トランジスタ回路：エミッタ接地増幅回路
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「定本 トランジスタ回路の設計」をベースにトランジスタ回路を学びます。今回は初回ということで、第2章のエミッタ接地回路を扱います。前半では抵抗器やコンデンサの基礎、コンデンサに交流電流を流した場合の挙動、半導体の基礎といった前提知識を説明しますので、そのあたりに知識を忘れてしまっている方にも読んでいただけます。
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コンデンサの充電
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C1
満充電状態
両端電圧がE[V]になるように
電荷が貯まっている
E[V]
とする
E[V]
8](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-8-320.jpg)
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コンデンサの放電
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C1
V1=0[V]にした直後は
C1の両端電圧はE[V]のまま
→Vout=-E[V]
※GNDを基準にした電位
一気に
0[V]
にする
E[V]
11](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-11-320.jpg)
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コンデンサと交流信号
?充放電が間に合わないほど速く変化する電圧を入力したら？
?コンデンサの両端電圧≒0[V]のままになるはず
15](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-15-320.jpg)
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直流電圧に交流電圧を重畳する
直流5[V]を、0[V]を中心に±4[V]で動くsin波に重畳する
→OUTは5[V]を中心に±4[V]で動くsin波となる
このようなコンデンサを「カップリング（結合）コンデンサ」と呼ぶ
17](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-17-320.jpg)
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エミッタ接地回路：ベース電圧
Vin
Vout
ベースバイアス電圧（無信号時にベースにかかる電圧）はV2をR1、R2で分圧した電圧
ベースバイアス電圧 = 15[V]×R2/(R1+R2) ≒ 2.7[V]
ベース電圧Vbは、2.7[V]に入力信号Vinを重畳したものとなる
Vb
28](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-28-320.jpg)
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ベース-エミッタ間電圧とコレクタ電流
2SC1815 Datasheet, 2011, Unisoc Technologies Co., Ltd
より引用
? ベース-エミッタ間電圧Vbeとは
エミッタを基準としたときの
ベース電圧
? Vbeを徐々に上げると、0.6[V]
あたりから急にIcが増える
? 増え方が対数グラフで直線
? 簡易な設計では、Vbe=0.7[V]な
どと固定して計算すると楽
29](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-29-320.jpg)
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エミッタ接地回路：直流的な電圧と電流
2.0V
2.7V
0.7V
1mA
1mA ? Ie=Ve/R4
=2[V]/2[kΩ]
=1[mA]
? Ie = Ic + Ib
? Ic = 290×Ib
? Ib?Icなので無
視すると
Ic≒Ie=1[mA]
? Vc=V2-Ic×R3
=15[V]-
1[mA]×10[kΩ]
=5[V]
5.0V
30](https://image.slidesharecdn.com/transistorcircuitemittercommonamplifier-210724120647/85/-30-320.jpg)
トランジスタ回路：エミッタ接地増幅回路
- 20. /42 半導体超入門 ?PN接合型ダイオード ?電気を一方向にだけ流す（P→N） ?P型半導体：真性半導体より自由電子少 = 正孔（ホール）多 ?N型半導体：真性半導体より自由電子多 N P カソード アノード 20
- 23. /42 NPN型バイポーラトランジスタの構造 N P N ベース エミッタ コレクタ ? ダイオード2つが逆向きに接続 されたような構造 ? ベース→エミッタに電流を流す と、 ? ベース電流の定数倍がコレクタ →エミッタに流れる ? 電流制御?電流出力の増幅器 ? 「コレクタ(C)とエミッタ(E)をひっくり返し て逆接続しても“一応”トランジスタとして動 作できる」 ? https://detail-infomation.com/transistor- reverse-connection/ 23
- 24. /42 トランジスタの動作原理 横軸は電流源I1の電流値 = ベース電流値 右側の縦軸はコレクタ電流値 コレクタ電流 ≒ 290×ベース電流 左側の縦軸はベース-エミッタ間電圧 電流源I1の電流値を徐々に 増やしていったときの コレクタ電流の変化を見る 24
- 26. /42 5倍のアンプ（書籍 p.29） Vin Vout 入力信号Vinは1Vp-pのsin波 出力信号Voutは5Vp-pのsin波 →電圧利得5倍の反転増幅回路 エミッタ接地増幅回路の例 Inに信号を入力し、 Outから信号を出力する Vp-pのp-pは “Peek to peek” 信号上端と下端 の距離 26
- 28. /42 エミッタ接地回路：ベース電圧 Vin Vout ベースバイアス電圧（無信号時にベースにかかる電圧）はV2をR1、R2で分圧した電圧 ベースバイアス電圧 = 15[V]×R2/(R1+R2) ≒ 2.7[V] ベース電圧Vbは、2.7[V]に入力信号Vinを重畳したものとなる Vb 28
- 29. /42 ベース-エミッタ間電圧とコレクタ電流 2SC1815 Datasheet, 2011, Unisoc Technologies Co., Ltd より引用 ? ベース-エミッタ間電圧Vbeとは エミッタを基準としたときの ベース電圧 ? Vbeを徐々に上げると、0.6[V] あたりから急にIcが増える ? 増え方が対数グラフで直線 ? 簡易な設計では、Vbe=0.7[V]な どと固定して計算すると楽 29
- 30. /42 エミッタ接地回路：直流的な電圧と電流 2.0V 2.7V 0.7V 1mA 1mA ? Ie=Ve/R4 =2[V]/2[kΩ] =1[mA] ? Ie = Ic + Ib ? Ic = 290×Ib ? Ib?Icなので無 視すると Ic≒Ie=1[mA] ? Vc=V2-Ic×R3 =15[V]- 1[mA]×10[kΩ] =5[V] 5.0V 30
- 37. /42 エミッタ電流と電圧の関係 ベースバイアス電圧は、V2をR1、R2で分圧した7.5V Vb = 7.5±4V Ve = Vb – 0.7V = 6.8±4V Ie = Ve/R3 = (6.8±4V)/680 = 10±5.9mA Vb Ve Ie 37
- 39. /42 等価回路で理由を説明 ? 無信号時のエミッタ電流 = 10mA →エミッタは、10mAを基準に見ると±10mAだけ流せる電流源 ? 交流的にはコンデンサは短絡して考える →電流源に340Ω（REとRLの並列）が接続されているのと等価 出力波形が負になったときの 等価回路 交流的な等価回路 -3.4V 39
- 41. /42 エミッタ電流最小の世界 エミッタ電流が下限（交流的に-10mA） になったときの等価回路 0 3.4V -3.4V Veの直流的な電圧 = Vb - 0.7V = 6.8V →コンデンサの両端電圧は6.8V どんなに頑張っても、Voutは-3.4Vまで しか下がらない Vin = ±4Vのとき、下側がクリップする 41