質問: オペアンプの位相補償 オペアンプの発振をさせない為の位相補償の考え方について調べています。当カテゴリーで調べたところ『opアンプなどの広帯域、高利得の増幅回路では、帰還をかけて使用するが、増幅回路自体の位相が180度をこすと、帰還回路から正帰還される為に発振してしまう。このため、適正な利得周波数特性を保つため、回路の一部に補償回路を設けて位相をコントロールして、発振を防止し、安定動作をさせている。』と記載されていました。同じ様な内容は他の文献、ウェブサイト等で見聞きしていましたが、殆ど理解は出来ていません。ボード線図で考えるとわかりやすいとも聞きますがいまいちわかりません。どなたか詳しい方、基本的な考え方からわかりやすく教えて頂けないでしょうか?
回答: オペアンプに限らず負帰還のシステムでは発振はつきものです。 発振をさせないで安定に増幅させるにはそれなりの技術が必要です。 そこで、位相補償のしくみを理解したいとお考えなのだと思いますが、 それはこのような文章主体の環境ではちょっと難しいですね。 完全に理解するには相当悩む覚悟が必要です。(おどかしてすみません) そもそも発振が起こる条件にナイキストの発振条件というのがあります。 この条件を満たさないようにすれば発振は防げます。 帰還ループ内一巡の位相(移相)を180度にならないようにし、ループ ゲインを1以下にすれば良いだけのことなのですが、これをどうやって 実現するかが、なかなか難解です。 ゲインを下げようとすると位相が遅れる。 位相遅れを生じないようにするとゲインが下がらない。 ではどうすれば良いのか、というあたりがポイントです。 実は、ゲインを下げても位相がある程度以上遅れないようにできる のです。位相遅れは0ではありませんが、-90度のままゲインだけが どんどん下がっていくという回路があります。 これを使うと、位相が回って発振しそうな周波数では、ゲインが1以下に なって発振条件を満たさない、となり発振を防止できます。一般的な opアンプはほとんどこの方法で発振を防止しています。 詳細はやはりボーデ線図などを見ながら何度も何度も何度も考えて 理解してください。 これをマスターしている人は実はそう多くありません。 きちんと理解してある程度経験を積めば、この知識は相当価値ある ものになります。 負帰還は電気の世界以外にも非常に多く見ることができます。 車を運転するのも、鉛筆で何かをなぞるのも、ガソリンの価格だって ある意味負帰還で決まります。金融市場も正に負帰還です。 (サイバネティックスという学問を参照してみてください) 車やバイクのレースでは帰還スピードが遅くて発振してしまいクラッシュ するシーンが見られます。 難解な勉強が必要かもしれませんが、概念自体が難解なのではないので 頑張ればマスターできます。挑戦してみてください。 (ちょっとおどかしすぎかな)