トランジスタアンプ設計

　周波数カウンタがTTLかCMOS入力となって
　いたので、トランジスタアンプを設計して
　みました。

　回路は、以下。



　アンプの設計する場合は、トランジスタのコレクタの
　電圧をVcc/2とするのが、相場として次のように設計
　してみました。

電圧増幅率を３倍（94dB）とする
エミッタ電流を1mAとすれば、エミッタ抵抗1kΩとしてベース電圧は1.6V
エミッタ電流＝コレクタ電流と近似し、コレクタ抵抗の電圧は3.3VでVcc/2を加えても飽和なし
エミッタ電流の10倍をバイアス抵抗に流せばよいので、（12V/IB）＝10mA
IBは、12000mV/10mAより1200Ω
バイアス抵抗を同じにすると、R1=R2=620Ω（これで合成抵抗は1240Ω）
ベース電圧は、6Vでエミッタ抵抗とベースエミッタ間の電圧を合算は、1.6V以上で確実に動作
入出力の直流成分カットで10pFを使う
高周波での増幅を確実にするため、エミッタ抵抗と並列に大きなキャパシタをいれる

　信号は交流ですが、バイアスは直流なので
　直流電圧を与え、交流電圧が変化したとき
　電源電圧との差の電圧が、VccとGNDを超え
　ないことを確認しています。

　増幅度を持たせないで、バッファとなるようにしてみます。



　上の回路は、エミッタフォロワと呼ばれています。

　エミッタフォロワは、、ベースに与えた電圧波形が
　そのままエミッタに出てきます。

　設計を簡単にするため、ベースのバイアス電圧を電源
　電圧の半分にしていきます。

　設計は、次のようにしました。

電圧増幅率を１倍（0dB）とする（電流の増幅は、あります）
エミッタ電流を1mAとすると、Vcc/2になるように5.1kΩをエミッタ抵抗とします
エミッタ電流の10倍をバイアス抵抗に流せばよいので、（12V/IB）＝10mA
IBは、12000mV/10mAより1200Ω
バイアス抵抗を同じにすると、R1=R2=620Ω（これで合成抵抗は1240Ω）
ベース電圧は、6Vでエミッタ抵抗とベースエミッタ間の電圧を合算は、5.7Vで確実に動作

　エミッタフォロワでは、電圧増幅はありませんが
　電流増幅はしています。

　電流は電源から供給されるので、交流でみれば
　出力インピーダンスが低いことに相当。

　hFEの大きなスーパーベータトランジスタでは
　次の回路定数を使っても、動作しました。



　電流がどれくらい流れているのかを、試算してみます。

　ベース電圧は、12V/2=6V。
　ベースバイアス抵抗を流れる電流は、12V/2kΩ=6mA。
　ベースバイアス抵抗の1/10が、ベースに流れるとすれば、0.6mA。
　hFE=100として、コレクタ電流とエミッタ電流は、60mA。
　エミッタ電圧は、6V-0.6V=5.4V。
　エミッタ電流が60mA流れたとしても、エミッタ電圧は変わらない。

　充分な直流のエミッタ電流が流れるので、ベースに注入した
　交流電流は、エミッタ抵抗で電圧に変換されて出てきます。

　エミッタ抵抗に並列に、キャパシタをつけると電荷の
　充放電のために、波形が乱れることになります。

　キャパシタの充放電があるので、次のエミッタフォロワ
　回路は、使い方が不適切です。



　キャパシタを入れると、電荷の充電と放電では
　異なる現象が発生。

　電荷の充電のときのイメージは、以下。



　電荷の放電のときのイメージは、次のようになり
　交通渋滞がおきてしまいます。



　電荷の放電では、抵抗には２方向からの供給になるため
　電流が２倍になったのと等価になり、抵抗に現れる電圧
　は、２倍になります。

　エミッタの電荷供給量とキャパシタからの電荷供給量が
　加算されるので、電圧でみると信号の追従がゆっくりに
　なります。

　実用回路では、エミッタフォロワをバッファにし
　バッファの次段に、増幅回路を配置します。

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