積分器、微分器の振動について

質問

積分器、微分器の出力波形が、積分器は三角波の上の頂点が振動し、下の頂点は潰れて平らになってしまいました。微分器は出力された矩形波の端が振動してしまいます。なぜこのようになってしまったのでしょうか？教えてください。

回答No.4

info22

高い周波数成分で浮遊容量や基板の端子間結合で正帰還がかかる場合があります。回路図に描けない結合で回路の組み方により結合が発生します。
位相補償を行って高い周波数で出力が入力端子に結合してループゲインが1に近づくとその周波数で振動が発生します。
その正帰還ループ利得を1より小さめにすれば振動が起こりません。
±電源電圧とアースの間に入れるコンデンサ（0.1μFのマイラーコンやタンタルコン）の足のリード線をできるだけ短くしないとL（インダクタンス）が発生して振動が発生する可能性もあります。

より詳細については、回路の構成の実際は経験やノウハウがあって一概に説明が困難な面があります。下記URLや過去の質問にあるような、実際のオペアンプ回路の回路図に現れない回路部品の使い方について、実用的なオペアンプ回路（CQ出版発行の本や雑誌）をお読みになると良いかも知れません。

http://ocw.osaka-u.ac.jp/contents/21/ic_devices_09.pdf
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%9A%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%97
http://question.excite.co.jp/qa2892204.html?ans_count_asc=1

回答No.3

Denkigishi

＞頂点の振動について、なにかわかることがあれば・・・
先の回答でそのことを説明しましたが、理解出来ませんでしたか。もう少し丁寧に書き直します。
アナログ回路に使う直流電源はとても重要です。最近はスイッチングサプライ方式の電源が安価に入手できますが、あれはデジタル回路用で、アナログ回路には使えません。もし使うと、微小な所で波形に振動が出たり、電圧値が狂ったりします。
今回の振動の原因がそれかどうかは、部外者には分かりませんので、振動の周期を電源のリップルと比較してご判断ください。
もし、ハードがらみでより明確な意見を求められるのであれば、使っておられる装置について詳しく説明してください。

回答No.2

info22

頂点が潰れるのはオペアンプの±電源電圧の範囲まで出力の振幅範囲を使うからです。電源の8割程度の出力電圧波形に収まるような使い方をして下さい。
また、積分や微分器に使用するコンデンサーは無極性タイプのものを使ってください。

矩形波や三角波の頂点での振動は発信気味になるからで、オペアンプに振動周波数で正帰還がかかり気味になるからでオペアンプの正負電源に入れるコンデンサーのリード線を短くしたり、オペアンプの＋や－の入力端子に正帰還が架からないように配線に注意して回路を組んだり、位相補償回路で発信気味にならないようにしたりして振動を防ぎます。振動はオオペアンプとその周辺回路を注意深く配線すれば防ぐことができると思います。

お礼

発信気味になるとはどういうことでしょうか？あまり詳しくないのでわかりやすく教えていただけると助かります。

回答No.1

Denkigishi

オペアンプなどで構成されたものと仮定し、かつ、現場を見ていないので全くの推論です。
（１）電源にスイッチングサプライ式のものを使っていたら、小さなリップルが残っていて、それが振動の原因になる。シンクロスコープで振動の周期を比較すれば黒白がつきます。もしその場合は、ドロッパー式あるいは蓄電池に交換する。
（２）入力信号の周期が長すぎて、積分値が電源電圧まで上昇して飽和している。

お礼

回答ありがとうございます。
オペアンプで構成した積分器を使いました。
頂点の振動について、なにかわかることがあれば教えていただけると助かります。