• ベストアンサー

反転増幅器の周波数特性

入力電圧V1=300ｍV、R1＝10ｋΩ、Rf＝100ｋΩの反転増幅回路で周波数を100Hzから200ｋHｚまで徐々に変化させていくと、10ｋHz以降から位相差が生じて、出力電圧、利得が減少しはじめました。どうしてこんなことが起きるのでしょうか？その根拠がわかりません・・・ そしてなぜ10ｋHzから生じたのかという根拠もわかりません。 どなたかご回答の程よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • inara1
  • ベストアンサー率78% (652/834)
回答No.2

関連する質問を紹介しますので、この回答を参考にレポートを書いてください。 μPC741というオペアンプを使って反転増幅の周波数特性をG=0,10,20dBと3種類測定しました。 (1)3種類とも利得が-3dBになる高域遮断周波数が約40kHzになりました。理論値と比較したいのですが理論式の導出がわからない (2)周波数をあげると生じる入出力の位相差の原因とその理論式(たぶんスルーレートが関係すると思うのですが) (3)位相差と利得の低下にはどんな関係があるのか http://okwave.jp/qa3510524.html 基本的な反転増幅回路における周波数特性が右下がりになる理由を理論的に説明したいのですが、回路にコンデンサが使われていないので、カットオフ周波数が求められなくて困っています。オペアンプは751です。右下がりになる理由はカットオフとオペアンプの周波数特性によるものですよね？　http://okwave.jp/qa3048059.html 非反転増幅、反転増幅の回路実験を行ったのですが、1kHzや100kHz を入力すると、約１０倍の増幅が確認できたのに対し、1MHzを入力した場合、約1.2倍となりほとんど増幅が確認できませんでした。　これはなぜでしょうか　http://okwave.jp/qa3055112.html 反転増幅回路と非反転増幅回路に周波数特性に違いがあるらしいのですがそれがどういった違いなのかわかりません。わかる方いらっしゃいましたら教えてください。　http://okwave.jp/qa4078817.html

distea
質問者

お礼

たいへんわかりやすかったです。どうもありがとうございました。

その他の回答 (1)

  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.1

反転増幅回路の中で使われている増幅器単体の周波数特性がどうなっているか、を調べてみる必要があるかと思います。

  1. カテゴリ
  2. 学問・教育
  3. 自然科学
  4. 物理学

関連するQ&A

  • 非反転増幅回路の特性

    OPアンプを用いて、非反転増幅回路（５倍）をつくり、実験をしたら、次のような結果が得られました。 電圧に対する特性：電圧を上げていくと増幅率が下がる。 周波数に対する特性：周波数を上げていくと、２０kHzぐらいから入力電圧と出力電圧の波に位相のずれが生じ始め、５０kHzぐらいから増幅率が下がり始めた。 この結果から、高電圧、高周波数範囲では増幅器としての役割を果たさないということは解りましたが、なぜそうなるのかというところが解りません。わかるかた、どうか教えてください。

  • 反転増幅器の周波数特性

    反転増幅器の位相差の波形が遅れる理由はわかるのですが、 利得の値が下がる理由がわかりません。 どなたかわかる方はいらっしゃいませんか？ いらしたら回答の程よろしくお願い申し上げます。

  • 反転増幅回路と非反転増幅回路の周波数特性の違い

    ゲイン2倍の反転増幅回路及び非反転増幅回路に1Vp-pの入力正弦波100kHz～10MHzを入力したときの出力電圧を測定しています。（増幅回路にはオペアンプを使用） オペアンプの特性からゲイン通りの出力電圧が得られる上限の周波数を求めると約1.59(MHz)でした。そのため非反転増幅回路はその周波数付近でゲイン以下になり、10MHzに近づくにつれて入力電圧の約0.5倍に収束しました。一方反転増幅回路は1.59(MHz)よりも少し低い値からゲイン以下になり10MHzに近づくにつれて出力電圧は0(V)に収束するようになりました。 この反転増幅回路と非反転増幅回路の周波数特性の違いはどのような理論による違いによるものでしょうか？特に収束する電圧をどのような式で求められるかが気になります。ゲインの値の式が違うことと関係があるのでしょうか？

  • 負帰還と増幅率と遮断周波数の関係について

    反転増幅回路の特性を理解するために下のような回路を作って Rin＝1kΩ、Rfを1kΩ、5.1kΩ、10kΩと変えて実験を行いました。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Opampinverting.svg 増幅率はRin/Rfより、それぞれ１倍、５倍、１０倍になります。 遮断周波数は1kΩ=1.9MHz、5.1kΩ=500kHz、10kΩ=280kHzとなりました。 以上の結果から次のように考えました。 ・負帰還の量が多いと、増幅率が低くなり、帯域幅が広がる→利得は下がるが使用できる周波数帯域は広い回路となる ・負帰還の量が少ないと、増幅率が高くなり、帯域幅が狭くなる→利得は高くなるが使用できる周波数帯域は狭い回路となる 負帰還が増幅率と遮断周波数に関係していると考えたのですが特に関係はないのでしょうか？ 手元にある資料をいくつか読んでみましたが納得できませんでした。 アドバイスをよろしくお願い致します。

