Transcript 第8回
電子回路Ⅰ 第8回(2008/12/8)
RC結合増幅回路
トランジスタの高周波特性
ダーリントン接続、カレントミラー回路
今日の内容
RC結合増幅回路
コンデンサを入れる理由
利得の周波数特性
トランジスタの高周波特性
高周波等価回路
ミラー効果
組み合わせ回路
増幅器の縦続接続
一段の増幅器(回路)で所望の増幅(利得)ができない場合、
増幅器を多段に接続して使用する
全体としての利得
A Av1 Av 2 Av3
縦続接続の例
1段目
(エミッタ接地)
2段目
(コレクタ接地)
縦続接続に用いるコンデンサ
(結合コンデンサ)
各点の電圧波形
v1
t
RL
C2
RA
v2
C1
v3
バイアス
t
VCEQ
v4
v2
v1
RB
t
t
B
C
E
RE
v3
v4
VCC
バイパスコンデンサ
REは動作点を安定化させるための抵抗
RL
IC S1I CBO S2VBE S3hFE
I
hFE RA RB
S1 C 1
ICBO
RA RB RA RB RE 1 hFE
I
hFE RA RB
S2 C
VBE
RA RB RA RB RE 1 hFE
I
1
S3 C
hFE RA RB RA RB RE 1 hFE
[RA RB RA RB RE ICBO
RA RB VBE RBVCC RA RB RE IC ]
電圧利得はREによって減少
hfe RC
Av
hie 1 hfe RE
C2
RA
C
B
VCC
E
v1
RB
CE
RE
バイパスコンデンサ:CE
REと並列に接続し、交流信号に対してインピー
ダンスを小さくする
R
ZE
E
1 jCE RE
RC結合増幅回路と等価回路
トランジスタ
単体の等価
回路
Ri:R1, R2および2段目のTrの入力抵抗
Ci:2段目のTrの入力容量と浮遊容量
考えるべき周波数帯域
コンデンサのインピーダンスは周波数特
性をもつため、帯域によって値が異なる
一般に Ci CC CE より
次の4つの帯域に分けること
ができる
Ri , Ci
中域周波数
(1/jCi=∞,1/jCC=0,1/jCE=0)
v2
Avm
v1
RL h f ei1
hiei1 RE1 i1 h fei1
RL h f e
hie RE1 1 h fe
RL RC // Ri
R R
C i
RC Ri
高域周波数
(1/jCC=0,1/jCE=0)
v2
Avh
v1
RLとCiの並列
RL
h f ei1
1 jCi RL
hiei1 RE1 i1 h fei1
RL h f e
1
hie RE1 1 h fe 1 jCi RL
Avm
1 jCi RL
RL RC // Ri
R R
C i
RC Ri
低域周波数
(1/jCi=∞,1/jCE=0)
RCと(Ri+CC)の
と並列
v
Avl 2
v1
1
Ri
h f ei1
Ri 1/ jCC
1
1
R Ri 1/ jCC
C
hiei1 RE1 i1 h fei1
hf e
jCC RC Ri
1 jCC RC Ri hie RE1 1 h fe
RC Ri
jCC RC Ri
Avm
RC Ri 1 jCC RC Ri
1
A
1 1/ jCC RC Ri vm
RiとCC
で分圧
超低域周波数
(1/jCi=∞)
Avll
v2
v1
1
Ri
h f ei1
Ri 1/ jCC
1
1
R Ri 1/ jCC
C
1
i h i
hiei1 RE1
1
1 fe 1
jCE
RE 2
低域と
hie 1 h fe RE1
の違い
Avl
hie 1 h fe RE1 RE 2
1 jCE RE 2
hie 1 h fe RE1
1 jCE RE 2
hie 1 h fe RE1 RE 2
ここまでのまとめ
低域
1
Avl
Avm
1 1/ jCC RC Ri
中域
RL hf e
Avm
hie RE1 1 hfe
高域
1
Avh
Avm
1 jCi RL
A/Avm
1
帯域幅
0.1
0.01
低域しゃ断 周波数 高域しゃ断
周波数
周波数
問題
低域
1
Avl
Avm
1 1/ jCC RC Ri
中域
RL hf e
Avm
hie RE1 1 hfe
高域
1
Avh
Avm
1 jCi RL
左の式を参考にして、電圧
利得のベクトル軌跡(複素
平面上での周波数依存性)
を描きなさい
高周波におけるトランジスタ回路
(Ciの意味)
トランジスタ(電流増幅部)以外でも
寄生容量(浮遊容量)が必ず発生すると考えるべき
高周波におけるキャリアの運動
少数キャリアがベースを通過する間に
小信号による電界が変化
p
n
p
高周波における電流増幅率
0
0
1 j /
1 1 j /
ただし
0 , 0 : 直流における電流増幅
率
2 Dp
2 : しゃ断各周波数
W
1 0
Dp : 少数キャリアの拡散定
数 W : ベース幅
実数ではなくなる
位相の変化が発生
等価的にコンデンサが
接続されたことになる
電流増幅率の周波数依存性
1
0
1 j /
0
1 1 j /
0.1
位相 [°]
0.01
0
-20
-40
-60
-80
高周波における等価回路(トランジ
スタ単体)
CC
B
C
Cd
E
入力(ベース)と出力(コレクタ)間にコンデンサが発生
ミラー効果
i1 jCv1 v2 および v2 Av1 より
v
v1
v1
Zin 1
i1 jCv1 v2 jCv1 Av1
1
j1 AC
Cが小さい浮遊容量でも、
(1+A)倍されて見える
入力インピーダンスが無限大の増
幅器にコンデンサを並列に接続
多段接続した増幅器の利得
ダーリントン接続
1つのトランジスタだけでは増幅
が十分にできない場合
hfe ~ 数百
最初のトランジスタの出力を次
のトランジスタの入力とする
ダーリントン接続の等価回路
ダーリントン接続のhfe,hfe
ib 2 1 h fe1 ib1 (1 h fe1 )ib
ic h fe1ib h fe2ib 2 h fe1 h fe2 1 h fe1 ib
vbe hie1ib hie2ib 2 hie1 hie2 1 h fe1 ib
より
ic
h fe1 h fe2 1 h fe1 h fe1 h fe2 h fe1h fe2
ib
v
hie be hie1 hie2 1 h fe1
ib
h fe
カレントミラー回路
i1と全く同じi2を作りたい
カレントミラー回路の等価回路
i1とi2の関係
v1 hieib1 RE 1 h fe ib1
hieib2 RE 1 h fe ib2 より ib1 ib2
i1 1 h fe ib1 ib 2
2 h fe ib 2
i2 h feib 2
より
h fe
i2
i1
2 h fe