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回路の素101 005 アンプ:非反転アンプ

回路の素101 005 アンプ:非反転アンプ

2個の抵抗でゲインが決まる
ゲインは1倍以上

回路図作成

  • 基本的な構成
  • 容量性負荷がある場合
  • 位相補償回路を追加1
  • 位相補償回路を追加2

周波数特性の確認

4種類の回路の周波数特性をシミュレートする

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from PyLTSpice import RawRead

LTR = RawRead('PrimaryCircuit1-005.raw')

fig = plt.figure(figsize=(8, 4))
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1)
ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2, sharex=ax1)

freq  = np.abs(LTR.get_trace('frequency').get_wave(0))
for i in range(1, 5):
    Vout  = LTR.get_trace("V(vout%d)" % i).get_wave(0)
    ax1.plot(freq, 20*np.log10(np.abs(Vout)),    label='Vout%d' % i)
    ax2.plot(freq, np.angle(Vout) / np.pi * 180, label='Vout%d' % i)

ax1.legend(fontsize=9); ax1.grid()
ax1.set_xlabel("[Hz]"); ax1.set_ylabel("Gain[dB]")
ax1.set_xscale('log')
ax1.set_ylim(10, 25)
ax1.set_xlim(1e0, 10e6)

ax2.legend(fontsize=9); ax2.grid()
ax2.set_xlabel("[Hz]"); ax2.set_ylabel("Phase[deg]")
ax2.set_xscale('log')

fig.tight_layout()

fig.savefig('PrimaryCircuit1-005_Graph1.png')

ゲインは4回路とも、下記のように求まる

 A_v = 1 + \frac{R_F}{R_S} = 1 + \frac{100k}{11k} = 10.09

容量性負荷でゲインが上がって不安定な方向になっている
位相補償回路で、カットオフ周波数が下がって、安定性が増す

位相補償回路のカットオフ周波数は、RFとCから下記のように求まる

print('fc3 = %7.1fkHz' % (1.0 / (2.0 * 3.14 * 100e3 * 33e-12) / 1000))
print('fc4 = %7.1fkHz' % (1.0 / (2.0 * 3.14 * 100e3 * 22e-12) / 1000))
fc3 =    48.3kHz
fc4 =    72.4kHz

参考文献

この記事は以下の書籍を参考にしましたが、
私の拙い知識で書いておりますので、誤り等ありましたらご指摘ください