ローパスフィルターの場所

質問

現在フォトダイオードからの電流をI.V.変換し増幅させようと考えています。この際にローパスフィルタを入れようと考えているのですが、増幅器の前後どちらにローパスフィルタを入れようか迷っています。どなたかアドバイスを頂けたら幸いです。

回答No.4

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.1 です。
>10MΩの帰還抵抗を用いてOPアンプでI.V.変換を行い・・・・
この場合のローパスフィルタ(LPF）を入れる目的は違いますので、増幅段自身に高域補正のC追加で発振防止回路部品追加は定石です。
波形合成の処理でIM歪みが生じる場合などでは後段にLPFを挿入して帯域制限を行います。
ただ発振している回路の出力波形をLPFで減衰させるためのLPF挿入は問題解決になりません。
　発振している回路は不安定動作で、消費電流増加による異常発熱や波形歪みを生じ最悪は故障します。

考え方としては、
１．不要な信号成分が入力信号にある場合はLPFで除去・制限して信号処理します。
２．各増幅段で生じる目的外成分は各段で考慮して処理する。（帰還側に低Cを付けるのも定石））
３．一段で無理な増幅は行わないでレベル配分を考慮する・・・等

『10MΩの帰還抵抗』はOP_AMPのOPEN_LOOPゲインに近いので、簡単に発振すると判断します。
帰還抵抗は1MΩ程度に制限し、No.2 さんの紹介URLを参考にされれば宜しいでしよう。

また、入力信号と使用OP_AMP回路、出力信号の仕様を提示されれば別途解説しますが・・・・

回答No.3

electron11

10MΩの帰還抵抗を用いてOPアンプでI.V.変換　且つ　50kHz以上は必要ない　ですか？

10MΩの帰還抵抗では超高速OPアンプ＆高速フォトダイオードでも50kHz取れるかどうか怪しい気がします

10MΩの帰還抵抗は1MΩにしても難しそうな気がしますけれど
50kHz取れるように帰還抵抗を決めた上　足りない利得を追加OPアンプで総合利得を得る事になるのでは？

ですからローパスフィルタ追加する余裕は無いのでは？　と思う次第ですがあくまでも参考に。

補足

確かに、カットオフ周波数は2.6kHz程度しかありません。
ただ、何故か5MHzの発振があり、それを無理矢理フィルタリングしています。
位相余裕を確保するためのコンデンサと電源のところにパスコンもいれているのですが。
よって、ローパスを入れました。

回答No.2

gn_drive

普通のフォトダイオードのIV変換はFETかOPアンプ入力に直接入れてインピーダンス変換してから増幅調整した方が無難です。

量産設計でなく１品ものなら、コスト気にしないでしょうから、OPアンプは２個入り、４個入りがあるので、初段で飽和しない程度に増幅し、次段のOPアンプとの中間で、HPFを入れてバイアス調整をして、次段のOPアンプのフィードバックにコンデンサを入れフィルタリングすれば、任意の周波数帯域で光信号の増幅が出来ます。下のURLの回路ならR5のところをCRのHPFに変え、RFに並列してコンデンサを入れます。

http://www.spacelan.ne.jp/~m-yana/micro/hard/sensor/sensor.htm

でもどうしても１段でやりたいなら、OPアンプの前段に入れ、同時にOPアンプのフィードバックにコンデンサ入れて増幅した方が無難です。

補足

今10MΩの帰還抵抗を用いてOPアンプでI.V.変換を行い、増幅させようと考えています。

すみません、別に交流信号ではないので、周波数帯域にはこだわらないのですが、
その場合でもインピーダンス変換は必要でしょうか？
50kHz以上は必要ないと考えています。

とくに一段にしようとは考えていません。

返事して頂けると幸いです。

回答No.1

KEN_2

>増幅器の前後どちらにローパスフィルタを入れようか迷っています。

基本は増幅器の前に入れて目的外の成分を除去してから増幅するのが定石です。
目的外の成分を増幅してから、フィルタしても増幅器の段階で発生した歪み成分が信号を劣化させます。

補足

なるほど。その通りですね。
とある論文では最後にローパスが入っていたので迷っていました。
ありがとうございます。