電子回路I_8.ppt

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1 電子回路 Ⅰ 第 8 回 電子回路 Ⅰ 9 1

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) 結合増幅回路 電子回路 Ⅰ 9 2

3 増幅の原理 増幅度 ( 利得 ) 信号源 増幅回路 負荷 電源 電子回路 Ⅰ 9 3

4 増幅度と利得 ii io vi 増幅回路 vo 増幅度 v P o o o A v =,Ai =,Ap = = vi ii Pi i voi v i i o i 利得 v o o Gv = 20 log,gi = 20log,Gp = 10 vi ii i log Po P i 電子回路 Ⅰ 9 4

5 大信号動作と小信号動作 DS DS GS GS 動作点 (OP) 動作範囲 動作範囲 DS DS 非線形動作 動作点のまわりの領域非線形 線形近似 電子回路 Ⅰ 9 5

6 大信号等価回路と小信号動作回路 大信号非線形動作 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 直流成分 + 微小変化分 電子回路 Ⅰ 9 6

7 トランジスタによる増幅回路 バイポーラトランジスタ回路 MOS トランジスタ回路 エミッタ接地回路 ソース接地回路 ベース接地回路 ゲート接地回路 コレクタ接地回路 ドレイン接地回路 電子回路 Ⅰ 9 7

8 エミッタ接地回路とソース接地回路 v o v o D E G S DD v i v i 電子回路 Ⅰ 9 8

9 ベース接地回路とゲート接地回路 v o v o D E G S v i v i 電子回路 Ⅰ 9 9

10 コレクタ接地回路とドレイン接地回路 D E G S DD v i v i v o v o 電子回路 Ⅰ 9 10

11 動作原理 ( エミッタ接地回路 ) + i c O + v O o + i b E E v i 直流回路 直流 + 微小交流電圧 電子回路 Ⅰ 9 11

12 負荷曲線と動作点 L 負荷線 傾き : 1 動作点 (OP) P 0 E 電子回路 Ⅰ 9 12

13 動作点の決定 指数関数 q E kt = AJ s e 1 L 負荷線 傾き : 1 動作点 (OP) 0 E 0 E 電子回路 Ⅰ 9 13

14 動作原理 ( ソース接地回路 ) D + i D d O O + v o D D G S DD G S DD v i 直流回路 直流 + 微小交流電圧 電子回路 Ⅰ 9 14

15 負荷曲線と動作点 DS DD L 負荷線 傾き : 1 動作点 (OP) GS DP 0 DS DD GS > 0 電子回路 Ⅰ 9 15

16 動作点の決定 DS DS 2 乗曲線 DS 1 = µ n 2 ox W L ( ) 2 GS THN DD L 負荷線 傾き : 1 動作点 (OP) GS D DP 0 TH GS 0 DS DD 電子回路 Ⅰ 9 16

17 エミッタ接地増幅回路のバイアス E 電子回路 Ⅰ 9 17

18 エミッタ接地回路のバイアス回路例 (1) E E 2 電源方式 固定バイアス 電子回路 Ⅰ 9 18

19 エミッタ接地回路のバイアス回路例 (2) E E A E E 自己バイアス 電流帰還バイアス 電子回路 Ⅰ 9 19

20 固定バイアス回路の解析 = E E = h FE = h FE E 電子回路 Ⅰ 9 20

21 自己バイアス回路の解析 E E = = E E E E E E E 負帰還 ( 電圧帰還バイアス ) 電子回路 Ⅰ 9 21

22 電流帰還バイアス回路の解析 A + A E E A E E ( A + ) A A = + A >>10 A A A A ( ) + = + A E = = + A A = A E A + = A E E A E 負帰還 ( 電流帰還バイアス ) 電子回路 Ⅰ 9 22

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 23

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 24

25 JFET のバイアス回路 デプレション型 FET ノーマリオン (Normally ON) D D DSS D 動作点 (OP) DP G D S DD P GG 0 GS G GS GG 固定バイアス 電子回路 Ⅰ 9 25

26 JFET のバイアス回路 D D = = GS S S D D G GS G S S DD S = GS DP D 自己バイアス 電子回路 Ⅰ 9 26

27 JFET のバイアス回路 1 D D GS = G S = DD S D D G S DD GS 2 S D 電子回路 Ⅰ 9 27

28 MOSFET のバイアス回路 エンハンスメント型 FET ノーマリオフ (Normally OFF) = 2 GS DD D 2 乗曲線 DS 1 = µ n 2 ox W L ( ) 2 GS THN 1 D D DSP 動作点 (OP) GS G D S DD 0 TH GSP GS 2 電子回路 Ⅰ 9 28

29 MOSFET のバイアス回路 1 D D 1 D D D D G S DD G S DD GS GS 2 2 S E = 2 GS DD GS = G S = DD S D 電子回路 Ⅰ 9 29

30 トランジスタによる増幅回路 バイポーラトランジスタ回路 MOS トランジスタ回路 エミッタ接地回路 ソース接地回路 ベース接地回路 ゲート接地回路 コレクタ接地回路 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 30

31 多段増幅回路 vi 増幅回路 v1 増幅回路 v 2 増幅回路 v3 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 31

32 エミッタ接地増幅回路の多段接続 Av1 A v o1 o2 i1 i2 A1 A2 E1 E1 E2 E2 A = A v _total A v1 v2 電子回路 Ⅰ 9 32

33 エミッタ接地増幅回路の多段接続 o1 o2 i1 i2 A1 A2 E1 E1 E2 E2 第一段 第二段 電子回路 Ⅰ 9 33

34 結合増幅回路 2 v o 1 v i A E E i 電子回路 Ⅰ 9 34

35 結合増幅回路 ( 直流回路 ) 2 v o 1 v i A E E i 電子回路 Ⅰ 9 35

36 結合増幅回路 ( 直流等価回路 ) A + E A A E E 電子回路 Ⅰ 9 36

37 結合増幅回路 ( 交流回路 ) v o v i A E i 電子回路 Ⅰ 9 37

38 結合増幅回路 ( 交流等価回路 ) v o v i A i 電子回路 Ⅰ 9 38

39 h パラメータによる小信号等価回路 ii io vi 増幅回路 vo ii h ie h re 0 1/ h >> oe io ii h ie io vi hrev o h i fe i 1/ hoe vo vi h fe i i vo 電子回路 Ⅰ 9 39

40 エミッタ接地回路 増幅度 ( 利得 ) + i o 出力インピーダンス 入力インピーダンス v i + i i E vo ii h ie io vi hrev o h i fe i 1/ hoe vo 電子回路 Ⅰ 9 40

41 エミッタ接地回路の小信号等価回路 入力インピーダンス ii h ie 出力インピーダンス io vi hrev o h i fe i 1/ hoe vo hre 0 1/ h >> oe L ii h ie io vi h i fe i 1/ hoe vo 電子回路 Ⅰ 9 41

42 エミッタ接地回路の電圧増幅度 増幅度 ii h ie io vi h i fe i 1/ hoe vo 1/ h oe >> v i o L o L fe i A v = = = = vi vi hieii h i h h fe ie L 電子回路 Ⅰ 9 42

43 結合増幅回路の増幅度 v o v i i A A v = h h fe ie L = h h fe ie i + i 電子回路 Ⅰ 9 43

44 結合増幅回路の周波数特性 Av 0 fl fh f 電子回路 Ⅰ 9 44