オペアンプのクロスオーバー周波数とは

この記事ではオペアンプの『クロスオーバー周波数』について

などを図を用いて分かりやすく説明しています。

クロスオーバー周波数とは

クロスオーバー周波数(Crossover Frequency)とは、オペアンプのオープンループゲインがA_O、帰還率がβである負帰還回路において、ループゲイン|A_Oβ|が1(=0dB)となる周波数のことです。記号ではf_Cで表すことが多いです。クロスオーバー周波数f_Cにおいて、位相遅れが180度以上あると、回路は発振してしまいます。
ちなみに、オペアンプのオープンループゲインがA_Oが1(=0dB)となる周波数はユニティゲイン周波数f_Tと呼ばれています。間違いやすいので注意してください。

呼び方は様々あります

ループゲイン| A_Oβ|が1(=0dB)の時の周波数を厳密にゲインクロスオーバー周波数、位相が-180度の時の周波数を位相クロスオーバー周波数と呼んでいることもあります。単にクロスオーバー周波数と書いてあったら、ループゲイン| A_Oβ|が1(=0dB)になるときのゲインクロスオーバー周波数のことを指します。

回路の応答性について

上にボード線図を示します。クロスオーバー周波数f_Cが大きいと、回路の応答性が良く、小さいと電源の応答性が悪くなります。クロスオーバー周波数f_Cと位相余裕はトレードオフの関係となっています。

クロスオーバー周波数が小さい場合

位相余裕は大きくなります。しかし、ループゲインが下がるので、回路の応答性は悪くなります。

クロスオーバー周波数が大きい場合

位相余裕が小さくなります。しかし、ループゲインが上がるので、回路の応答性は良くなります。位相余裕がなくなることで発振する可能性があります。