電子回路Ⅰ 第8回 電子回路Ⅰ 9 1 講義内容 1. 半導体素子（ダイオードとトランジスタ） 2. 基本回路 3. 増幅回路 小信号増幅回路(1) ・CR結合増幅回路 電子回路Ⅰ 9 2 増幅の原理 増幅度（利得） 信号源 増幅回路 負荷 電源 電子回路Ⅰ 9 3 増幅度と利得 ii io vi 増幅度 Av = 利得 増幅回路 vo RL vo i P vi ,Ai = o ,Ap = o = o o vi ii Pi vi ii Gv = 20 log vo i P ,Gi = 20 log o ,G p = 10 log o vi ii Pi 電子回路Ⅰ 9 4 大信号動作と小信号動作 IDS IDS VGS VGS 動作点（OP） 動作範囲 動作範囲 VDS 非線形動作 VDS 動作点のまわりの領域 非線形 → 線形近似 電子回路Ⅰ 9 5 大信号等価回路と小信号動作回路 大信号 非線形動作 小信号 動作点のまわりの領域 非線形 → 線形近似 小信号パラメータ 直流成分 ＋ 微小変化分 電子回路Ⅰ 9 6 トランジスタによる増幅回路 バイポーラトランジスタ回路 エミッタ接地回路 ベース接地回路 コレクタ接地回路 MOSトランジスタ回路 ソース接地回路 ゲート接地回路 ドレイン接地回路 電子回路Ⅰ 9 7 エミッタ接地回路とソース接地回路 RL RL vo C B vi VBB vo D VCC G E VDD S vi VB 電子回路Ⅰ 9 8 ベース接地回路とゲート接地回路 RL RL vo C B vo D G E vi S vi 電子回路Ⅰ 9 9 コレクタ接地回路とドレイン接地回路 C B vi VBB RL D VCC G E vi vo RL VDD S vo VB 電子回路Ⅰ 9 10 動作原理（エミッタ接地回路） IC RL IB I C + ic RL VO I B + ib C B VCC E VBB B vi VO + vo C VCC E VBB 直流回路 直流＋微小交流電圧 電子回路Ⅰ 9 11 負荷曲線と動作点 IC VCC RL 負荷線 傾き:− 1 RL 動作点（OP） 0 I BP VCC 電子回路Ⅰ 9 VCE 12 動作点の決定 IB 指数関数 ⎛ IB = AJ s ⎜⎜ e qV BE kT ⎝ ⎞ − 1⎟⎟ ⎠ VCC RL IC 負荷線 傾き:− 動作点（OP） IB 0 1 RL VBB VBE 0 VCC 電子回路Ⅰ 9 IB VCE 13 動作原理（ソース接地回路） I D + id ID RL RL VO D G D VDD S VB VO + vo G vi VDD S VB 直流回路 直流＋微小交流電圧 電子回路Ⅰ 9 14 負荷曲線と動作点 I DS VDD RL 負荷線 傾き:− 1 RL 動作点（OP） VGS ↑ I DBP VGS > 0 0 VDD 電子回路Ⅰ 9 VDS 15 動作点の決定 I DS I DS 2乗曲線 I DS = 1 W µ nCox (VGS − VTHN )2 2 L VDD RL 負荷線 傾き:− 1 RL 動作点（OP） ID VGS ↑ I DBP VTH 0 VGS 0 VDS VDD VB 電子回路Ⅰ 9 16 エミッタ接地増幅回路のバイアス IC RC IB C B VCC E VBB 電子回路Ⅰ 9 17 エミッタ接地回路のバイアス回路例（1） RC C C B RB RB IB RC C C VCC E B VCC E IB VBB 固定バイアス 2電源方式 電子回路Ⅰ 9 18 エミッタ接地回路のバイアス回路例（2） RC RB C RB IB C C B IB RC VCC C B E RA 自己バイアス RE VCC E CE 電流帰還バイアス 電子回路Ⅰ 9 19 固定バイアス回路の解析 RB IB RC IB = IC VCC − VBE RB VCC VBE I C = hFE I B = hFE 電子回路Ⅰ 9 VCC − VBE RB 20 自己バイアス回路の解析 VCE − VBE IB = RB RC RB IB IC VCE VBE VCC IE VCC − RC I E − VBE = RB VCC − RC I C − VBE ≈ RB I E ≈ IC I C ↑⇒ I B ↓⇒ I C ↓ 負帰還 （電圧帰還バイアス） 電子回路Ⅰ 9 21 電流帰還バイアス回路の解析 I A + IB VCC = RB (I A + I B ) + RA I A I A >>10× I B RB IB VB RA VCC VE VBE IA RE VCC ≈ RB I A + RA I A = I A (RA + RB ) IC RC CE VCC IA = RA + RB RA VB = RA I A ≈ VCC RA + RB VBE = VB − VE = VB − RE I E I C ↑⇒ I E ↑⇒ I B ↓⇒ I C ↓ 負帰還 （電流帰還バイアス） 電子回路Ⅰ 9 22 バイアス回路の安定度の比較 固定バイアス回路 温度変化に対する安定度がわるい 自己バイアス回路 安定度がよい 利得が減少 電流帰還バイアス回路 