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No.1ベストアンサー
- 回答日時:
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。
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