増幅は、特定の信号の特性を変更せずに振幅を増加させることにより、信号強度を増加させるプロセスです。 RC結合増幅器は、抵抗とコンデンサの組み合わせを使用して増幅器の異なる段が接続されている多段増幅器の一部です。アンプ回路は 基本回路 エレクトロニクスで。
完全にトランジスタをベースにした増幅器は、基本的にトランジスタ増幅器として知られています。入力信号は、電流信号、電圧信号、または電力信号の場合があります。増幅器はその特性を変えることなく信号を増幅し、出力は入力信号の修正バージョンになります。アンプの用途は多岐にわたります。それらは主にオーディオおよびビデオ機器、通信、コントローラーなどで使用されます。
シングルステージエミッタ接地アンプ：
単段エミッタ接地トランジスタアンプの回路図を以下に示します。
エミッタ接地RC結合増幅器
回路説明
単段エミッタ接地RC結合増幅器は、シンプルで基本的な増幅器回路です。この回路の主な目的は、弱い信号をさらに増幅するのに十分な強度にすることである前置増幅です。適切に設計されていれば、このRC結合アンプは優れた信号特性を提供できます。
入力のコンデンサCinは、DC電圧をブロックし、トランジスタへのAC電圧のみを許可するために使用されるフィルタとして機能します。外部DC電圧がトランジスタのベースに到達すると、バイアス条件が変化し、アンプの性能に影響を与えます。
R1およびR2抵抗は、バイポーラトランジスタに適切なバイアスを提供するために使用されます。 R1とR2は、トランジスタの非アクティブ領域を駆動するために必要なベース電圧を提供するバイアスネットワークを形成します。
カットオフ領域と飽和領域の間の領域は、アクティブ領域と呼ばれます。バイポーラトランジスタの動作が完全にオフになっている領域はカットオフ領域と呼ばれ、トランジスタが完全にオンになっている領域は飽和領域と呼ばれます。
抵抗RcとReは、Vccの電圧を下げるために使用されます。抵抗Rcはコレクタ抵抗、Reはエミッタ抵抗です。両方とも、上記の回路で両方がVcc電圧を50％低下させるように選択されています。エミッタコンデンサCeとエミッタ抵抗は、回路動作をより安定させるために負帰還を作り直します。
2段エミッタ接地アンプ：
以下の回路は、抵抗Rが負荷として使用され、コンデンサCが増幅器回路の2つのステージ間の結合要素として使用される2ステージエミッタ接地モードトランジスタアンプを表しています。
2段エミッタ接地RC結合アンプ
回路の説明：
AC入力時。信号は1のトランジスタのベースに適用されますstRC結合増幅器の段は、関数発生器から、第1段の出力全体で増幅されます。この増幅された電圧は、カップリングコンデンサCoutを介してアンプの次のステージのベースに印加され、そこでさらに増幅されて、第2ステージの出力に再び現れます。
したがって、連続するステージが信号を増幅し、全体的なゲインが目的のレベルに引き上げられます。多数のアンプ段を連続して接続することにより、はるかに高いゲインを得ることができます。
アンプの抵抗-容量（RC）結合は、第1ステージの出力を第2ステージの入力（ベース）に接続するために最も広く使用されています。このタイプのカップリングは、安価で、広範囲の周波数にわたって一定の増幅を提供するため、最も一般的です。
増幅器としてのトランジスタ
RC結合アンプのさまざまな回路について知っている間、知っておくことが重要です トランジスタの基本 アンプとして。一般的に使用されるバイポーラトランジスタの3つの構成は、共通ベーストランジスタ（CB）、共通エミッタトランジスタ（CE）、および共通コレクタトランジスタ（CE）です。トランジスタ以外は、 オペアンプ 増幅目的にも使用できます。
- エミッタ接地 エミッタ接地のゲインは正であり、1よりも大きいため、オーディオアンプアプリケーションでは一般的に構成が使用されます。この構成では、エミッタはグランドに接続されており、入力インピーダンスが高くなっています。出力インピーダンスは中程度になります。これらのタイプのトランジスタアンプアプリケーションのほとんどは、 RF通信 および光ファイバー通信（OFC）。
- 共通基本構成のゲインは1未満です。この構成では、コレクターはアースに接続されています。コモンベース構成では、出力インピーダンスが低く、入力インピーダンスが高くなっています。
