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RCカップリングアンプ

抵抗-容量結合は、短期的にはRC結合と呼ばれます。 これは、アンプで最もよく使用されるカップリング手法です。

2段RC結合アンプの構築

2段RC結合トランジスタ増幅器回路の構造上の詳細は次のとおりです。 2段増幅回路には2つのトランジスタがあり、CE構成で接続され、共通の電源V〜CC〜が使用されます。 分圧器ネットワークR〜1〜およびR〜2〜および抵抗器R〜e〜は、バイアスおよび安定化ネットワークを形成します。 エミッタバイパスコンデンサC〜e〜は、信号への低リアクタンスパスを提供します。

抵抗R〜L〜は負荷インピーダンスとして使用されます。 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。 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。 下の図は、RC結合増幅器の回路図を示しています。

RC Two Stage

RC結合増幅器の動作

AC入力信号が最初のトランジスタのベースに印加されると、増幅されてコレクタ負荷R〜L〜に現れ、それが結合コンデンサC〜C〜を通過して次のステージに送られます。 これは次のステージの入力になり、その増幅された出力はコレクター負荷全体に再び現れます。 したがって、信号はステージアクションによってステージで増幅されます。

ここで注意しなければならない重要な点は、合計ゲインが個々のステージのゲインの積よりも小さいことです。 これは、第2ステージが第1ステージの後に続く場合、第2ステージの入力抵抗のシャント効果により、第1ステージの*実効負荷抵抗*が減少するためです。 したがって、マルチステージアンプでは、最後のステージのゲインのみが変更されません。

ここで2段のアンプを考えると、出力位相は入力と同じです。 位相反転は、2ステージCE構成のアンプ回路によって2回行われるためです。

RC結合増幅器の周波数応答

周波数応答曲線は、電圧ゲインと周波数の関数との関係を示すグラフです。 RC結合増幅器の周波数応答は、次のグラフに示すとおりです。

周波数応答

上のグラフから、50Hz未満の周波数と20KHzを超える周波数では、周波数がロールオフまたは減少することがわかります。 一方、50Hz〜20KHzの周波数範囲での電圧ゲインは一定です。

私達はことを知っています、

X_C = \ frac \ {1} \ {2 \ pi f_c}

これは、容量性リアクタンスが周波数に反比例することを意味します。

低周波数(つまり、 50 Hz未満)

容量性リアクタンスは周波数に反比例します。 低周波数では、リアクタンスは非常に高くなります。 入力コンデンサC〜in〜と結合コンデンサC〜C〜のリアクタンスは非常に高いため、入力信号のごく一部のみが許可されます。 パスコンデンサC〜E〜によるエミッタのリアクタンスも、低周波数では非常に高くなります。 したがって、エミッタ抵抗を効果的にシャントできません。 これらすべての要因により、電圧ゲインは低周波数でロールオフします。

高周波で(すなわち 20 KHz以上)

再び同じ点を考慮すると、容量性リアクタンスは高周波では低いことがわかります。 したがって、コンデンサは高周波では短絡回路として動作します。 この結果、次のステージの負荷効果が増加し、電圧ゲインが低下します。 これに伴い、エミッタダイオードの容量が減少すると、トランジスタのベース電流が増加するため、電流ゲイン(β)が減少します。 したがって、電圧ゲインは高周波でロールオフします。

中周波(つまり、 50 Hzから20 KHz)

図に示すように、コンデンサの電圧利得はこの周波数範囲で一定に維持されます。 周波数が増加すると、コンデンサC〜C〜のリアクタンスが減少し、ゲインが増加する傾向があります。 しかし、この無効な静電容量により、ゲインが低下する次のステージの負荷効果が増加します。

これら2つの要因により、ゲインは一定に維持されます。

RC結合アンプの利点

RC結合増幅器の利点は次のとおりです。

  • RCアンプの周波数応答は、広い周波数範囲にわたって一定のゲインを提供するため、オーディオアプリケーションに最適です。
  • 回路は単純で、安価な抵抗とコンデンサを使用しているため、コストが低くなります。
  • アップグレード技術により、よりコンパクトになります。

RC結合アンプの欠点

RC結合アンプの欠点は次のとおりです。

  • 実効負荷抵抗のため、電圧と電力のゲインは低くなります。
  • 彼らは年齢とともにうるさくなる。
  • インピーダンス整合が不十分なため、電力伝達は低くなります。

RC結合増幅器のアプリケーション

以下は、RC結合増幅器のアプリケーションです。

  • 広い周波数範囲で優れたオーディオ忠実度を備えています。
  • 電圧増幅器として広く使用されています
  • インピーダンス整合が不十分なため、最終段階でRC結合が使用されることはほとんどありません。