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