トランジスタの増幅回路

トランジスタを利用した単純な増幅回路で、入力電圧を一定以上上げると出力電圧の波形が歪んでしまうのは何故なのでしょうか

No.5 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/07/22 17:37

能動領域と飽和領域があります、

能動領域でも、入力に対する出力の関係が右肩上がりのほぼ直線部分（正比例）と放物線上に変化する部分があります、飽和領域はそれ以上入力を上げても、出力が増加しない部分です。
ゲートのバイアス電圧で、どの部分を使うかが決まります、直線部分、A級増幅、放物線部分、B級増幅。
能動領域は半導体がまさに半導体として働いている状態かも？。
増幅するが、入力波形に応じて・・、逆に見れば制限もするため、損失は大きくなります（発熱が多い）、スイッチとして使用するときは飽和領域を使います。

No.4 回答者： xpopo 回答日時： 2015/07/21 11:34

今日は。

原因はトランジスタの入力端子のベース－エミッタ間電圧VBEに対する出力であるコレクタ電流ICが非線形な関係にあるためです。
　こちら（http://yahoo.jp/box/AfBtlv）に簡単なトランジスタ増幅器の回路と動作波形（シミュレーションによる）を示します。
　ここでは信号源V2を正弦波でｆ＝１ｋHzの信号で振幅（０－ｐ）を1.2mV、2.5mV、5mV、10mV、20mV、50mVと変化させてます。
　シミュレーション波形を図の左側に示してます。波形は上から順に入力電圧Vin、トランジスタのベース－エミッタ間電圧VBE、出力のコレクタ電圧Voutそして出力電圧Voutとベース－エミッタ間電圧VBEの比　Vout/VBE　を表してます。
　Voutは入力信号の振幅が10mVあたりまでは歪はそんなに目立ちませんが20mV、50mVとおおきくなるにしたがって歪も増えているのが分かります。
　一番下の　Vout/VBE　はいわゆるゲインに相当します。ゲインは一定であることが望ましく一定でないと歪が発生します。この　Vout/VBE波形　が変動してるのが分かりますし、その上のVoutの波形もこのVout/VBE波形にピッタリと相似の関係になってるのが分かると思います。ここでVoutは　Vcc－IC＊R３　で与えられますので、Ic/VBEが歪んでるのが原因だということが分かります。
　この回路で使用しているトランジスタ2SC1815のIc/VBE特性はシミュレーション結果ですがこちら（http://yahoo.jp/box/BNZ52O）に示したように直線ではなく対数カーブの関係になってます。これが歪みの原因ということになります。

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/07/21 09:28

どんな回路かわかりませんが、例えば単純な

エミッタ接地の場合、出力は0Vから電源電圧
が動作範囲です。出力がそれを越えるような
入力を加えると、トランシスタがカットオフ/飽和
してしまいます。
また、カットオフ、飽和に近ずくと直線性が損なわれるので
歪みが発生してしまいます。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2015/07/20 22:26

身のほど知らず、これが一番合うでしょうか。

電増回路は、入力信号を電源エネルギーを使って、より大きい信号を出力します。
この出力は電源エネルギーです。よって、電源エネルギー以上の電力出力はできません。
電源が大事、とはこの意味です。
電源電圧以上の出力電圧を得る事はできません(トランス変換は可能ですが電力は増加しません)。
波形がひずむと言う事は、その限界で打ち止めされていると言うことです。

No.1 回答者： check-svc 回答日時： 2015/07/20 21:30

飽和電流になるため。

リニアー領域を（外れて）超えるため。

なお、トランジスタの場合は電流制御なので、電圧で考えないように。