電子回路Ⅰ 第1回(2006/10/16)

電子回路Ⅰ 第６回(2007/11/19)
小信号動作量
トランジスタ回路の接地形式
今日の内容

小信号動作量
トランジスタ回路の接地形式
 ベース接地
 エミッタ接地
 コレクタ接地
 各接地形式の特徴

増幅器の特性を現す諸量
増幅器（回路）
入力
中身は何でも良い
出力
ある回路に電気信号を入力して、その結果得られる出力を利用
するとき、何がわかれば入力側（前段）、出力側（後段）の設計が
できるか？
一般的に考えると
入力電源
わかっているもの
入力側
・内部抵抗（r）
・電源電圧（v0）
増幅器
出力（負荷）
出力側
・負荷抵抗（RL）
v1, i1, v2, i2はどのようにして決まるか？
入力で必要な情報
(入力インピーダンス）
i1 
v0
r  Zi
v1 
Zi
v0
r  Zi
i1 がわかればv1がわかる
v1 がわかればi1がわかる
v1  i1Zi
v1
Z i  ：入力インピーダン
ス
i1
Zi
（RLを
含む）
出力側で必要な情報
（出力インピーダンス）
入力インピーダンスと同様に
Zo  
v2
：出力インピーダン
ス
i2
Zo
マイナスに注意（i2の向きが逆なので）
小信号動作量
v1
Z i  ：入力インピーダン
ス
i1
v2
Z i   ：出力インピーダン
ス
i2
Av 
v2
：電圧利得
v1
i2
Ai  ：電流利得
i1
v2i2
Ap 
：電力利得
v1i1
接地形式
トランジスタは3端子デバイス
2端子対回路として利用すると、共通端子の取り方は3通り
B
E
C
B
E
C
B
ベース接地
E
エミッタ接地
それぞれの接地方法で、動作量が異なる
C
コレクタ接地
ベース接地
直流分をカットするためのコンデンサ（結合コンデンサ）
負荷
ベース接地の
等価回路
C1, C2は交流に対してはインピーダ
ンスが低いので短絡とみなす
バイアス電源VEE, VCCは交流信号増
幅に関係ないのでゼロとする（短絡）
rcはダイオードの逆バイアス特性に
起因するため大きいので、無限大と
する（オープン）
他の接地形式でも同様
ベース接地の動作量（１）
v1  reie  rbib
ib  ie  ic  (1   )ie より、
v1 reie  rbib reie  rb (1   )ie
Z ib  

 re  rb (1   )
ie
ie
ie
ベース接地の動作量（２）
v2 ic RL ie RL
Av  

v1
v1
v1

RL
Z ib

RL
re  rb (1   )
ic ie
Ai  

ie
ie
v2ic
 2 RL
Ap 
 Av Ai 
v1ie
re  (1   )rb
v0  0のとき
ic  ie  0より
Z ob  
エミッタ接地
結合コンデンサ
バイアス用
抵抗
負荷
バイパスコンデンサ
交流信号に対して
エミッタを接地
電流帰還
バイアス用
抵抗
エミッタ接地の
等価回路
ベース接地と同等に考える
・コンデンサは短絡
・バイアス電源は短絡
・rcは無限大
R1, R2は並列
エミッタ接地の動作量（１）
v1  rbib  reie
ie  ib  ic  (1   )ib より、
v1 rbib  reie rbib  re (1   )ib
Z ie  

 rb  re (1   )
ib
ib
ib
エミッタ接地の動作量（２）
v2 ic RL  ib RL
Av  

v1
v1
v1

RL
Z ie

RL
rb  re (1   )
ic  ib
Ai  
 
ib
ib
反転増幅
（インバーター）
v2ic
 RL
Ap 
 Av Ai 
v1ib
rb  (1   )re
2
v0  0のとき
ic   ie  0より
Z oe  
コレクタ接地
結合コンデンサ
バイアス用
抵抗
負荷
エミッタ電流で負
荷を駆動
（エミッタフォロワ）
コレクタ接地の
等価回路
エミッタ接地と同様の考え方
ベース接地と同等に考える
・コンデンサは短絡
・バイアス電源は短絡
・rcは無限大
R1, R2は並列
コレクタ接地の動作量（１）
v1  rbib  re  RL ie
ie  ib  ic  (1   )ib より、
Z ie 
v1 rbib  reie rbib  re  RL (1   )ib


 rb  re  RL (1   )
ib
ib
ib
コレクタ接地の動作量（２）
v2 ie RL 1   ib RL
Av  

v1
v1
v1

1   RL

Z ie

1   RL

rb  (1   )re  RL 
ie 1   ib
Ai  
 1 
ib
ib

v2ic
1    RL
Ap 
 Av Ai 
v1ib
rb  (1   )re  RL 
2
コレクタ接地の動作量（３）
v  reie  rb  R0 ib
ie  ib  ib  1   ib
ただし　R0  r // R1 // R2
 reie  rb  R0 ib
v
Z oc 

 ie
 ie
 reie  rb  R0 ie / 1   

 ie

rb  R0 
 re 
1   
ie
各接地形式の動作量
ベース接地
Zi
Av
Ai
Zo
エミッタ接地
コレクタ接地
re  1   rb
rb  1   re
rb  1   re  RL 
RL
re  1   rb
 RL
rb  1   re
1   RL
rb  1   re  RL 

1 

re  1   rb  R0 


各接地形式の特徴
ベース接地
低入力インピーダンス、高出力インピーダンス
エミッタ接地
中入力インピーダンス、中出力インピーダンス、一般的
コレクタ接地
高入力インピーダンス、低出力インピーダンス、インピーダンス変換向き

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