電子回路Ⅰ 第13回 電子回路Ⅰ 14 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 負帰還増幅回路(3) ・並列帰還回路 ・負帰還増幅回路の安定性 電子回路Ⅰ 14 2 負帰還増幅回路 vi 増幅回路 Av vo 帰還回路 β 直列-並列帰還回路の場合 電子回路Ⅰ 14 3 負帰還の種類 負帰還の種類 ・直列-直列帰還 ・並列-直列帰還 ・直列-並列帰還 ・並列-並列帰還 電子回路Ⅰ 14 4 直列-直列帰還 io v 増幅回路 Av vi RL io vf 帰還回路 β v f = β × io 電子回路Ⅰ 14 5 並列-直列帰還 io i 増幅回路 Av ii RL if io 帰還回路 β i f = β × io 電子回路Ⅰ 14 6 直列-並列帰還 v 増幅回路 Av vf 帰還回路 β vo RL vi v f = β × vo 電子回路Ⅰ 14 7 並列-並列帰還 io i 増幅回路 Av ii vo RL if 帰還回路 β i f = β × vo 電子回路Ⅰ 14 8 負帰還と入出力インピーダンス ・直列-直列帰還 ・並列-直列帰還 Z in = Z i (1 + Av β ) Z in = Z i / (1 + Av β ) Z out = Z o (1 + Av β ) Z out = Z o (1 + Av β ) ・直列-並列帰還 ・並列-並列帰還 Z in = Z i (1 + Av β ) Z in = Z i / (1 + Av β ) Z out = Z o / (1 + Av β ) Z out = Z o / (1 + Av β ) 電子回路Ⅰ 14 9 並列帰還回路（1） RF RC RB vi VCC vo vf 並列-並列帰還 電子回路Ⅰ 14 10 並列帰還回路（2） RC2 RC1 Tr2 Tr1 vi vf VCC vo RF RE 直列-並列帰還 電子回路Ⅰ 14 11 並列帰還回路の解析（1） RC2 RC1 Tr2 Tr1 vi vf VCC vo RF RE 帰還率 β vf RE RE β= = ≈ vo RE + RF RF RF >> RE , RF >> RC 2 電子回路Ⅰ 14 12 並列帰還回路の解析（2） RC2 RC1 Tr2 Tr1 vi vf VCC vo RF RE Av1 Av 2 電子回路Ⅰ 14 Av = Av1 × Av 2 13 並列帰還回路の解析（3） Av = Av1 × Av 2 β= vf vo = Avf = RE R ≈ E RE + RF RF Av1 Av 2 1 + Av1 Av 2 β 1 RF ≈ ≈ β RE 直列-並列帰還の入出力インピーダンス Z in = Z i (1 + Av β ) Z out = Z o / (1 + Av β ) Zin = hie (1 + Av β ) 電子回路Ⅰ 14 14 直列-並列帰還回路の等価回路 ii Zi Zo + Av v - v vo RL vi vf + - β vo vi = v + v f = v + βvo v = ii Z i RL vo = Av v Z o + RL 電子回路Ⅰ 14 15 直列-並列帰還回路の入力インピーダンス vi = v + v f = v + βvo v = ii Z i RL vo = Av v Z o + RL vi v + βvo Z in = = ii ii ii Z i + βvo = ii RL ii Z i + β Av ii Z i Z o + RL = ii ⎛ ⎞ RL = Z i ⎜⎜1 + Av β ⎟⎟ ≅ Z i (1 + Av β ) ⎝ Z o + RL ⎠ 電子回路Ⅰ 14 RL >> Z o 16 直列-並列帰還回路の出力インピーダンス Zi Zo + Av v - v io vo + - + - v = − βvo vo = Av v + io Z o β vo vo Zo Zo = = io 1 + Av β 電子回路Ⅰ 14 17 直列-並列帰還回路の出力インピーダンス v = − βvo vo = Av v + io Z o vo = Av v + io Z o = − Av βvo + io Z o vo (1 + Av β ) = io Z o vo Zo Zo = = io 1 + Av β 電子回路Ⅰ 14 18 CR結合2段増幅回路（並列帰還） R2 Vin R4 C1 C3 R6 R8 R3 Vout VCC Tr2 Tr1 R1 C5 RL C2 R5 C4 R7 RE RF 電子回路Ⅰ 14 CF 19 CR結合2段増幅回路（並列帰還）の解析 R2 Vin R4 C1 C3 R6 R8 Vout VCC Tr2 Tr1 RL R5 R1 C5 R7 C4 RE RF 電子回路Ⅰ 14 20 負帰還回路の安定性 安定性が問題 → 位相補償 vin + - vi β vout Avf ( s) = Av(s) vout β(s) Av ( s) 1 ⎛ Av ( s) β ( s) ⎞ 1 ⎛ T ( s) ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ = 1 + Av ( s) β ( s) β ( s) ⎝ 1 + Av ( s) β ( s) ⎠ β ( s) ⎝ 1 + T ( s) ⎠ 電子回路Ⅰ 14 21 帰還増幅回路の周波数特性 vin Av(s) + vout - β(s) Avf ( s) = Av ( s) 1 ⎛ Av ( s) β ( s) ⎞ 1 ⎛ T ( s) ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ = 1 + Av ( s) β ( s) β ( s) ⎝ 1 + Av ( s) β ( s) ⎠ β ( s) ⎝ 1 + T ( s) ⎠ H ( s ) = a0 (s / z0 + 1)(s / z1 + 1)(s / z2 + 1) (s / p0 + 1)(s / p1 + 1)(s / p2 + 1) 電子回路Ⅰ 14 22 伝達関数と周波数特性 伝達関数と周波数特性 ・ 伝達関数 ・ ボード線図 ・ ゼロと極 ( s + z0 )(s + z1 ) (s + zm ) H (s) = , (s + p0 )(s + p1 )(s + pn ) s = jω 増幅回路の周波数特性 ・ 伝達関数 電子回路Ⅰ 14 23 伝達関数とボード線図 H (s) = (s + z0 )(s + z1 )(s + zm ) , (s + p0 )(s + p1 )(s + pn ) s = jω H (s) ω = 2πf ∠H (s) ω = 2πf 電子回路Ⅰ 14 24 伝達関数 H(s) とボード線図 H ( s) = (s + z0 )(s + z1 )(s + zm ) (s + p0 )(s + p1 )(s + pn ) H (s) ∠H (s) [dB] 零（zero）：傾き +6 dB/oct or +20 dB/dec 極（pole）：傾き -6 dB/oct or -20 dB/dec ω = 2πf ∠H (s) 零（zero）：位相角 +45度 極（pole）：位相角 -45度 ω = 2πf 電子回路Ⅰ 14 25 伝達関数 H(s) のボード線図 H ( s) = H (s) 1 s / p0 + 1 [dB] -3 dB |p0| ω = 2πf ∠H (s) ω = 2πf -45 -90 電子回路Ⅰ 14 26 周波数特性（2ポールシステム） H (s) a0 H (s) = (s / p0 + 1)(s / p1 + 1) [dB] 20 log a0 -20dB/dec |p0| |p1| ω = 2πf -40dB/dec ∠H (s) ω = 2πf -45 -90 -135 -180 電子回路Ⅰ 14 27 周波数特性（2ポールシステム） H (s) a0 H (s) = (s / p0 + 1)(s / p1 + 1) [dB] -20dB/dec 20 log a0 -40dB/dec |p0| |p1| ω = 2πf ∠H (s) ω = 2πf -45 -90 -135 -180 電子回路Ⅰ 14 28
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