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トランジスタの増幅回路の学生実験後に
「ひずみがなく,しかも最大に増幅するためには,トランジスタの動作点をどこにとればよいか,静特性曲線測定値から考察せよ」というものがありました。
そこで直流負荷線と交流負荷線から求めるということを書いたのですがこれは一般論的な解答なのでダメ,測定値から動作点をどこに取るか考察せよ。というのです。
教授の話によると,一般に,設計するときにはまず動作点を先に決めてVccの値を決め,直流負荷線などを決定するものだということでした。おそらく,遮断領域,飽和領域も考えないといけないと思いますがそこまでよくわかりません。
どうかヒントでもいいので教えてくれませんでしょうか?

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A 回答 (1件)

設問の意図は、出力信号の振幅において、上下いずれかが先に歪む(欠ける)のではなく、同時に歪み始める動作点はどこか、との解釈が普通です。

そのように設計します。
エミッタ接地の例;
バイアス点を、出力信号振幅Sの半分の値をVceとコレクタ負荷に分担すると、動作的には、
Ic=0ならば、コレクタ負荷=0V、よってVce=S
Ic=S/コレクタ負荷ならば、Vce=0V
これで、コレクタから振幅Sを取り出すことが可能。

負荷曲線では、横にVce、たてにIcをとり、
Ic=0のときのVce(Vcc-Ve)
Vce=0のときのIc
この2点を結んだ中点を動作点とすると、出力振幅Vceは±同振幅の最大値が得られる。
コレクタにトランスやコンデンサなどがあると交流負荷は小さくなり、負荷曲線はこの動作点を支点として少し寝た格好になるので、動作点を動かして±同振幅の最大値を売るようにする。

参考になりますか? トランジスタ回路などを覗き見すればかかれていると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございました!!参考にさせていただきます。助かりました!!

お礼日時:2005/12/21 00:52

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直流等価回路より直流負荷線を求め、

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そして、交流負荷線なのですが・・・

いろいろな本を読むと、
ひずみが無く、最大に振幅するためには、動作点を交流負荷線の中点にするのが良いと書かれていました。

とういことは、交流負荷線と直流負荷線が同じになってしまうのです・・・。

導出の仕方が間違っているのでしょうか?
それとも偶然・・・?

どなたかご教授ください。
よろしくお願いします!

Aベストアンサー

出力電圧範囲を最大に取ると、「直流負荷線と交流負荷線が同じになる・・・・」のは当然の結果です。
直流でも交流でも最大振幅の中点は、印加電圧(電源電圧)Vccの1/2付近になります。
トランジスタの場合Vceが低くなると、直線性が悪くなり歪みが増加して、Vceが1V以下では問題になるのでアナログ動作領域では使用しません。

 これでは実際の応用例では役にたちません。小信号の増幅段の場合と大振幅の場合とでは動作条件が異なるし、コレクタ負荷抵抗値や次段の負荷条件でも異なってきます。
コレクタ電流Icや出力インピーダンスの条件でも異なってきます。またエミッタ抵抗を挿入して電流帰還で直線性を改善するのが普通です。

>ひずみが無く、最大に振幅するためには、動作点を交流負荷線の中点にするのが良いと書かれていました。
 一理ありますが、『最大に振幅・・・』する場合であって、全てが最大振幅の信号を扱う必要は無いし、1Vp-p程度の信号を扱うのが通常ですので、小信号での場合には消費電流や入・出力インピーダンスなどの条件を優先して回路設計します。

2SC1815 の例で考えると
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC1815_ja_datasheet_071101.pdf#search='2SC1815'
IC - VCE 特性で小信号と大振幅の場合で負荷線を引いて見れば、違いが分かると思いますが・・・・
 

出力電圧範囲を最大に取ると、「直流負荷線と交流負荷線が同じになる・・・・」のは当然の結果です。
直流でも交流でも最大振幅の中点は、印加電圧(電源電圧)Vccの1/2付近になります。
トランジスタの場合Vceが低くなると、直線性が悪くなり歪みが増加して、Vceが1V以下では問題になるのでアナログ動作領域では使用しません。

 これでは実際の応用例では役にたちません。小信号の増幅段の場合と大振幅の場合とでは動作条件が異なるし、コレクタ負荷抵抗値や次段の負荷条件でも異なってきます。
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Qエミッタ接地増幅回路について教えてください><

教えていただきたいことは2つあります。
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(2)エミッタ接地増幅回路はなぜ入力電圧が大きくなったとき出力波形が歪んでしまうのでしょうか。

1つでもわかる方がいらっしゃいましたらどうか回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波形の位相が反転することになります。

(2)
入力電圧Vbeが大きくなったとき出力波形が歪んでしまうのは、動作点が負荷線の線形動作範囲の上限に近づくとそれ以上Vceが頭打ちになって、出力電圧波形が飽和してしまいます。言い換えればコレクタ電圧Vceは接地電圧と直流電源電圧Vccの範囲でしか変化できません。その出力電圧波形は入力電圧Vbeが負荷線上の線形増幅範囲だけです。線形増幅範囲を超えるような大振幅の入力Vbeを入力すると出力電圧の波形が飽和して波形の上下が歪んだ(潰れた)波形になります。

お分かりになりましたでしょうか?

参考URL:http://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波...続きを読む

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Qトランジスタのhパラメータについて

トランジスタのhパラメータについていくつか質問させて下さい。

(1)hパラメータの物理的意味について

(2)hパラメータが一般的にトランジスタの等価回路定数として用いられる理由

(3)hパラメータの実測値と規格表の値を比較した場合、その誤差はなぜ生じるか

以上です。

回答してくださる方をお待ちしております。

それでは、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

(1)hパラメータの物理的意味について

トランジスタに限りませんが入出力特性が明らかになるのです 設計に欠かせません 
こう 入力すれば こう 出力する と解ります 入出力特性が計算で求められるのです

(2)hパラメータが一般的にトランジスタの等価回路定数として用いられる理由

hパラメータは主に低周波で良く近似出来る 高周波ではyパラメータが 超高周波ではSパラメータ
他に4端子パラメータがあります 周波数によって使い分けられます 近似の仕方に色々ある訳です

(3)hパラメータの実測値と規格表の値を比較した場合、その誤差はなぜ生じるか

トランジスタ自身にバラツキがあるから 例えば hfe コレクタ電圧電流温度 同一条件でも5倍位は普通です
メーカーカタログに載っているグラフは参考であり 保証ではありません
保証はあくまでも仕様書にあるものだけです 全ての条件で保証出来ませんので条件が付いてます
例えば 温度、電圧、電流etc hfeは温度50度の変化で約50%変化します 覚えやすいですね?
こんな大きなバラツキがあって設計に役立つの?と言いたいかも知れません
でも無かったらもっと大変です 約に立っているのです

メーカーカタログの見方を知る事が大事なのです。

(1)hパラメータの物理的意味について

トランジスタに限りませんが入出力特性が明らかになるのです 設計に欠かせません 
こう 入力すれば こう 出力する と解ります 入出力特性が計算で求められるのです

(2)hパラメータが一般的にトランジスタの等価回路定数として用いられる理由

hパラメータは主に低周波で良く近似出来る 高周波ではyパラメータが 超高周波ではSパラメータ
他に4端子パラメータがあります 周波数によって使い分けられます 近似の仕方に色々ある訳です

(3)hパラメータの...続きを読む


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