電流帰還バイアス回路の設計



エミッタ側に抵抗を入れたエミッタ接地回路を利用したアンプは 電流帰還バイアス回路と呼ばれる。今回はベース側に分圧回路を使ったアンプを考える。

2SC1815GR(hFE=hfe=300、VBE=0.7V)を用いて電流帰還バイアス回路を設計する。



(1) 回路図と等価回路(直流、交流)を書け。

(2) VCC = 3V、 直流コレクタ電流 IC = 1 mA とする。またコレクタ電圧は VC = VCC/2 = 1.5 V とする。 この時、 RC を求めよ。

(3) 直流ベース電流 IB を求めよ。

(4) 簡単にするため、ベース抵抗RB1とRB2の値は同じとすると、分圧がかかってベースにかかる電圧はほぼVCC/2となる。 直流等価回路より、次のかっこの中に何が入るか求めよ。 VCC/2 = ()・IB・RE + VBE

(5) (4)より RE を求めよ。

(6) RB1とRB2に流れる電流はIBの数倍から10倍程度にするのが普通である。IBの10倍の電流を流すとき、RB1 = RB2 の値を求めよ。

(7) トランジスタの入力インピーダンス hie を求めよ。

(8) 交流入力電圧をvi、出力電圧をvoとする。また交流ベース電流をib、コレクタ電流をicとする。 等価回路より次の等式を完成させよ。 vi = ?

(9) 次の等式を完成させよ。 vo = ?

(10) 電圧ゲイン(利得) Av を倍率とdBで求めよ 。

(11) 入力インピーダンス rin を求める。入力側からかけた交流電圧をv、入力側から入れた電流をiとしたとき、等価回路を簡単に書き換えて rin を求めよ。また、rinを上げるにはRC及びICをどうすれば良いか答えよ。

(12) 出力インピーダンス rout を求める。入力側の交流電圧入力は0vとし、出力側からかけた電圧をv、出力側から入れた電流をiとしたとき、等価回路を簡単に書き換えて rout を求めよ。また、routを下げるにはRC及びICをどうすれば良いか答えよ。

(13) 近い値の抵抗値の抵抗を用いて実際に回路を組み、VC、VRB1、VRB2、VRC、VRE、VBEを測って IC を計算せよ。

(14) ファンクションジェネレータを入力につなぎ(440Hz、-30 dB (0 dB/3V))、 入力と出力の電圧変化をオシロスコープで測定して実際のゲインを求めよ。
なおカップリングコンデンサは0.1uF、電源部につけるバイパスコンデンサは47uFとする。

(15) エミッタにバイパスコンデンサを付けるとゲインが増加する。何故であるか等価図を書いて説明せよ。

また実際の回路に 47uF を取り付けて、ファンクションジェネレータを作動させて(440Hz、-50 dB (0 dB/3V))ゲインを求めよ。