View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
電子回路Ⅰ 9 1
電子回路Ⅰ第8回
電子回路Ⅰ 9 2
講義内容
1. 半導体素子(ダイオードとトランジスタ)
2. 基本回路
3. 増幅回路
小信号増幅回路(1) ・CR結合増幅回路
電子回路Ⅰ 9 3
増幅の原理
増幅回路 信号源 負荷
電源
増幅度(利得)
電子回路Ⅰ 9 4
増幅度と利得
増幅回路 iv ov
ii oi
RL
ii
oo
i
op
i
oi
i
ov iv
ivPP,A
ii,A
vvA ====増幅度
i
op
i
oi
i
ov P
PlogG,iilogG,
vvlogG 102020 ===利得
電子回路Ⅰ 9 5
大信号動作と小信号動作
VDS
IDS
VGS
VDS
IDS
VGS
動作点(OP)
動作範囲
動作範囲
動作点のまわりの領域 非線形 → 線形近似
非線形動作
電子回路Ⅰ 9 6
大信号等価回路と小信号動作回路
小信号 動作点のまわりの領域 非線形 → 線形近似 小信号パラメータ
大信号 非線形動作
直流成分 + 微小変化分
電子回路Ⅰ 9 7
バイポーラトランジスタ回路
エミッタ接地回路
ベース接地回路
コレクタ接地回路
トランジスタによる増幅回路
MOSトランジスタ回路
ソース接地回路
ゲート接地回路
ドレイン接地回路
電子回路Ⅰ 9 8
エミッタ接地回路とソース接地回路
RL
C
E B
RL
D
S G
vi
vo vo
vi
VDD
VB
VCC
VBB
電子回路Ⅰ 9 9
ベース接地回路とゲート接地回路
RL
C
E B
RL
D
S G
vo
vi
vo
vi
電子回路Ⅰ 9 10
コレクタ接地回路とドレイン接地回路
RL
C
E B
RL
VDD
VB
vi vo
VCC
VBB
vi vo
D
S G
電子回路Ⅰ 9 11
動作原理(エミッタ接地回路)
CCV
RL
C
E B
BBV
CCV
RL
C
E B
CI
BI
cC iI +
bB iI +
直流回路 直流+微小交流電圧
BBV
iv
OV oO vV +
電子回路Ⅰ 9 12
負荷曲線と動作点
CI
CEV0
BPI動作点(OP)
負荷線
CCV
L
CC
RV
LR1
−傾き:
電子回路Ⅰ 9 13
動作点の決定
CI
CEV0
動作点(OP)
負荷線
CCV
L
CC
RV
LR1
−傾き:
BI
BEV0
BI
BBV
BI
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−= 1kT
qV
sB
BE
eAJI
指数関数
電子回路Ⅰ 9 14
動作原理(ソース接地回路)
DI dD iI +
直流回路 直流+微小交流電圧
oO vV +RL RL
D
S G
D
S G
BV
DDV
BV
OV
iv
DDV
電子回路Ⅰ 9 15
↑GSV
DSI
0 DSV0>GSV
DBPI動作点(OP)
負荷線
DDV
L
DD
RV
LR1
−傾き:
負荷曲線と動作点
電子回路Ⅰ 9 16
動作点の決定
↑GSV
DSI
0 DSV
DBPI
動作点(OP)
負荷線
DDV
L
DD
RV
LR1
−傾き:
0GSV
THV
DSI
BV
DI
2乗曲線
( )221
THNGSoxnDS VVLWCI −= µ
電子回路Ⅰ 9 17
エミッタ接地増幅回路のバイアス
RC
C
E B
VCC
VBB
BICI
電子回路Ⅰ 9 18
エミッタ接地回路のバイアス回路例(1)
VCC
RC
C
E B
VCC
C
RB
BI
固定バイアス
RC
C
E B
VCC
VBB
C
RB BI
2電源方式
電子回路Ⅰ 9 19
エミッタ接地回路のバイアス回路例(2)
VCC
RC
C
E B
VCC
C
RB
BI
電流帰還バイアス
RC
C
E B
VCC
C RB
BI
自己バイアス
BI
RA RE CE
電子回路Ⅰ 9 20
固定バイアス回路の解析
RC
VCC
RB B
BECCB R
VVI −=
B
BECCFEBFEC R
VVhIhI −==VBE
BICI
電子回路Ⅰ 9 21
VCC
RC
VCC
RB
BIBI
自己バイアス回路の解析
CI
B
BECCCC
B
BEECCC
B
BECEB
RVIRV
RVIRV
RVVI
−−≈
−−=
−=
EI
CE II ≈VCE
↓↓⇒↑⇒ CBC III
負帰還 (電圧帰還バイアス)
VBE
電子回路Ⅰ 9 22
電流帰還バイアス回路の解析
RC
VCC
RB
BI
RA RE CE AI
BA II +
VBE
( ) AABABCC IRIIRV ++=
BA II ×>>10
( )BAAAAABCC RRIIRIRV +=+≈
BA
CCA RR
VI+
=
CCBA
AAAB V
RRRIRV+
≈=
EEBEBBE IRVVVV −=−=
↓↓⇒↑⇒↑⇒ CBEC IIII負帰還
(電流帰還バイアス)
CI
VE
VB
電子回路Ⅰ 9 23
バイアス回路の安定度の比較
