増幅器は、電圧または電流信号を増幅するために使用される電子回路です。トランジスタの入力は電圧または電流になり、出力はその入力信号の増幅された形式になります。増幅器回路は、一般に、トランジスタ増幅器と呼ばれる1つまたは複数のトランジスタで設計されている。 トランジスタ(BJT、FET) はアンプシステムの主要コンポーネントです。この記事では、コレクタ接地アンプ回路について説明します。
トランジスタアンプは、オーディオアンプ、無線周波数、オーディオチューナーなど、日常生活で最も一般的に使用されています。 光ファイバ通信 、など。
コレクタ接地/エミッタフォロワトランジスタアンプの基本
前回の記事で説明したように、 3つのトランジスタ構成 信号増幅に一般的に使用されるもの、つまり、コモンベース(CB)、コモンコレクター(CC)、および エミッタ接地(CE)。
優れたトランジスタアンプは、基本的に次のパラメータを備えています。高ゲイン、高入力インピーダンス、高帯域幅、高スルーレート、高直線性、高効率、高安定性など。
コモンコレクタトランジスタ構成では、コレクタ端子を入力信号と出力信号の両方に共通として使用します。この構成は、エミッタ電圧がベース電圧に従うため、エミッタフォロワ構成とも呼ばれます。エミッタフォロワ構成は、主に電圧バッファとして使用されます。これらの構成は、入力インピーダンスが高いため、インピーダンス整合アプリケーションで広く使用されています。
コレクタ接地アンプの回路構成は以下のとおりです。
- 入力信号はベース端子でトランジスタに入ります
- 入力信号は、エミッタ端子でトランジスタを出ます。
- コレクターは定電圧、つまりアースに接続されており、抵抗が介在することもあります
簡単なコレクタ接地増幅器回路を次の図に示します。多くのアプリケーションでは、コレクタ抵抗Rcは不要です。のために トランジスタを増幅器として機能させる 、構成のアクティブ領域にある必要があります。
コレクタ接地増幅器またはエミッタフォロワ回路
そのために、静止点をトランジスタの外部の回路で設定する必要があり、抵抗RcとRbの値、およびDC電圧源VccとVbbがそれに応じて選択されています。
回路の静止状態が計算され、BJTが順方向アクティブ動作領域にあると判断されると、hパラメータが以下で計算され、トランジスタの小信号モデルが形成されます。
コレクタ接地トランジスタアンプの特性
エミッタ回路と直列に配置されたコレクタ接地アンプの負荷抵抗は、ベース電流とコレクタ電流の両方を受け取ります。
トランジスタのエミッタはベース電流とコレクタ電流の合計であるため、ベース電流とコレクタ電流は常に加算されてエミッタ電流を形成するため、この増幅器の電流ゲインは非常に大きいと想定するのが妥当です。
コレクタ接地増幅器は、他のどのトランジスタ増幅器構成よりも大きい、非常に大きな電流利得を持っています。下記のccアンプの特性。
パラメータ | 特徴 |
電圧利得 | ゼロ |
現在のゲイン | 高い |
パワーゲイン | 中 |
入力または出力の位相関係 | ゼロ度 |
入力抵抗 | 高い |
出力抵抗 | 低 |
これで、小信号回路の性能を計算できます。総回路性能は、静止性能と小信号性能の合計です。 ACモデル回路を以下に示します。
コレクタ接地増幅器のACモデリング
現在のゲイン
電流ゲインは、入力電流に対する負荷電流の比率として定義されます。
Ai = il / ib = -ie / ib
hパラメータ回路から、エミッタ電流とベース電流は、定数hfe +1によって従属電流源を介して関連していると判断できます。電流ゲインはBJT特性のみに依存し、他の回路要素の値には依存しません。その値はによって与えられます
Ai = hfe + 1
入力抵抗
入力抵抗は次の式で与えられます。
この結果は、エミッタ抵抗を備えた一般的なエミッタアンプの結果と同じです。共通コレクタアンプへの入力抵抗は、負荷抵抗Reの標準値に対して大きくなります。
電圧利得
電圧利得は、入力電圧に対する出力電圧の比率です。入力電圧が再びトランジスタへの入力の電圧Vbと見なされる場合。
Av = Vo / Vb
Av =(vo / il)(il / ib)(ib / vb)
各用語を同等の式に置き換える
Av =(Re)(Ai)(1 / Ri)
上記の式は、1よりやや小さいです。電圧利得の近似式は次の式で与えられます。
全体的な電圧利得は次のように定義できます。
Avs = Vo / Vs
この比率は、電圧ゲインAvと、ソース抵抗Rsとアンプの入力抵抗Riの間の分圧から直接導出できます。
適切な式を代入した後、全体的な電圧ゲインは次の式で与えられます。
Avs = 1-(hie + Rb)/(Ri + Rb)
出力抵抗
出力抵抗は、アンプを振り返ったアンプの出力でのテブナン抵抗として定義されます。以下に、出力抵抗を計算するためのAC等価回路の回路を示します。
コレクタ接地アンプの出力抵抗AC等価回路
電圧vが出力端子に印加されると、ベース電流は次のようになります。
ib = -v /(Rb + hie)
BJTに流れる総電流は次の式で与えられます。
i = -ib-hfe.ib
出力抵抗は次のように計算されます
Ro = v / i =(Rb + hie)/(hfe + 1)
コレクタ接地トランジスタアンプの出力抵抗は通常小さいです。
アプリケーション
- このアンプはインピーダンス整合回路として使用されます。
- スイッチング回路として使用されます。
- ほぼ単一の電圧ゲインと組み合わされた高電流ゲインにより、この回路は優れた電圧バッファになります
- また、回路の分離にも使用されます。
この記事では、エミッタ接地増幅器回路の動作とそのアプリケーションについて説明します。上記の情報を読むことにより、この概念についてのアイデアが得られます。
さらに、この記事に関する質問、または実装したい場合 工学部の学生のための電気電子プロジェクト 、以下のセクションにコメントしてください。これがあなたへの質問です、 コレクタ接地増幅器の電圧利得はどれくらいですか?