積分回路の出力波形について

質問

積分回路に矩形波を入力すると三角波が出ます。その三角波の頂点がクロスオーバー歪によって波形が歪んでいます。このクロスオーバー歪が出る原理をオペアンプの内部の動作で教えてください。オペアンプの出力段はC級プッシュブルです。

回答No.2

noname#252164

よくわからないことがいろいろなのですが

１．　増幅回路がＣ級プッシュプルの場合、増幅に直線性はありません。
三角波を増幅するなら「Ｂ級」プッシュプルだと思うのですが。

２．　クロスオーバーひずみはプッシュプルをしたときにゼロクロス付近で発生するひずみのことを一般に指しますが、三角波の頂点で「クロスオーバーひずみが発生している」と判断した理由は何ですか？

なんとなく、オペアンプの入力が過大で、入力が電源電圧を超えたところで、出力がマイナス側に振られているとか、そんなことが思いつくのですが…。

回答No.1

mrclimber

こんにちは、回答になるか解りませんが昔アマチュア無線をやって居ました・・・、この程度のアドバイスでも良いでしょうか？

このときの積分回路とはアクティブな積分回路なのでしょうか？
スタティックな積分回路であればクロスオーバー歪みとかは出ないのではないでしょうか？

現在では多種にわたるプッシュプル出力オペアンプが出回っていると思います。
それらは全て複雑な回路を使いクロスオーバー歪みを軽減させる工夫をしています。
もし原理を理解しようとしたらオペアンプでは無く単純なプッシュプル回路で考察すると良いと思います。

Ａ、Ｂ、Ｃ級はその増幅回路のバイアス（信号波形のどこからを増幅させるか決める）電圧によって変わりますね？
信号波のゼロ電圧付近のバイアスを掛けて増幅するのがＢ級増幅ですね？
それより浅く増幅率の線形部分にバイアスを掛け歪みを最も少なくするのがＡ級増幅ですね？
Ｃ級増幅はバイアスをうんと深くし信号の一部分を増幅します。
そしてプッシュプル回路はこれらの信号の正負を別々に分け増幅し出力で合成してますね。
この合成の時にバイアスがゼロ電圧～それ以下の時増幅しなく（しにくく）なりますね？

本来低いバイアス点でも高いバイアス点でも同じ増幅率で歪み無く増幅するのが理想増幅器ですがそんなのは不可能ですね（自然界に特異点は無いですからね）。
この歪みを含んだ信号を合成して最終的に信号以外の発生歪みをクロスオーバー歪みというのではないでしょうか？
Ｃ級増幅回路はさらにバイアスが深いので信号の一部しか増幅していないのでより一層歪みを含んでいます。
しかし増幅器の電力利用率が良いのでシンプルに積分回路（パッシブ）を組める高周波回路で多く利用されて居るはずです。

文章で書くのは難しいですね。
是非シンプルな同じ増幅率のプッシュプル回路でバイアス点を変更しながら発生歪みについて考察してみて下さい。
その後それらの歪みを低減させる為にはどうすれば良いのかとＯＰアンプの等価回路を検討してみて下さい。
きっと見えてくると思います。

何をするにも好奇心を持って原理をしっかりと勉強しましょう。
しっかりした基礎の上には高層ビルをいくらでも積み重ねる事が出来ます。

ガンバ！