多段トランジスタ増幅器

実際のアプリケーションでは、通常はシングルステートアンプの出力は不十分ですが、電圧またはパワーアンプです。したがって、それらは*多段トランジスタアンプ*に置き換えられます。

多段増幅器では、結合デバイスを使用して、最初の段の出力が次の段の入力に結合されます。これらの結合デバイスは通常、コンデンサまたはトランスです。カップリングデバイスを使用して2つの増幅器段を結合するこのプロセスは、*カスケード*と呼ばれます。

次の図は、カスケード接続された2段アンプを示しています。

2段階のカスケード

全体のゲインは、個々のステージの電圧ゲインの積です。

A_V = A _ \ {V1} \ times A _ \ {V2} = \ frac \ {V_2} \ {V_1} \ times \ frac \ {V_0} \ {V_2} = \ frac \ {V_0} \ {V_1}

ここで、A〜V〜=全体のゲイン、A〜V1〜= 1 ^ st ^ステージの電圧ゲイン、A〜V2〜= 2 ^ nd ^ステージの電圧ゲイン。

*n* 個のステージがある場合、それらの *n* ステージの電圧ゲインの積は、そのマルチステージアンプ回路の全体的なゲインになります。

カップリング装置の目的

カップリングデバイスの基本的な目的は

1つのステージの出力から次のステージの入力にACを転送します。
DCが1つのステージの出力から次のステージの入力に通過するのをブロックします。これは、DC状態を分離することを意味します。

カップリングの種類

カップリングデバイスを使用して、1つのアンプステージを他のアンプステージとカスケード接続すると、マルチステージアンプ回路*が形成されます。抵抗器、コンデンサ、変圧器などのこれらの結合デバイスを使用した結合の *4 基本的な方法があります。それらについて考えてみましょう。

抵抗-静電容量結合

これは、主に使用される結合方法であり、単純な*抵抗-コンデンサ*の組み合わせを使用して形成されます。ここで使用される主な結合要素は、ACを許可しDCをブロックするコンデンサです。

カップリングコンデンサは、ACを1つのステージの出力から次のステージの入力に渡します。 DCバイアス電圧からDCコンポーネントをブロックして、次のステージに影響を与えます。次の章で、この結合方法の詳細を説明します。

インピーダンス結合

結合要素として*インダクタンス*と*キャパシタンス*を使用する結合ネットワークは、インピーダンス結合ネットワークと呼ばれます。

このインピーダンス結合法では、結合コイルのインピーダンスは、そのインダクタンスと jwL である信号周波数に依存します。この方法はそれほど一般的ではなく、めったに使用されません。

トランス結合

トランスフォーマーを結合*デバイスとして使用する結合方法は、トランス結合と呼ばれます。この結合方法では、トランス自体がAC成分を第2段のベースに直接伝達するため、コンデンサは使用されません。

トランスの二次巻線はベースリターンパスを提供するため、ベース抵抗は必要ありません。この結合は、その効率とインピーダンス整合のために人気があり、そのため主に使用されています。

直接結合

前の増幅器段が次の増幅器段に直接接続されている場合、*直接結合*と呼ばれます。個々のアンプ段のバイアス条件は、DC絶縁なしで段を直接接続できるように設計されています。

直接結合方式は、負荷がアクティブ回路要素の出力端子と直列に接続されている場合に主に使用されます。たとえば、ヘッドフォン、ラウドスピーカーなど。

増幅器におけるコンデンサの役割

カップリングの目的以外に、アンプで特にコンデンサをほとんど使用しない他の目的があります。これを理解するために、アンプのコンデンサの役割について教えてください。

入力コンデンサC〜in〜

増幅器の初期段階にある入力コンデンサC〜in〜は、AC信号をトランジスタのベースに結合します。このコンデンサC〜in〜が存在しない場合、信号源は抵抗R〜2〜と並列になり、トランジスタベースのバイアス電圧が変更されます。

したがって、C〜in〜により、バイアス条件に影響を与えることなく、ソースからのAC信号を入力回路に流すことができます。

エミッタバイパスコンデンサC〜e〜

エミッタバイパスコンデンサC〜e〜は、エミッタ抵抗に並列に接続されています。増幅されたAC信号への低リアクタンスパスを提供します。

このコンデンサがないと、R〜E〜の両端に発生する電圧が入力側にフィードバックされ、出力電圧が低下します。したがって、Ceの存在下では、増幅されたACはこれを通過します。

カップリングコンデンサC〜C〜

コンデンサC〜C〜は、2つのステージを接続し、ステージ間のDC干渉を防ぎ、動作点のシフトを制御する結合コンデンサです。これは、DC電圧が通過できないため、「ブロッキングコンデンサ」とも呼ばれます。

このコンデンサがない場合、R〜C〜は次のステージのバイアスネットワークの抵抗R〜1〜と並列になり、次のステージのバイアス条件を変更します。

アンプの検討

アンプ回路の場合、アンプの全体的なゲインは重要な考慮事項です。最大電圧ゲインを達成するために、カスケード接続に最適なトランジスタ構成を見つけましょう。

CCアンプ

その電圧利得は1未満です。
中間段階には適していません。

CBアンプ

その電圧利得は1未満です。
したがって、カスケードには適していません。

CEアンプ

その電圧利得は1よりも大きいです。
カスケード接続により、電圧ゲインがさらに増加します。

CEアンプの特性は非常に大きく、この構成はアンプ回路のカスケード接続に非常に適しています。したがって、ほとんどのアンプ回路はCE構成を使用しています。

このチュートリアルの以降の章では、結合増幅器の種類について説明します。

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