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  S1I CBO  S2VBE  S3hFE
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  jCE 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/jCi=∞,1/jCC=0,1/jCE=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/jCC=0,1/jCE=0）
v2
Avh 
v1
RLとCiの並列
RL
h f ei1
1  jCi RL

hiei1  RE1 i1  h fei1 
RL h f e
1

hie  RE1 1  h fe  1  jCi RL
Avm

1  jCi RL
RL  RC // Ri
R R
 C i
RC  Ri
低域周波数
（1/jCi=∞,1/jCE=0）
RCと(Ri+CC)の
と並列
v
Avl  2
v1
1
Ri
h f ei1
Ri  1/ jCC
1
1

R Ri  1/ jCC
 C
hiei1  RE1 i1  h fei1 
hf e
jCC RC Ri

1  jCC RC  Ri  hie  RE1 1  h fe 
RC Ri
jCC RC  Ri 
Avm
RC  Ri 1  jCC RC  Ri 
1

A
1  1/ jCC RC  Ri  vm

RiとCC
で分圧
超低域周波数
（1/jCi=∞）
Avll 
v2
v1
1
Ri
h f ei1
Ri  1/ jCC
1
1

R Ri  1/ jCC
 C




1
i  h i 
hiei1   RE1 
1

 1 fe 1
 jCE 

RE 2


低域と
hie  1  h fe RE1
の違い
 Avl
hie  1  h fe RE1  RE 2 

1  jCE RE 2
hie  1  h fe RE1
1  jCE RE 2
hie  1  h fe RE1  RE 2 
ここまでのまとめ
低域
1
Avl 
Avm
1  1/ jCC RC  Ri 
中域
RL hf e
Avm  
hie  RE1 1  hfe 
高域
1
Avh 
Avm
1  jCi 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/ jCC RC  Ri 
中域
RL hf e
Avm  
hie  RE1 1  hfe 
高域
1
Avh 
Avm
1  jCi 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  jCv1  v2 　および　v2   Av1　より
v
v1
v1
Zin  1 

i1 jCv1  v2  jCv1  Av1 
1

j1  AC
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