固定バイアス回路
温度変化に対する安定度がわるい 自己バイアス回路 安定度がよい
利得が減少
電流帰還バイアス回路
安定度がよい
一般によく使われる
※ いずれも入力インピーダンスの低下に注意が必要
電子回路Ⅰ 9 24
FETのバイアス
JFETのバイアス
デプレション型FET 固定バイアス回路
自己バイアス回路
MOSFETのバイアス
電子回路Ⅰ 9 25
JFETのバイアス回路
GSVPV
DI
0
デプレション型FET ノーマリオン (Normally ON)
DPI動作点(OP)
GGV
RD
D
S G
RG
VDD
VGG
固定バイアス
DI
DSSI
C
VGS
電子回路Ⅰ 9 26
JFETのバイアス回路
RD
D
S G
RG
VDD
自己バイアス
DI
DI
DSSGS IRVV =−=
DP
GSS I
VR −=VGS
RS
C
電子回路Ⅰ 9 27
RD
D
S G
VDD
DIVGS
RS
JFETのバイアス回路
R1
R2
DIDSDDSGGS IRV
RRRVVV −+
=−=21
2
電子回路Ⅰ 9 28
エンハンスメント型FET ノーマリオフ (Normally OFF)
RD
VDD
MOSFETのバイアス回路
GSVTHV
DI
0
2乗曲線
( )221
THNGSoxnDS VVLWCI −= µ
DSPI動作点(OP)
GSPV
R1
R2
D
S G
DI
DDGS VRR
RV21
2
+=
C
VGS
電子回路Ⅰ 9 29
MOSFETのバイアス回路
DDGS VRR
RV21
2
+=
RD
VDD
R1
R2
D
S G
DI
VGS
RD
D
S G
VDD
VGS
RS
R1
R2
DI
DSDDSGGS IRVRR
RVVV −+
=−=21
2
CE
電子回路Ⅰ 9 30
バイポーラトランジスタ回路
エミッタ接地回路
ベース接地回路
コレクタ接地回路
トランジスタによる増幅回路
MOSトランジスタ回路
ソース接地回路
ゲート接地回路
ドレイン接地回路
通常、
トランジスタ1個(1石)の増幅回路では
十分な利得を得ることが困難
多段増幅
電子回路Ⅰ 9 31
多段増幅回路
増幅回路 iv 1v RL 増幅回路 2v 増幅回路 3v
相互に影響を及ぼしあう 相互に影響を及ぼしあう
電子回路Ⅰ 9 32
エミッタ接地増幅回路の多段接続
RC1
VCC
RB1
RA1 RE1
Vo1
CE1
Vi1
RC2 RB2
RA2 RE2
Vo2
CE2
Vi2 VCC
1vA 2vA
21 vvtotal_v AAA ×=
電子回路Ⅰ 9 33
エミッタ接地増幅回路の多段接続
RC1
VCC
RB1
RA1 RE1
Vo1
CE1
Vi1
RC2 RB2
RA2 RE2
Vo2
CE2
Vi2
第一段 第二段
電子回路Ⅰ 9 34
CR結合増幅回路
RC
VCC
RB
RA RE
vi
C1
C2
Ri
vo
CE
電子回路Ⅰ 9 35
CR結合増幅回路(直流回路)
RC
VCC
RB
RA RE
vi
C1
C2
Ri
vo
CE
電子回路Ⅰ 9 36
CR結合増幅回路(直流等価回路)
RC
VCC
RB
RA RE
VC
BI
AI
BA II +
VBE
CI
VE
VB
電子回路Ⅰ 9 37
CR結合増幅回路(交流回路)
RC RB
RA RE
vi
Ri
vo
電子回路Ⅰ 9 38
CR結合増幅回路(交流等価回路)
RC RB RA
Ri
vo
RL
vi
電子回路Ⅰ 9 39
hパラメータによる小信号等価回路
iv ov
ii oiieh
ifeihiv ov
ii oiieh
orevh ifeih oeh/1
0≅rehLoe Rh >>/1
増幅回路 iv ov
ii oi
RL
電子回路Ⅰ 9 40
出力インピーダンス
入力インピーダンス
増幅度(利得) エミッタ接地回路
C
E B
oC iI +
iB iI +
ivov RL
iv ov
ii oiieh
orevh ifeih oeh/1
電子回路Ⅰ 9 41
出力インピーダンス 入力インピーダンス
エミッタ接地回路の小信号等価回路
RL iv ov
ii oiieh
orevh ifeih oeh/1
0≅reh Loe Rh >>/1
RL iv ov
ii oiieh
ifeih oeh/1
電子回路Ⅰ 9 42
iv ov
ii oiieh
ifeih oeh/1
増幅度
Lie
fe
iie
ifeL
i
oL
i
ov R
hh
ihihR
viR
vvA ====
Loe Rh/ >>1
エミッタ接地回路の電圧増幅度
RL
電子回路Ⅰ 9 43
CR結合増幅回路の増幅度
RC RB RA
Ri
vo
RL
vi
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
+==
iC
iC
ie
feL
ie
fev RR
RRhh
Rhh
A
電子回路Ⅰ 9 44
CR結合増幅回路の周波数特性
fCH fCL f
Av
0
Recommended