電子回路I_6.ppt

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えのいそみ
5 years ago
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1 電子回路 Ⅰ 第 6 回電子回路 Ⅰ 7

2 講義内容. 半導体素子 ( ダイオードとトランジスタ ). 基本回路 3. 増幅回路バイポーラトランジスタのパラメータと小信号等価回路二端子対回路パラメータ小信号等価回路 FET(MOFET) の基本増幅回路と等価回路 MOFET の基本増幅回路 MOFET の小信号等価回路電子回路 Ⅰ 7

3 増幅回路の入出力インピーダンス増幅度 ( 利得 ) 入力インピーダンス出力インピーダンス増幅回路入出力インピーダンスは前後の回路に影響を及ぼす電子回路 Ⅰ 7 3

4 電子回路 Ⅰ 7 4 小信号パラメータ,, f r f r

5 電子回路 Ⅰ 7 5 小信号パラメータ,, f r f r

6 電子回路 Ⅰ 7 6 エミッタ接地回路 C E B,,

7 電子回路 Ⅰ 7 7 トランジスタとパラメータ E C ベース接地回路,, b fb rb b B C,, e fe re e エミッタ接地回路

8 電子回路 Ⅰ 7 8 パラメータと小信号等価回路,, f r f r r f /

9 パラメータによる小信号等価回路エミッタ接地回路 e B C E re fe / e 電子回路 Ⅰ 7 9

10 パラメータによる小信号等価回路増幅回路 R L e re / >> e R L e re fe / e fe 電子回路 Ⅰ 7

11 エミッタ接地回路増幅度 ( 利得 ) C 出力インピーダンス入力インピーダンス B B C E R L e re fe / e 電子回路 Ⅰ 7

12 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 e 出力インピーダンス re fe / e R L re / >> e R L e fe / e R L 電子回路 Ⅰ 7

13 例題 5 増幅度 ( 利得 ) 入力インピーダンス e 出力インピーダンス fe / e R L 電子回路 Ⅰ 7 3

14 小信号等価回路 ( MOFET との比較 ) r b ' be r π g m' be r 電子回路 Ⅰ 7 4

15 MOFET の基本増幅回路ゲート接地回路ソース接地回路ドレイン接地回路 ( ソースフォロワ ) 電子回路 Ⅰ 7 5

16 MO トランジスタによる増幅回路 MO トランジスタは 3 端子素子 (Bulk 端子を除く ) であるドレインゲートソース増幅回路 ( 3 端子 ) 入力端子出力端子接地 ( 共通 ) 端子 MO トランジスタの 3 端子のうちどれを接地 ( 共通 ) 端子にするか? R R n M ut ut ut n M b M R AC 接地 n ソース接地増幅回路ゲート接地増幅回路ドレイン接地増幅回路電子回路 Ⅰ 7 6

17 ソース接地回路 R L R L C B E CC BB B 電子回路 Ⅰ 7 7

18 ゲート接地回路 R L R L C B E 電子回路 Ⅰ 7 8

19 ドレイン接地回路 ( ソースフォロワ ) C B E CC R L R L BB B 電子回路 Ⅰ 7 9

20 動作原理 ( ソース接地回路 ) d R L O R L O B B 直流回路直流微小交流電圧電子回路 Ⅰ 7

21 MOFET の電流電圧特性線形領域飽和領域 > 電子回路 Ⅰ 7

22 MO トランジスタの電流電圧特性乗曲線 µ nc x W L ( ) ( 飽和領域において ) THN TH しきい電圧 TH エンハンスメント (Enancement) 形電子回路 Ⅰ 7

23 トランジスタのバイアス R L? B 電子回路 Ⅰ 7 3

24 負荷曲線と動作点 R L 負荷線傾き : R L 動作点 (OP) BP > 電子回路 Ⅰ 7 4

25 動特性と図式解法 R L 負荷線傾き : R L 動作点 (OP) BP TH 電子回路 Ⅰ 7 5

26 MOFET の小信号等価回路基本特性乗特性次効果チャネル長変調効果基板バイアス効果電子回路 Ⅰ 7 6

27 MO トランジスタの特性 (NMO) µ C n x W L ( ) THN W/L µ nc x W L ( ) THN W ncx THN ( ) ( λ ) µ L チャネル長変調効果 THN 線形領域飽和領域チャネル長変調 THN 電子回路 Ⅰ 7 7

28 MO トランジスタの特性 (PMO) µ C p x W L ( ) THP W/L µ pc x W L ( ) THP W pcx THP ( ) ( λ ) µ L チャネル長変調効果 THP 線形領域飽和領域チャネル長変調 THP 電子回路 Ⅰ 7 8

29 基板バイアス効果 (NMO) cnst W/L M B B B B < 基板バイアス効果 TH TH cnst TH TH TH γ γ ( Φ F B Φ F ) ( Φ F B Φ F ) cnst THN µ nc µ nc x x W L W L ( ) TH { ( )} TH γ Φ F B Φ F B B 電子回路 Ⅰ 7 9

30 MO トランジスタの特性乗曲線 µ nc x W L ( ) THN ( 飽和領域において ) TH g m しきい電圧 TH 相互コンダクタンス電子回路 Ⅰ 7 3

31 MO トランジスタ直流特性の概要 µ C n x W L ( THN ) µ nc x W L ( ) THN << ( THN ) THN 線形領域飽和領域電子回路 Ⅰ 7 3

32 MO トランジスタの大信号等価回路 µc x W L ( ) TH lnear ( 線形領域 ) THN saturatn ( 飽和領域 ) チャネル長変調効果 > TH < TH R ON R ON µ C x W L ( ) TH W Cx TH ( ) ( λ ) µ L > TH << ( TH ) > TH > TH 電子回路 Ⅰ 7 3

