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トランジスタにおけるエミッタ基本増幅回路で、エミッタにバイパスコンデンサを接続し、エミッタを交流的にGNDに接地していると思うのですが、このバイパスコンデンサを導入することのメリットとデメリットとは何なのでしょうか?
また、逆に接続されているバイパスコンデンサを削除することによるメリットとデメリットは何なのでしょうか?
本などを色々調べたのですが「エミッタを信号成分に対して、接地するための大容量のコンデンサ」としか記述されておらず、どうしてもメリット、デメリットに関しては分かりませんでした。
もしどなたかご存知でしたら教えていただけないでしょうか?
よろしくお願いします。

gooドクター

A 回答 (8件)

エミッタには温度安定特性をよくするために、エミッタと電源の間に抵抗を入れます、この抵抗があると、エミッタ電流が制限され、周囲温度で

動作点が変るのを防ぎます、しかし、増幅されたエミッタ、コレクタ間に流れる出力信号には、邪魔な抵抗となり、増幅効率が悪くなり利得が制限されます、そこで増幅された交流信号には抵抗を通らず、並列接続されたバイパスコンデンサーを通れば、利得が下がることが防げます、メリット、利得を減らすことがない、高い周波数ではエミッタに発生する一部帰還信号をすぐにアースに逃がすことで異常発振を防ぐことが出来る、、デメリットは、このエミッタ抵抗で、供給電源電圧が下がるので、低い電圧動作には向かない、出力コレクタ電流も制限されるので、大電流が流せない
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バイパスコンデンサを接続する


(負帰還をかけない)
メリット
 + 電圧増幅率が大きくとれる
デメリット
 + コンデンサを接続することにより周波数特性が出る
バイパスコンデンサを削除する
(負帰還をかける)
メリット
 + 周波数特性がよくなる
 + ひずみが小さくなる
デメリット
 + 電圧増幅率が下がる

とりあえず 小信号等価回路の理解が必要です

参考URL:http://www2.tba.t-com.ne.jp/pcambi/memo.htm
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簡単に説明しますと‥NPNとして



抵抗のみ:ベースに交流信号が入る→エミター電流が変化する→エミッターとアース間の電位が変化してしまう→アース電位を基準にベースバイアスを決めている為これが不安定になる→設計どうりに動作しない(増幅度が小さくなる)

コンデンサー有り:交流的にはエミッターアース間の電位が変化しない→設計どうりの増幅度が安定して得られる。

では何故エミッターを直接アースに接続しないか?と言う疑問が沸きませんか?直接なら安定度抜群ですよね。

理由:抵抗を入れることでトランジスターが温度変化、電圧変化などで特性が変化し、異常電流が流れようとしても負帰還がかかりエミッター電流の異常増加を抑えると言う訳です。
(直流分のエミッター電流が増えるとベースエミッター間の電位差が減り増幅度も下がる)

まとめると、抵抗を入れる事で温度、個体のばらつき、電圧の変化等による想定外の電流増加を抑え安定化させる。
コンデンサーを入れる事で入力交流分の信号が有ってもその交流成分に対して安定したベースバイアスを保てる、と言う事です。
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このコンデンサーによるメリットは、増幅率が大きくなる事でしょう、


コンデンサーが無くても、増幅はしますがゲインが1桁になります。

デメリットについては、増幅率がHFEに依存してしまう点です、
HFEは温度、回路電流で変化します、したがって増幅率がシビアな
計測器などでは使用できません、

この事から、コンデンサーが無い時のメリットは、増幅率が低いながらも
コンデンサーがあるときよりは、増幅率は安定しています。
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>> 本などを色々調べたのですが「エミッタを信号成分に対して、接地するための大容量のコンデンサ」としか記述されておらず、 <<

 メリット、デメリットとは変わった質問ですね、実用面での質問というか、学生の課題じゃ普通こんなの出ませんよね。
電子回路の方の本にはあまり書いてないかも知れません。トランジスタの簡単な等価回路(T型直流とか)、pn接合ダイオードの電圧電流特性の式などを使った説明でよろしいでしょうか。
「取った場合のメリット」という質問は新鮮さを感じました。対象としてる具体的な回路があるのでしょうか。
 
 
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こんにちは



トランジスタのエミッタ-コレクタ間抵抗がベース電流によって、10~1000(単位はどうでもいい)まで変化するとします。これだと「100倍」です

但し、ベースバイアスの為のエミッタ抵抗が100必要だとすると、エミッタ抵抗を含む全体の抵抗は110から1100となり、「10倍」に減ってしまいます。

ところが、エミッタ抵抗と並列にコンデンサを入れると(コンデンサの交流に対する抵抗を1とすると)、
交流成分に対するエミッタ抵抗を含む全体の抵抗は約11~約1001となり、「90倍」に復活します。

「100倍」とか、「10倍」とか、「90倍」と書いた数字イコール増幅率ではありませんが、
この数字が大きいほど効率的な増幅ができるのです。

ご参考まで
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抵抗REは、ベースバイアス電圧を得るために必要となりますが、同時に入力信号電圧がこのREに食われてしまい、増幅度が下がってしまいます。

そこで、直流に対しては大きな抵抗として働き、交流に対しては、影響が無視できるくらいのコンデンサを入れる必要があります。
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デメリット


そもそもエミッタに抵抗があるのは ベースに対して
適度なバイアスを与えるためです。
もし バイパスコンが無いと交流成分の大きさによってバイアスされてしまうため 必要な増幅度が得られ
ないことになります。

また 一部ではこのコンデンサが無いものがありますがそれは増幅度を調整するためです。
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