エミッタ接地の基本増幅回路において、各抵抗、コンデンサの主な役割について教えてください。

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A 回答 (5件)

こういう問題って、図がないと解りづらいところありますよね。

(^ー^;)

僕はあまり知識はないのですが、komekamiさんの言う回路は、トランジスタと、コンデンサ3個くらいと、抵抗5個くらいの回路ですか?

としますと、
○抵抗
・安定抵抗…温度変化などによって入力に変化があった場合、そこにかかる電圧によってバイアスをあまり大きく変動しない様にする。(Reなんて表記が多い?)
・バイアス抵抗…その名の通り、トランジスタにかかるバイアスを抵抗で分圧して調整するもの。
・負荷抵抗…出力を取り出すための抵抗。(RLなんて表記が多い?)

○コンデンサ
・結合コンデンサ…コンデンサの性質である、「直流分を通さない」を使い、信号分(交流?)のみを通して増幅・出力するために入れる。負荷抵抗、信号入力の近くにある。
・バイパスコンデンサ…上と似たような働きですが、エミッタ抵抗と並列に入れることにより、エミッタ抵抗の安定抵抗としての働きと、結合コンデンサの直流カットの両方が得られる。

以上こんな感じでよろしいでしょうか。うろ覚えなので他の専門家の方のアドバイスを御参考に…。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。とても参考になりました。

お礼日時:2001/01/11 11:46

私もうっかりしてました。



私の先のレスで、「コレクター側電流帰還バイアス」は一般的には「自己バイアス」「オートバイアス」の方が通りがいいようです。m(__)m

PS。進級できるといいですね。頑張って!
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この回答へのお礼

ありがとうございます。みなさん親切に教えてもらって無事レポート提出できました。ほんとうにありがとうございます。

お礼日時:2001/01/12 20:21

うっかりしていました、自己レスです。



> 小学生向けの電子工作の本にも出ていると思いますのでご一読下さい。

そういえばこれって中学の技術家庭の教科書の電気2にありますよね?
こっちの方が手に入り易いでしょう。でも、趣味の本の方がわかりやす
くて詳しいというのが日本の教育の摩訶不思議な所。^^;

P.S.
補足がないという事は解決ですね?
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本当の意味の基本回路なら、抵抗2つとコンデンサー2つになっちゃうんですけど・・・。



e3563 さんの回路は、エミッター側電流帰還バイアス回路というもので、実際に一番よく使われている回路なので、実際に回路を作る時には基本としてマスターしてなければいけない回路ですけど・・・。

私の方の基本回路では、コンデンサーは e3563 さんの回答の中のバイパスコンデンサーがありません。結合コンデンサー2個は同じです。

抵抗は、負荷抵抗は同じですが、バイアス抵抗が1個だけ(e3563 さんのは3個入る)で、入り方が、2種類あります。
一つは固定バイアスで、これは電源とベースをつなぎます。ベースに電源電圧とバイアス抵抗の値とトランジスタの電流増幅率Hfeで決まる一定の値のバイアス電流を流し込みます。
もう一つは、コレクター側電流帰還バイアスで、コレクターとベースの間にバイアス抵抗をつなぎます。Hfeが十分大きい場合は、トランジスタの特性や温度に影響されずに電源電圧とバイアス抵抗で決まるバイアス電流を流すことができます。

これらの回路では、エミッターとアースの間に抵抗は入りません。

基本的な回答は以上ですが、e3563 さんの回答の補足で、コンデンサーの意味ですが、
結合コンデンサーは、事実上、入力端子や出力端子に電源の直流電圧がかからないようにするために使います。もちろん、入力端子にかかる直流電圧を止めてバイアスが狂わないようにという意味もありますが、外から直流がかかることはあまりないので。
それとバイパスコンデンサーは、エミッター抵抗でロスする交流電圧(出力)をコンデンサーの交流を通す働きで、わき道で流してロスを減らす為に使います。
エミッター抵抗に発生する交流電圧は、エミッター電圧の変動となりベースにひっくりかえって加わり(負帰還といいます)増幅度倍されてしまうので、影響が大きいので入れます。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。とても参考になりました。

