オペアンプはどの周波数まで使用できますか？

高い周波数での利用に対しては、スルーレートと遮断周波数(ユニティーゲイン)の２つの要素を考える必要があります。

• スルーレート　SR：

立ち上がり/立ち下がりに対する応答性能図-3に示すように、理想方形波 (立ち上がりの早い方形波) をオペアンプに入力しても出力波形は理想方形波にはなりません。
出力波形が1μsecに変化する電圧をスルーレートと呼びます。
図-3を見てわかるように、適切なスルーレートの製品を選択しないと方形波は台形になり、正弦波は三角波となります。

• 遮断周波数 fT：
  

開ループ利得（オープンループゲイン）がユニティーゲイン（0dB）となる周波数

図-2に示すように遮断周波数が高い製品は同じ閉ループ利得（クローズドループゲイン）で帯域幅を広くとることができます。

スルーレートが不足すると波形の形が変わり、歪が悪くなります。
出力できる最大の周波数 f_max をスルーレートから求めます。


簡単に説明するため、まずユニティーゲインで使用する場合を想定して説明します。
スルーレート（SR）は以下の式で表されます。
SR = ΔV_o / Δ_tr   or   ΔV_o/ Δ_tf

出力信号を微分した最大値がこのSRより高くなると波形歪が生じます。
従って、入力される振幅Aの正弦波を　V_in = V_out = Asinωtとすると、入力信号の振幅の変化（微分値）の最大値がスルーレート以下であれば波形は歪まないことになります。
入力信号の微分値はdV_out / dt = Aωcosωt　ですので最大値は Aω になります。
従って、振幅Aのときの理論的に歪まない最大周波数 f_maxは

SR = Aω　＝2πf_maxA
f_max = SR / 2πA

ユニティゲイン以外で使用する場合、増幅回路の電圧ゲインをAv倍とすると、
Vo＝Av x Vinになります。
ユニティゲインのときと同様に考えると

dVout / dt = A_vAω cosωt
SR = A_vAω = A_vA2πfmax
f_max = SR / 2πAA_v

実際の設計時には、必要になる周波数に対し余裕を持った最大周波数とする必要があります。