- 共通コレクター 構成は、 エミッタフォロワ エミッタ接地に適用された入力は、コレクタ接地の出力の両端に現れるためです。この構成では、コレクターはアースに接続されています。低出力インピーダンスと高入力インピーダンスを備えています。それはほぼ1に等しいゲインを持っています。
トランジスタアンプの基本パラメータ
アンプを選ぶ前に、以下の仕様を考慮する必要があります。優れたアンプは、次のすべての仕様を備えている必要があります。
- 入力インピーダンスが高い必要があります
- 安定性が高いはずです
- 高い直線性が必要です
- 高いゲインと帯域幅が必要です
- それは高効率でなければなりません
帯域幅：
増幅器回路が適切に増幅できる周波数の範囲は、その特定の増幅器の帯域幅として知られています。以下の曲線は、 周波数応答 単段RC結合増幅器の。
RC結合周波数応答
周波数による増幅器のゲインの変化を表す曲線は、周波数応答曲線と呼ばれます。帯域幅は、下半分の電力ポイントと上半分の電力ポイントの間で測定されます。 P1ポイントはそれぞれ下半分の電力であり、P2は上半分の電力です。優れたオーディオアンプは、20 Hz〜20 kHzの帯域幅を持っている必要があります。これは、それが可聴周波数範囲だからです。
利得：
増幅器のゲインは、入力電力に対する出力電力の比率として定義されます。ゲインは、デシベル（dB）または数値で表すことができます。ゲインは、アンプが与えられた信号をどれだけ増幅できるかを表します。
次の式は、数の増加を表しています。
G =パウト/ピン
ここで、Poutはアンプの出力パワーです。
ピンはアンプの入力パワーです
次の式は、デシベル（DB）単位のゲインを表します。
DBのゲイン= 10log（Pout / Pin）
ゲインは、電圧と電流で表すこともできます。電圧のゲインは入力電圧に対する出力電圧の比率であり、電流のゲインは入力電流に対する出力電流の比率です。電圧と電流のゲインの式を以下に示します。
電圧ゲイン=出力電圧/入力電圧
電流のゲイン=出力電流/入力電流
高い入力インピーダンス：
入力インピーダンスは、アンプ回路が電圧源に接続されたときに増幅回路によって提供されるインピーダンスです。トランジスタアンプは、入力電圧源に負荷がかからないようにするために、高い入力インピーダンスを備えている必要があります。だからそれがアンプのインピーダンスが高い理由です。
ノイズ：
ノイズとは、信号に存在する不要な変動または周波数を指します。これは、システムに存在する2つ以上の信号間の相互作用、コンポーネントの障害、設計上の欠陥、外部干渉、または増幅回路で使用されている特定のコンポーネントが原因である可能性があります。
直線性：
“1ビット全加算器回路 ”
入力電力と出力電力の間に線形関係がある場合、増幅器は線形であると言われます。直線性は、ゲインの平坦性を表します。アンプはBJT、JFET、MOSFETなどのアクティブデバイスを使用しているため、実際には100％の直線性を得ることができません。これらのデバイスは、内部寄生容量のために高周波でゲインを失う傾向があります。これに加えて、入力DCデカップリングコンデンサはより低いカットオフ周波数を設定します。
効率：
アンプの効率は、アンプが電源を効率的に利用する方法を表しています。また、電源からの電力が出力で有益に変換される量を測定します。
効率は通常パーセンテージで表され、効率の式は（Pout / Ps）x 100として与えられます。ここで、Poutは電力出力、Psは電源から引き出される電力です。
クラスAトランジスタアンプは25％の効率を持ち、優れた信号再生を提供しますが、効率は非常に低くなります。クラスCアンプの効率は最大90％ですが、信号の再生が悪いです。クラスABはクラスAとクラスCのアンプの間にあるため、一般的に オーディオアンプ アプリケーション。このアンプの効率は最大55％です。
スルーレート：
増幅器のスルーレートは、単位時間あたりの出力の最大変化率です。これは、入力の変化に応じてアンプの出力をどれだけ速く変化させることができるかを表します。
安定：
安定性は、発振に抵抗する増幅器の能力です。通常、安定性の問題は、オーディオアンプの場合は20kHzに近い高周波動作中に発生します。振動は高振幅または低振幅である可能性があります。
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