安定度がよい 一般によく使われる ※ いずれも入力インピーダンスの低下に注意が必要 電子回路Ⅰ 9 23 FETのバイアス JFETのバイアス デプレション型FET 固定バイアス回路 自己バイアス回路 MOSFETのバイアス 電子回路Ⅰ 9 24 JFETのバイアス回路 デプレション型FET ノーマリオン （Normally ON） ID ID I DSS RD C 動作点（OP） I DP G VGS VP VGG D RG VDD S VGS 0 VGG 固定バイアス 電子回路Ⅰ 9 25 JFETのバイアス回路 ID VGS = −VS = RS I D RD C D G RG VDD S RS = − VGS RS ID VGS I DP 自己バイアス 電子回路Ⅰ 9 26 JFETのバイアス回路 R1 VGS = VG − VS = ID RD R2 VDD − RS I D R1 + R2 D G R2 VDD S VGS RS ID 電子回路Ⅰ 9 27 MOSFETのバイアス回路 エンハンスメント型FET ノーマリオフ （Normally OFF） VGS ID R2 = VDD R1 + R2 2乗曲線 I DS = 1 W µ nCox (VGS − VTHN )2 2 L R1 C D 動作点（OP） G I DSP VTH 0 VGS R2 ID RD VDD S VGS VGSP 電子回路Ⅰ 9 28 MOSFETのバイアス回路 R1 ID RD R1 D G R2 VGS = D VDD R2 R2 VDD R1 + R2 VDD G S VGS ID RD VGS RS VGS = VG − VS = 電子回路Ⅰ 9 S CE R2 VDD − RS I D R1 + R2 29 トランジスタによる増幅回路 バイポーラトランジスタ回路 エミッタ接地回路 ベース接地回路 コレクタ接地回路 MOSトランジスタ回路 ソース接地回路 ゲート接地回路 ドレイン接地回路 通常、 トランジスタ1個（1石）の増幅回路では 十分な利得を得ることが困難 多段増幅 電子回路Ⅰ 9 30 多段増幅回路 vi 増幅回路 v1 増幅回路 v2 増幅回路 v3 RL 相互に影響を及ぼしあう 相互に影響を及ぼしあう 電子回路Ⅰ 9 31 エミッタ接地増幅回路の多段接続 Av 2 Av1 RB1 RC1 RB2 RC2 Vo1 Vi1 RA1 Vo2 VCC RE1 CE1 Vi2 RA2 VCC RE2 CE2 Av _ total = Av1 × Av 2 電子回路Ⅰ 9 32 エミッタ接地増幅回路の多段接続 RB1 RC1 RB2 RC2 Vo1 Vi1 RA1 Vo2 Vi2 RE1 第一段 CE1 VCC RA2 RE2 CE2 第二段 電子回路Ⅰ 9 33 CR結合増幅回路 RB RC C2 vo C1 vi VCC RA Ri RE 電子回路Ⅰ 9 CE 34 CR結合増幅回路（直流回路） RB RC C2 vo C1 vi VCC RA Ri RE 電子回路Ⅰ 9 CE 35 CR結合増幅回路（直流等価回路） I A + IB RB RC IC VC IB VB RA VE VCC VBE IA RE 電子回路Ⅰ 9 36 CR結合増幅回路（交流回路） RB RC vo vi RA Ri RE 電子回路Ⅰ 9 37 CR結合増幅回路（交流等価回路） vo vi RA RB RC 電子回路Ⅰ 9 Ri RL 38 hパラメータによる小信号等価回路 ii io vi vo 増幅回路 RL hre ≅ 0 1 / hoe >> RL ii vi hie hre vo ii io h feii 1 / hoe vo vi 電子回路Ⅰ 9 io hie vo h feii 39 エミッタ接地回路 増幅度（利得） I C + io 入力インピーダンス I B + ii B vi ii vi C vo RL E io hie hre vo 出力インピーダンス h feii 電子回路Ⅰ 9 1 / hoe vo 40 エミッタ接地回路の小信号等価回路 入力インピーダンス ii vi 出力インピーダンス io hie hre vo h feii hre ≅ 0 ii vi vo 1 / hoe RL 1 / hoe >> RL io hie h feii 電子回路Ⅰ 9 1 / hoe vo RL 41 エミッタ接地回路の電圧増幅度 増幅度 ii vi io hie h feii 1 / hoe vo RL 1 / hoe >> RL vo RLio RL h feii h fe Av = = = = RL vi vi hieii hie 電子回路Ⅰ 9 42 CR結合増幅回路の増幅度 vo vi RA RB RC Ri RL h fe h fe ⎛ RC Ri ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ Av = RL = hie hie ⎝ RC + Ri ⎠ 電子回路Ⅰ 9 43 CR結合増幅回路の周波数特性 Av 0 fCL fCH 電子回路Ⅰ 9 f 44
© Copyright 2024 ExpyDoc
