オペアンプゲインについて

オペアンプゲインについて質問があります。
初心者の質問で恐縮ですが、ゲインは高い方がいいとされるのでしょうか?
例えばアンプで定電流回路を組んだ場合、周波数特性はオープンループ(オペアンプ裸のゲイン)の周波数特性となると理解していますが、ゲインは0dB以上あればよく、ゲイン20dBでも10dBでも性能としては同じでしょうか?

No.1 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2017/08/04 00:54

性能というのは周波数特性のことですね。

周波数特性は帯域幅(GB積)が大きく関係します。この値は周波数を高くしていったときに利得が 0dB(1倍) になる周波数を言います。BW(帯域幅)とも言います。
OP-AMPの周波数特性は基本的に周波数に逆比例して低下し、BWの周波数で1倍になるので、ゲイン10倍で使うとBWの1/10の周波数までしか使えません。
つまり　閉ループゲイン×周波数＝BW　になるので、希望の帯域幅と閉ループゲインから必要なBW値がわかります。
例えば、最大周波数 1MHz、閉ループゲイン20倍で使うのなら　1MHz×20倍＝20MHz　ですから20MHz以上のBW値を持つOP-AMPを使わねばならないということです。

裸利得は大きいものの方がよいのですが、その理由は閉ループゲインが正確に出るためです。
閉ループゲインは入力に接続する抵抗と帰還抵抗の比で決まりますが、裸利得が小さいと計算値よりゲインは小さくなります。
しかし裸利得の大きいものは発振(寄生振動)するなど扱いにくいので無理をしない方が良いでしょう。最初からあまり高利得、広帯域を目指さない方がいいですよ。

No.2 回答者： bogen555 回答日時： 2017/08/09 18:20

> 周波数特性はオープンループ(オペアンプ裸のゲイン)の周波数特性となると理解していますが、・・・

理解した根拠は何でしょうか？
定電流回路と言っても各種ありますが、オペアンプ1個の簡単な回路がここの一等下にあります。
「電圧電流変換回路」
https://blogs.yahoo.co.jp/susanoo2001_hero/56608 …
オペアンプの周波数特性は電圧ゲインで表されていて、定電流回路のような（出力電流）÷（入力電圧）すなわち「伝達アドミタンス」では表されていません。
初心者がいきなり、「伝達アドミタンス」を云々してもちょっと難しいのではないでしょうか？
電圧ゲインに直せば、図の記号でV4/V1となります。
例えば、V1=10VでIL=10mAの定電流回路を組み、負荷を1kΩとすれば、電圧ゲインは1倍(0dB)となります。
ここで、V1=1mVとすればIL=1μAとなり、負荷を10MΩとすればV4=10Vだから、電圧ゲインは1万倍(60dB)となります。
このときオペアンプ裸のゲインが0dBだとすると、この回路が真っ当に動くと考える人はいるんでしょうか？
オペアンプの後にトランジスタやFETを付けた定電流回路もありますが、初心者が解析できるまでには、長～い時間が必要でしょう。
とゆうことで、最初は、電圧入力・電圧出力の電圧アンプから始めた方がわかり安いです。
基本的にオペアンプ回路の特性は、負帰還量で決定されますから、負帰還回路の勉強を薦めます。この本の「第6章 負帰還をかけて使う」が負帰還回路の説明としてはわかり安いと思います。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37481.htm

No.3 回答者： ngkdddjkk 回答日時： 2017/08/10 23:39

測定系のオペアンプの合成ノイズフィギュアは、初段のゲインが大きければ初段OPアンプのノイズフィギュアで決定されるからです。

ノイズフィギュアは熱雑音と帯域幅の積です。