Amplifiers-emitter-follower-and-darlington

提供:Dev Guides
移動先:案内検索

エミッタフォロワーとダーリントンアンプ

エミッタフォロワとダーリントンアンプは、フィードバックアンプの最も一般的な例です。 これらは、多くのアプリケーションで最もよく使用されるものです。

エミッターフォロワー

エミッタフォロア回路は、フィードバックアンプにおいて重要な位置を占めています。 エミッタフォロアは、負電流フィードバック回路の場合です。 これは主に、信号発生器回路の最終段アンプとして使用されます。

エミッターフォロワーの重要な機能は次のとおりです-

  • 入力インピーダンスが高い
  • 出力インピーダンスが低い
  • インピーダンス整合に理想的な回路です

これらの理想的な機能はすべて、エミッタフォロワ回路の多くのアプリケーションを可能にします。 これは、電圧ゲインのない電流増幅回路です。

建設

エミッタフォロワ回路の構造上の詳細は、通常のアンプとほぼ同じです。 主な違いは、負荷R〜L〜はコレクタ端子には存在しないが、回路のエミッタ端子には存在することです。 したがって、出力はコレクタ端子ではなくエミッタ端子から取得されます。

バイアスは、ベース抵抗方式または分圧方式のいずれかによって提供されます。 次の図は、エミッタフォロワの回路図を示しています。

エミッターフォロワー構築

操作

ベースとエミッタの間に印加される入力信号電圧は、エミッタセクションにあるR〜E〜に出力電圧V〜o〜を発生させます。 したがって、

V_o = I_E R_E

この出力電流の全体がフィードバックを介して入力に適用されます。 したがって、

V_f = V_o

R〜L〜に発生する出力電圧はエミッタ電流に比例するため、このエミッタフォロワ回路は電流フィードバック回路です。 したがって、

\ beta = \ frac \ {V_f} \ {V_o} = 1

また、トランジスタへの入力信号電圧(= V〜i〜)は、V〜s〜とV〜o〜の差に等しいことに注意してください。

V_i = V_s-V_o

したがって、フィードバックは負です。

特徴

エミッターフォロワーの主な特徴は次のとおりです-

  • 電圧ゲインなし。 実際、電圧ゲインはほぼ1です。
  • 比較的高い電流ゲインと電力ゲイン。
  • 高入力インピーダンスと低出力インピーダンス。
  • 入力および出力AC電圧は同相です。

エミッタフォロワの電圧利得

エミッタフォロワ回路は目立つものなので、エミッタフォロワ回路の電圧ゲインの式を取得してみましょう。 エミッタフォロワ回路は次のようになります-

電圧ゲイン

上記の回路のAC等価回路を描くと、エミッタバイパスコンデンサがないため、下のようになります。

AC Equivalent

エミッタ回路のAC抵抗r〜E〜は、

r_E = r’_E + R_E

どこで

r’_E = \ frac \ {25 mV} \ {I_E}

増幅器の電圧利得を見つけるために、上の図を次の図に置き換えることができます。

置き換えられた電圧ゲイン

入力電圧は、エミッタ回路のAC抵抗に印加されることに注意してください(つまり、(r ’〜E〜+ R〜E〜)。 エミッタダイオードが理想的であると仮定すると、出力電圧V〜out〜は

V _ \ {out} = i_e R_E

入力電圧V〜in〜は

V _ \ {in} = i_e(r’_e + R_E)

したがって、エミッタフォロワの電圧ゲインは

A_V = \ frac \ {V _ \ {out}} \ {V _ \ {in}} = \ frac \ {i_e R_E} \ {i_e(r'_e + R_E)} = \ frac \ {R_E} \ { (r'_e + R_E)}

Or

A_V = \ frac \ {R_E} \ {(r’_e + R_E)}

ほとんどの実用的なアプリケーションでは、

R_E \ gg r’_e

したがって、A〜V〜≈1。 実際には、エミッタフォロワの電圧ゲインは0.8〜0.999です。

ダーリントンアンプ

先ほど説明したエミッタフォロワ回路は、回路の電流ゲイン(A〜i〜)と入力インピーダンス(Z〜i〜)の要件を満たすことができません。 回路の電流ゲインと入力インピーダンスの全体的な値をある程度増加させるには、次の回路図に示すように2つのトランジスタを接続します。これは、*ダーリントン*構成として知られています。

ダーリントンアンプ

上図に示すように、第1トランジスタのエミッタは第2トランジスタのベースに接続されています。 両方のトランジスタのコレクタ端子は互いに接続されています。

バイアス分析

このタイプの接続のため、第1トランジスタのエミッタ電流は、第2トランジスタのベース電流にもなります。 したがって、ペアの電流ゲインは、個々の電流ゲインの積に等しくなります。

\ beta = \ beta _1 \ beta _2

一般に、最小限の部品で高い電流ゲインが実現されます。

ここでは2つのトランジスタが使用されているため、2つのV〜BE〜ドロップを考慮する必要があります。 その他の点では、バイアス解析は1つのトランジスタで類似しています。

R〜2〜の両端の電圧、

V_2 = \ frac \ {V_CC} \ {R_1 + R_2} \ times R_2

R〜E〜の両端の電圧、

V_E = V_2-2 V _ \ {BE}

R〜E〜を流れる電流、

I _ \ {E2} = \ frac \ {V_2-2 V _ \ {BE}} \ {R_E}

トランジスタは直接結合されているため、

I _ \ {E1} = I _ \ {B2}

Now

I _ \ {B2} = \ frac \ {I _ \ {E2}} \ {\ beta _2}

だから

I _ \ {E1} = \ frac \ {I _ \ {E2}} \ {\ beta _2}

どの意味

I _ \ {E1} = I _ \ {E1} \ beta _2

我々は持っています

$ I _ \ {E1} = \ beta _1 I _ \ {B1} $ $ I _ \ {E1} \ cong I _ \ {C1} $以降

したがって、

I _ \ {E2} = I _ \ {E1} \ beta _2

我々は書ける

I _ \ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I _ \ {B1}

したがって、電流ゲインは次のように指定できます。

\ beta = \ frac \ {I _ \ {E2}} \ {I _ \ {B1}} = \ frac \ {\ beta _1 \ beta _2 I _ \ {B1}} \ {I _ \ {B1}} = \ベータ_1 \ beta_2

ダーリントンアンプの入力インピーダンスは

$ Z _ \ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E …​.. $ r ’〜e〜を無視

実際には、次の図に示すように、これら2つのトランジスタは単一のトランジスタハウジングに配置され、3つの端子はハウジングから取り出されます。

2つのトランジスタ

この3端子デバイスは、*ダーリントントランジスタ*と呼ばれます。 ダーリントントランジスタは、高い電流ゲインと高い入力インピーダンスを持つ単一のトランジスタのように動作します。

特徴

以下は、ダーリントンアンプの重要な特性です。

  • 非常に高い入力インピーダンス(MΩ)。
  • 非常に高い電流ゲイン(数千)。
  • 非常に低い出力インピーダンス(数Ω)。

Darling tonアンプの特性は基本的にエミッタフォロワの特性と同じであるため、2つの回路は同様の用途に使用されます。

ここまで、正帰還に基づいたアンプについて説明してきました。 トランジスタ回路の負帰還は、発振器の動作に役立ちます。 オシレーターのトピックは、オシレーターのチュートリアルで完全にカバーされています。