピンに接続しています。
特に、0.1uFのコンデンサは高周波特性のよいものをAD8066ARZの直近に配置する必要が有ります。

オペアンプの帯域は、たいていの場合、信号の最高周波数の１０倍もあれば十分ですが、それほどの大域が必要ないこともあるでしょう。
不必要に広帯域にするとノイズが増えるので不利です。
回路に対してどんな要求があるのか分からないと適切な答えは出来ません。

回路が発振する原因には色々な場合があるので、あなたの回路と部品や配線の配置が分からないと適切な回答に至らないかも知れません。

お礼

AD8066ARZの入力で抵抗は終端してます。AD8066ARZの入力でインピーダンスマッチングしている形です。
パスコンは0.1uFの積層セラミックコンデンサを使用しています。高周波特性は元々良いものと思いあまり考慮はしてませんが特に問題のないものです。
オペアンプの帯域のアドバイスありがとうございます。おっしゃる通り、帯域が広いということはノイズが通通ってことでもありますね。有益な情報ありがとうございました。

回答No.2

inara1

使用したオペアンプは、利得1で安定動作することが保障されたものでしょうか。

意図的に容量を付けなくても伝送路の浮遊容量で発振することがあります。伝送路と接続することで、ここ（http://semicon.njr.co.jp/jpn/faq/10044.html）の発振例にあるような回路が形成されていないでしょうか。

オペアンプの型番と実際の回路（伝送路）が分からないと一般論的なアドバイスしかできません。

補足

回答ありがとうございます。
オペアンプの型番が抜けていました。
入力のインピーダンス整合をとりつつ、AD8066ARZでボルテージフォロワ接続しています。
容量性負荷は各周波数で変化する設計です。120Hz：3900pF、１kHz:470pF,1MHz:2.2pFです。
最大周波数の１MHzにあわせて、歪を考慮して帯域の広いオペアンプをチョイスしました。これより帯域の狭いオペアンプ(帯域幅10MHz）では発振は止まるのですが歪などが心配です。この場合、歪を考慮したオペアンプの帯域幅の選択は何MHz程度で選択したら良いのでしょうか？

回答No.1

mink6137

伝送路はどんな特性のものですか？
一般にオペアンプは伝送路の駆動には不適です。
オペアンプからは伝送路の巨大容量成分が見えますので
多くの場合発振してしまいます。

補足

回答ありがとうございます。
出力インピーダンスは50Ωのものを整合した形でAD8066ARZをゲイン1倍(ボルテージフォロワ）で入れています。出力の容量性負荷は回路の都合上、周波数によって変わるような設計です。120Hz：3900pF、１kHz:470pF,1MHz:2.2pFです。
最大周波数の１MHzにあわせて、歪を考慮して帯域の広いオペアンプをチョイスしました。これより帯域の狭いオペアンプ(帯域幅10MHz）では発振は止まるのですが歪などが心配です。この場合、歪を考慮したオペアンプの帯域幅の選択は何MHz程度で選択したら良いのでしょうか？