お礼日時:2001/01/11 11:48

なんか宿題の雰囲気が漂ってますが……



“何の”基本増幅回路か書かれてませんけど。
エミッタ接地だって直流、低周波、高周波、方形波
スイッチなど色々出来ますけど。
直流、交流と分けただけでも回路違いますが。

小学生向けの電子工作の本にも出ていると思います
のでご一読下さい。
# 意外とWebはないみたいですね。
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この回答へのお礼

宿題です。留年かかってまして。。ご回答ありがとうございます。参考にさせていただきます。

お礼日時:2001/01/11 11:45

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参考資料 [1] にあるようなエミッタ接地増幅回路で、Ce と直列に抵抗を接続すると、下図のように、高い周波数( Ce がないとみなせる周波数 )での利得を制限することができます。

        ┌────┬─ Vcc(電源電圧)
        │      Rc
        R1      ├── Vout
        │      C
    Vin ─┼── B   ← トランジスタ
        │      E
        R2      ├──┐
        │      │   Ce
        ┷      Re  │  
       GND     │   R
               ┷   ┷
      ↑
    利 │              Rc/Re*( 1 + Re/R ) 
    得 │        / ̄ ̄ ̄
      │       /
  Rc/Re|___/ │
      |       fc
      │
      └─────────→
            周波数

 【図1 Ce に直列に抵抗 R を接続したエミッタ接地増幅回路とその利得-周波数特性】

【図1の回路の周波数特性】
図1の回路で、バイアス抵抗の R1 と R2 はトランジスタの入力インピーダンスより十分大きいとして、これらがないものとして無視します。また、参考資料 [1] に書かれている Cin と Cout も十分大きいとして無視します( Cin と Cout は抵抗ゼロとみなします)。すると、この増幅回路を、トランジスタの h パラメータを使って表わせば、図2のようになります( 資料 [2] にあるように、トランジスタの等価回路は簡略化して います)。回路の入力電圧を Vin、出力電圧を Vout とします(そうすると回路の利得は Vout/Vin となります)。

          B    C
    Vin ──┐   ┌────┬── Vout
          │   │      │
         hie   ↓hfe*ib  Rc ↑hfe*ib
       ib↓│   │      │
          └──┤E      ┷
              │← Ve
               ├──┐
( 1 + hfe )*ib - i1 ↓ │   Ce
              Re   │ ↓i1
              │   R
              ┷   ┷

ベース電流を ib とすれば、コレクタ電流は、これに電流増幅率 hfe をかけた hfe*ib になります(等価回路にはその電流値の電流源が示されています)。したがってエミッタ電流は、ベース電流とコレクタ電流の和 ( 1 + hfe )*ib となります。このエミッタ電流のうち、i1 の電流が Ce 側に流れとすれば、Re側に流れる電流は ( 1 + hfe )*ib - i1 となります(それらを足し合わせばエミッタ電流 ( 1 + hfe )*ib になります)。エミッタ電圧を Ve とすれば、ベース電流 ib は
   ib = ( Vin - Ve )/hie --- (1)
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   Ve = { R + 1/( j*ω*Ce ) }*i1 = { ( 1 + hfe )*ib - i1 }*Re --- (2)
となります。式(2)から、i1 と ib の関係は次のようになります。
   i1 = ( 1 + hfe )*Re*ib/{ Re + R + 1/( j*ω*Ce ) }
これを式 (2) の第2項 に代入すれば
   Ve = { R + 1/( j*ω*Ce ) }*i1 = ( 1 + hfe )*( 1 + j*ω*Ce*r )*Re*ib/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } --- (3)
となりますから、この式 (3) を式 (1) に代入して、ib の式に書き直せば
   ib = Vin/[ hie + ( 1 + hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } ]
という式になります。したがって、出力電圧 Vout は
   Vout = -hfe*ib*Rc = -Rc*Vin/ [ hie/hfe + ( 1+ 1/hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )/{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) }
ですから、回路全体の利得 Vout/Vin は
   Vout/Vin = -Rc*{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) }/[ hie/hfe*{ 1 + j*ω*Ce*( Re + R ) } + ( 1 + 1/hfe )*( 1 + j*ω*Ce*R )*Re ] --- (4)
で表されます(マイナスがついていつのは、出力と入力の位相が反転するため)。

