電流帰還バイアス回路について

電流帰還バイアス回路について、
（１）コレクタにつなぐ抵抗をRｃ、エレッタにつなぐ抵抗をReとし、GND側の抵抗R1、直流電圧側の
　　抵抗をR２とすると飽和電圧はどのように表すことができるか。
（２）算出した抵抗値から実際の抵抗に適用するとき、Re、Rcの値の差が増幅率に影響するのは
式から分かりますが、R１、R2の差も増幅率に影響するか。

以上を教えてもらいたいです。特に（２）は、R1、R２の理想値はRe、Rcを用いて導出するので
R1、R2がその値から離れると動作にどう影響出るのか詳しく知りたいです。

No.1 ベストアンサー 回答者： xpopo 回答日時： 2012/05/16 11:05

電流帰還バイアス回路は基本的に増幅器の動作点を設定する

機能を持ってます。
　a)　増幅器のゲインG

　　　ざっくり、　G　はReとRcで

　　　　　G　≒　Rc/Re　　　　　(1)

　　　で決まります。　

　b) 動作点

　　　コレクタ電圧の動作時の平均電圧　Vc_op　および　コレクタに
　　流す平均電流　Ic_op　、この２つが動作点を表す重要なパラメータ
　　になります。

　　　無信号時のエミッタ電圧Ve0はなるべく低いほうが良い。Ve0が高いと
　　コレクタ－エミッタ間電圧Vceが小さくなってしまいダイナミックレンジが
　　狭くなってしまいます。

　　　Ve0は　電源電圧をVcc、トランジスタのベース－エミッタ間電圧を
　　VBE0とすると、

　　　　　Ve0　＝　Vcc×R1／（R1　＋　R2)　－　VBE0　　　　　(2)

　　で計算できます。

　　　無信号時のVce0は、式（２）とVc_opを使って、

　　　　　Vce0　＝　Vc_op　－　Ve0
　　　　　　　　＝　Vc_op　－　Vcc×R1／（R1　＋　R2)　＋　VBE0　　　　(3)

　　と計算できます。式(3)の右辺の第2項はトランジスタのベース電圧を表してます。
　　また、VBE0はコレクタ電流Icが1mA程度の場合、約0.6Vになります。
　　　次に、動作点のIc_opはトランジスタのベース電流Ibを無視すると、エミッタ電流
　　Ieに等しい。IeはReに流れる電流ですから、

　　　　　Ie　＝　Ve0／Re　　　　　(4)

　　で求まります。この式(4)に式(2)を代入してIeは、

　　　　　Ie　＝　Vcc×R1／（(R1　＋　R2)×Re）　－　VBE0／Re　＝　Ic_op　　　(5)

　　と計算できます。
　　　次にVc_opですが、Vcc　と　Rc　と　Ic_opを使って、

　　　　　Vc_op　＝　Vcc　－　Rc×Ic_op　　　(6)

　　
　　この式(6)に式(5)のIc_opを代入して、Vc_opは
　　　　
　　　　　Vc_op　＝　Vcc×（１　－　R1×Rc／((R1　＋　R2)×Re)）　－　VBE0×Rc／Re　　　　(7)

　　ここで　R1／（R1　＋　R2)　=　K　とおき、式（１）の　G＝Rc/Re　を使って式(7)を
　　書き換えて、

　　　　　Vc_op　＝　Vcc×（１　－　G×K）　－　VBE0×G　　　(8)

　　を得る。
　　　次に、式(8)を式(3)に代入して整理し、Vce0は、

　　　　　Vce0　＝　Vcc×（１　－　K×（G　＋　１））　－　VBE0×（G　－１）　　　(9)
　　
　　と求まります。

ご質問の、

＞（１）コレクタにつなぐ抵抗をRｃ、エレッタにつなぐ抵抗をReとし、GND側の抵抗R1、直流電圧側の
＞　抵抗をR２とすると飽和電圧はどのように表すことができるか。　　

　で、「飽和電圧」はVCEの間違いではありませんか？　「飽和電圧」はコレクタとエミッタ電圧間
　電圧VCEが殆どゼロVに近い状態を言いますので、もしその「飽和電圧」のことでしたら、それは
　トランジスタのデータシートを参照するしかないと思います。

　　VCEならば、上記に説明したような計算でVce0として求めることが出来ます。
　　　
次の質問、

＞（２）算出した抵抗値から実際の抵抗に適用するとき、Re、Rcの値の差が増幅率に影響するのは
＞式から分かりますが、R１、R2の差も増幅率に影響するか。

　R1、R2は上記説明の式（２）に示すように、ゲインではなくエミッタ電圧を決定します。R1、R2
　の値が変化しますと　K　＝R1／（R1　＋　R2)　が変化してVeが変化し、結果的に　Vce0　が
　式（9）に従って変化することになります。