反転増幅回路によるBPF回路の誤差について

質問

先日オペアンプ(LF356N)を用いたBPFを作成しました。
回路は後述のURLに書いてある回路を参考に組み立てました。使用した回路素子は
C1=1μF×3+0.1μF×2=3.2μF(電解コンデンサを並列接続で使用しました)
R1＝1kΩ
C2=1000pF+100pF=1.1nF(マイラコンデンサとセラミックコンデンサを並列接続で使用しました)
R2＝15kΩ×2=30kΩ
です。遮断周波数は
foL=1/(2πC1R1)≒49.7Hz
foH=1/(2πC2R2)≒4822.9Hz
を目的としました。しかし実際に回路を組み立て、10mVrmsを回路に入力し、測定してみたところfoLは＋21%、foHは－17%のズレが生じました。コンデンサと抵抗の許容誤差を含んで周波数を計算してみましたが、foLとfoHは許容誤差内に収まりませんでした。
そもそも測定機器(NI-ELVIS)の都合上±18Vでオペアンプを動かすべきところを±12Vで動かしたので、それによる誤差かと考えましたが、電源電圧がどういう影響を及ぼすのかよくわかりません(最大出力電圧が下がるだけ・・・？)。
他に考えられる影響として何が考えられるのでしょうか・・・？
以下に参考にしたサイトのURLを挙げておきます。
http://www.piclist.com/images/www/hobby_elec/pyro1_31.htm

回答No.1

mdmp2 · ベストアンサー

気になる点は1点、
電解コンデンサを使ったこと。
電解コンデンサは、極性、漏れ電流、ESR があるのが問題です。
オペアンプの出力電圧はプラス～マイナスに振れるので、電解コンデンサにかかる電圧もプラス～マイナスに振れると思います。そこに極性のあるコンデンサを使用すると、理論通りの結果にならないと思います。
ESR は遮断周波数を上昇させる効果があると思いますが、わずかでしょう。
3.2μFの積層フィルムコンデンサに替えたらどうなりますか？

電源電圧は、お説のとおり、この問題には関係ないと思います。

たぶん関係はないと思いますが、C1 または、C2 を取り去って、HPF またはLPF として動作させた場合はどうなりますか？

お礼

返信が遅くなりまして大変申し訳ありませんでした。ご指摘いただいた通りコンデンサを交換してみて測定したところ目標値にとても近い値が出ました。勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.3

178-tall

実験テク的なトラブル・シューティングの一例でも…。

　C1 だけ外し、特性観測。
　C2 だけ外し、特性観測。

これで、一歩でも前進できるカモ。

お礼

両方とも外して増幅がされているかの確認はしていたのですが、片方ずつ測定するところが抜けていました。次回から気をつけようと思います。回答有難うございました。

回答No.2

tadys

使用した部品の容量値や抵抗値はどのように確認しましたか？
通常良く使われる部品では、電解コンデンサ±20％、マイラコンデンサ5％又は10％、抵抗5％又は10％程度の誤差はあります。
その程度の誤差が出てもおかしくはありません。

精度が必要であれば、フィルタに使う部品は選別するか誤差0.1％程度のものを使う必要が有ります。

No.1回答者が言うように、電解コンデンサを交流回路で使う場合には逆電圧がかからないようにする必要が有ります。
電解コンデンサは時間の経過と共に容量が低下するので長期間にわたって精度が必要なところには使わないでください。

お礼

設計時にコンデンサの特性をよく理解しておりませんでした。
印加電圧が低かったのでケガをせずに済んだのですが、バイアス電圧が掛かっていなかったので危ない所でした。回答有難うございました。