33 FET の小信号等価回路 ds gs g m r チャネル長変調効果電圧制御電流源 g m 電子回路 Ⅰ 7 33

34 MO トランジスタの小信号等価回路 gs g m gs gs g m gs r gs g m gs r g mb bs bs チャネル長変調効果 gs g m gs g mb bs bs B B 基板バイアス効果チャネル長変調効果 & 基板バイアス効果電子回路 Ⅰ 7 34

35 MO トランジスタの小信号パラメータ g g m mb W µ ncx THN L n µ C x µ C n n W L B µ C x x THN W L ( ) ( λ ) ( )( λ ) W L THN ( λ ) r / µ nc λ THN ( ) ( λ ) THN B x g W L m ( ) γ Φ F THN B λ TH TH TH γ ( Φ F B ΦF ) B TH B γ / ( Φ ) F B 電子回路 Ⅰ 7 35

36 MO トランジスタの小信号等価回路のまとめ W µ ncx THN L ( ) ( λ ) gs g m gs r g mb bs bs B g m n µ C x µ C n W L x THN ( )( λ ) W L THN ( λ ) r µ nc λ / x W L ( ) THN λ g mb g n m B µ C x W L Φ THN ( ) ( λ ) γ F B THN B 電子回路 Ⅰ 7 36

37 小信号等価回路による解析 MO トランジスタ増幅回路ソース接地回路ゲート接地回路ドレイン接地回路小信号解析小信号等価回路電子回路 Ⅰ 7 37

38 ソース接地増幅回路の増幅度 g ds r ut n g m r R R ut n M ut g n m 小信号等価回路 ( r R ) // R R n ut R Rr // r R ( R << r ) R r A ( r R ) ut gm // n m g A g R r >> R ) ( m r R r R 電子回路 Ⅰ 7 38

39 ゲート接地増幅回路の増幅度 g ds r ut g m r g mb B R R ut R B B b M n B AC 接地 R 小信号等価回路 n R : 信号源の出力抵抗電子回路 Ⅰ 7 39

40 ゲート接地増幅回路の増幅度 g m r g mb B R ut ut R n R ut r gm g R mb R ut R n R B ut ut r gm gmb R n R R ut B n 小信号等価回路 ut ( gm gmb ) R n ut ut r R R ut ut ( gm g ) mb R n R n ut ut r R R R A ut n r ( gm gmb ) r R ( g g ) r R R R m mb 電子回路 Ⅰ 7 4

41 ゲート接地増幅回路の入力抵抗 ut g m r g mb B R R ut テスト電源 X X B B b M B AC 接地小信号等価回路入力抵抗 :R n x / x 入力抵抗 :R n 電子回路 Ⅰ 7 4

42 ゲート接地増幅回路の入力抵抗 X X r X g m g mb X ( g m g mb ) X X X g m B B r 小信号等価回路 g mb B R X { X ( gm gmb ) X } X R r R n ( g g ) r >> m mb X X R ( g g ) m R r mb ( gm gmb ) r gm gmb r R R n X X ( g g ) m r mb r r g m g mb 電子回路 Ⅰ 7 4

43 ゲート接地増幅回路の出力抵抗テスト電源 R g m r g mb B X X ut R B B b M B AC 接地出力抵抗 :R ut R R // R ut X 小信号等価回路出力抵抗 :R ut R // R X R // ( x / x ) R R : 信号源の出力抵抗電子回路 Ⅰ 7 43

44 ゲート接地増幅回路の出力抵抗テスト電源 R X R g m B r B 小信号等価回路 g mb B X X r ( gm gmb ) X ( gm gmb ) R X X { X ( gm gmb ) R X } X R X r R X ( g g ) r >> X X m mb r { ( gm gmb ) R } R { ( gm gmb ) r } ( gm gmb ) r R r { ( g m g mb ) R } r R r ut [ R { ( gm gmb ) r } r ] R R // 電子回路 Ⅰ 7 44

45 ドレイン接地増幅回路 ( ソースフォロワ ) の増幅度 n g m g mb B n M ut ut R B B B R 小信号等価回路 n ut R n g / R m gmbut ut { ( g g ) R } ut A g m R / m n mb 電子回路 Ⅰ 7 45

46 ドレイン接地増幅回路の出力抵抗 g m g mb B AC 接地 M ut X X B B B 出力抵抗 :R ut 小信号等価回路出力抵抗 :R n x / x X g X ut m X g mb X ( g g ) R / m mb 電子回路 Ⅰ 7 46

47 ドレイン接地増幅回路の出力抵抗 ( チャンネル長効果を考慮 ) g m r g mb B AC 接地 M ut ut R B B B R 小信号等価回路 R ut // // r R g g // m mb 電子回路 Ⅰ 7 47

48 ドレイン接地増幅回路の出力抵抗 ( チャンネル長効果を考慮 ) X X g m X B r g mb X ut X g m X /g m B 小信号等価回路電子回路 Ⅰ 7 48

49 ドレイン接地増幅回路の出力抵抗 ( チャンネル長効果を考慮 ) X g m B r B X g mb X ut X g mb X /g mb B 小信号等価回路電子回路 Ⅰ 7 49

50 ドレイン接地増幅回路 ( チャンネル長効果を考慮 ) n g m /g m r /g mb ut ut R r /g mb R 小信号等価回路小信号等価回路 A // r // R gmb // r // R g mb g m R ut // // r R g g // m mb 電子回路 Ⅰ 7 5

電子回路I_8.ppt

電子回路I_8.ppt 電子回路 Ⅰ 第 8 回電子回路 Ⅰ 9 1 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 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 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