  • 反転増幅器の周波数特性

    追従可能な最大周波数、利得も位相差も周波数f=20kHz。 この双方の関係性を説明しろと言われたのですが、わからずに言葉が詰まってしまいました。 つまり、追従可能でない最大周波数の場合、利得と位相差の値に誤差が生じると思うのですが この2つの関係性については無知でした。 この双方の関係性についてどなたかご回答の程宜しくお願い申し上げます。

  • オペアンプの入出力特性について

    実験でオペアンプを用いて反転増幅器を製作しました。 －入力端子とオペアンプの－入力端子間の抵抗R1とフィードバック抵抗Rfの値をどちらも1[kΩ]にして 入力電圧Eiを50[kHz]及び100[kHz]の２条件の時、0[mV]～400[mV]まで変化させ、その時の結果を横軸入力電圧Ei、縦軸出力電圧Eoで表しました。 結果として、 ・50[kHz]　抵抗Rf=1[kΩ] 0[mV]～400[mV]変化させても、EoはEiの一倍、つまり等しい値で推移しました。 ・100[kHz]　抵抗Rf=1[kΩ] 50[kHz]時と重なるように、グラフは推移しました。 以上の事から、増幅度はR1/Rfで決まることが分かりました。 また今度はRfの値を20[kΩ]として上記の周波数、入力電圧Eiの条件で実験を行った結果は以下のようになりました。 ・50[kHz]　抵抗Rf=20[kΩ] 0～20[mV]程度では増幅度は約20倍でしたが、入力電圧が増加するにつれて、徐々に出力電圧Eoの増加は鈍くなり 最終的にEiをいくら増やしてもEoは3[V]以上あがらない、つまり飽和した状態となりました。 ・100[kHz]　抵抗Rf=20[kΩ] 50[kHz]と同じく、はじめは20倍の増幅度で、Eoは増加して行きましたが、最終的にEiをいくら上げてもEoは1.5[V]以上あがらない状態となりました。 以上の事から、周波数の変化によって出力電圧の飽和が起ることがわかります。 そこで教えていただきたいのは 1.なぜ周波数が高くなるほど、出力電圧の上限が引き下げられるのでしょうか。 2.Rfの値がR1と同じつまり増幅度1倍の時は飽和が起らないのでしょうか。 3.増幅度の設定(比Rf/R1)を上げると飽和が発生するのでしょうか。 文献で調べ原因ではないかと思っていることを以下に簡単にではありますが列記します。 ・出力信号の負帰還によって入力信号と位相が同位相となり"発振" ・スルーレート ご教示宜しくお願いします。

  • 周波数特性のグラフ

    OSCの出力を、10[mV]一定として、周波数を、15[Hz]から100[kHz]まで変化させたときの、出力電圧を測定し、電圧増幅度、電圧利得を求める。結果より、周波数特性のグラフを、片対数グラフに描き、帯域幅を求めなさい。周波数の目盛りは、1,1.5,2,3,5,7,10,15,20・・・とする。 をやって下さい。よろしくお願いします。

  • 周波数特性のグラフ

    OSCの出力を、10[mV]一定として、周波数を、15[Hz]から100[kHz]まで変化させたときの、出力電圧を測定し、電圧増幅度、電圧利得を見て、結果より、周波数特性のグラフを、片対数グラフに描き、帯域幅を求めなさい。周波数の目盛りは、1,1.5,2,3,5,7,10,15,20・・・とする。 というグラフを描く課題が出ました。まったくわからなくて困っています。教えてください。よろしくお願いします。

  • 遮断周波数の差の原因について教えてください

    下図のようなオペアンプを用いた反転増幅回路を作り、Rin＝1kΩ、Rfを1kΩ、5.1kΩ、10kΩと変えて実験を行いました。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Opampinverting.svg それぞれ遮断周波数は1kΩ=1.9MHz、5.1kΩ=500kHz、10kΩ=280kHzとなりました。 GB積はそれぞれ1.9×10^6、2.55×10^6、2.8×10^6となりました。 結果から帰還抵抗を大きくすると、増幅率があがり、GB積が増えたことがわかりました。 ３つの帰還抵抗に対する遮断周波数には差がありますが、特に1kΩの遮断周波数は他の２つの比べて大きいです。 この原因は「帰還抵抗Rfの抵抗値が低いと負帰還がかかりすぎてしまい、利得が下がるため、遮断周波数は高くなる。」ということでいいのでしょうか？ 教えて頂けると嬉しいです。 よろしくお願い致します。

  • OPアンプのゲインの下がり始める周波数について

    uA741を用いて図のような反転増幅回路を作製し、周波数特性を測りました。 挿入した抵抗値は以下のようにしました。 (1)Rs=Rf=10kΩ (2)Rs=Rf=100kΩ (3)Rs=Rf=1MΩ (4)Rs=Rf=10MΩ ゲインの下がり始める周波数は (1)、(2)のとき約100kHz (3)のとき約50kHz (4)のとき約10kHz となりました。 このように、挿入する抵抗によってゲインの下がり始める周波数が変わるのは何故でしょうか？ 回答お願いします。

注目のQ&A

カテゴリ

専門家に質問してみよう

職業から探して質問する

あなたにピッタリな商品が見つかる！ OKWAVEセレクト

質問する