【低周波利得】
直流を含めた低周波での利得は、式 (4) で ω = 0 とした場合で
   Vout/Vin = -Rc/{ hie/hfe + ( 1 + 1/hfe )*Re }
となります。hfe(エミッタ接地での電流増幅率)が十分大きければ、hie/hfe = 0 1/hfe =0 とみなせますから
   Vout/Vin = -Rc/Re
となります。これが図1での低周波利得です。Ce に直列に抵抗 R を入れないときの利得は、hfe が十分大きければ、この値になります(トランジスタ回路のテキストに出ているエミッタ接地回路の利得はこれです)。

【高周波利得】
1/{ j*ω*Ce*( Re + R ) } がゼロとみなせるような高い周波数( f >> fc = 1/{ 2*π*Ce*( Re + R ) } ) では、式 (4) は
   Vout/Vin = -Rc/{ hie/hfe + ( 1 + 1/hfe )*Re*R/( Re + R ) } --- (5)
となります。hfeが十分大きければ、hie/hfe = 0 1/hfe =0 とみなせますから
   Vout/Vin = -Rc/{ Re*R/( Re + R ) } = -Rc/Re*( 1 + Re/R ) --- (6)
となります。これが図1で、fc << f のときの利得です。 1 + Re/R > 1 ですから、この周波数帯域での利得は、低周波帯域より 1 + Re/R 倍大きくなります。R がゼロのとき、式 (6) の利得は無限大になってしまいますが、式 (6) は hfe = ∞ とした場合なので、現実にはそうなりません。hfe = ∞ としていない式 (5) で R = 0 とすれば、
   Vout/Vin = -hfe*Rc/hie
ですので、hfe が有限(通常100程度)なら、利得 Vout/Vin も有限になります。

【参考資料】
[1] エミッタ接地増幅回路 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Common_emitter.png
[2] エミッタ接地トランジスタの簡略化した等価回路( ppt ファイル 9ページ ) http://home.sato-gallery.com/education/Electronics2003/EL031219OHP.ppt

参考資料 [1] にあるようなエミッタ接地増幅回路で、Ce と直列に抵抗を接続すると、下図のように、高い周波数( Ce がないとみなせる周波数 )での利得を制限することができます。

        ┌────┬─ Vcc(電源電圧)
        │      Rc
        R1      ├── Vout
        │      C
    Vin ─┼── B   ← トランジスタ
        │      E
        R2      ├──┐
        │      │   Ce
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超初歩的な質問です。Excelでウィンドウ枠の固定がうまくいきません。1列だけを固定したいのに、周り3列10行くらいが巻き添えになってしまいます。そこの列を選択してから「ウィンドウ枠の固定」をクリックしたのですがダメでした。
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(2)行を固定(例 第1,2,3行固定)
(3)列と行を固定(例A,B列と第1,2,3行固定)
の3つができますが
(1)がやり方が正しくないため、(3)になっているのでは。
ーー
(1)はC1セルを選択して、ウインドウ枠の固定(隣列の一番上)
(2)はA4をセル選択して、ウインドウ枠の固定(隣行の一番左)
(3はC4をセル選択して、ウインドウ枠の固定(交差せるの1つ外側)
のセルで、ウインドウ枠の固定の操作をします。
ーーー
さらに応用で
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ーー
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