負帰還をかけた増幅器の周波数特性

この場合の裸利得は

A_v=A_dc/(1+if/f_c)=GB/(if+f_c)

になります。ここでA_dcは直流ゲイン、fは周波数、f_cは遮断周波数です。 非反転アンプになるように負帰還をかけるた場合、

$$G=A_v/(1+\frac{R_1}{R_1+R_2}A_v)$$

ですから

$$G=A_dc/(1+\frac{R_1}{R_1+R_2}A_dc) \times 1/ (1+if/f_c')$$

$$f_c'=f_c(1+\frac{R_1}{R_1+R_2}A_dc))$$

で負帰還によってゲインを低下させた分だけ高周波特性が延びていくことになります。 また、 G(f=0)f_c'=A_dcf_cとどう使ってもＧＢ積は一定になることも分かります。 反転増幅器の場合も同様に $f_c'=f_c(1+\frac{R_2}{R_1+R_2}A_dc))$で $G(f=0)f_c'=R_2/(R_1+R_2)\times A_{dc}f_c$です。

いいことずくめのように見えますが、 $f\sim f_c'$での負帰還量はどうなっているのでしょう。 裸のゲインは

A_v=A_dc/(1+if/f_c)

で、f>>f_cで位相は90度まわり、振幅は $\sim A_{dc}f_c/f$です。 帰還後の振幅は正相増幅の場合の振幅もほぼ、

$$G\sim\frac{R_1}{R_1+R_2} \times f_c'/f \sim =A_{dc}/(1+if/f_c)$$

になります。位相の回りがからまってむずかしいですがほぼ帰還がなくなって いることがわかります。 従ってこの点では負帰還のよいところはすべて消失します。すなわち歪みも量は増え 増幅度の安定化も効かないことになります。今裸のゲインが6dB/octと考えているので これでも発振しませんが、普通の増幅器ではこの辺りの処理がむずかしく発振する おおきな要因になります。従って広帯域の増幅器は発振しやすいものです。 発振をとめるにはポイントにコンデンサー一発、で済むことが多いです。 結局 $f\sim f_c'$あたりでの位相関係をきれいにしてやるわけです。 帯域をあまり制限してしまわないように入れるのがポイントになります。