マルチステージアンプ

部品と材料

• 3つのNPNトランジスタ-モデル2N2222または2N3403を推奨（Radio Shackカタログ番号276-1617は、この実験や他の実験に最適な15個のNPNトランジスタのパッケージです）
• 2つの6ボルトバッテリー
• 1つの10kΩポテンショメータ、シングルターン、リニアテーパー（Radio Shackカタログ番号271-1715）
• 1MΩ抵抗1つ
• 3つの100kΩ抵抗器
• 3つの10kΩ抵抗器

相互参照

電気回路の教訓 、第3巻、第4章：「バイポーラ接合トランジスタ」

学習目標

• 多段直接結合エミッタ接地増幅器回路の設計
• 増幅回路における負帰還の影響

回路図

イラスト

手順

前のトランジスタのコレクタ端子と次のトランジスタのベース（抵抗）の3つのエミッタ接地増幅器回路を接続することにより、各段の電圧利得が複合され、非常に高い全体的な電圧利得が得られます。この回路をなしで構築することをお勧めします まず、1MΩのフィードバック抵抗を使用して、無制限の電圧ゲインがどれだけ高いかを自分で確認します。

ポテンショメータを安定した出力電圧（完全な供給電圧またはゼロで飽和していない）に調整することが不可能な場合があります。ゲインは非常に高くなります。最後のトランジスタのアクティブ範囲で出力電圧を安定させるのに十分なほど入力電圧を微調整できない場合でも、出力と入力の関係が反転していることがわかるはずです。つまり、入力がローになると出力が高電圧に駆動される傾向があり、その逆も同様です。

エミッタ接地「ステージ」のいずれか1つがそれ自体で反転しているため、ステージ数が偶数のエミッタ接地増幅器は非反転応答を示し、ステージ数が奇数の場合は反転を示します。これらの関係は、各トランジスタでコレクタからグランドへの電圧を測定することで体験できます。 入力電圧ポテンショメータを調整しながら、入力電圧の増加に伴って出力電圧が増加するか減少するかを確認します。

1MΩのフィードバック抵抗を回路に接続し、最後のトランジスタのコレクタを最初のトランジスタのベースに結合します。この3段増幅器の全体的な応答は反転しているため、最後のトランジスタの出力から最初のトランジスタの入力に1MΩの抵抗を介して提供されるフィードバック信号は負である必要があります。 自然の中で。

そのため、アンプの応答を安定させ、電圧ゲインを最小限に抑えるように機能します。入力信号の変化（ポテンショメータの位置の変化）に対する出力信号の感度の低下により、ゲインがすぐに低下することに気付くはずです。

簡単に言えば、アンプは、フィードバック抵抗が配置されていない場合ほど「扱いにくい」ものではありません。以前の実験で説明した単純なエミッタ接地増幅器と同様に、ここでは、電圧利得を計算できる入力電圧と出力電圧の数値の表を作成することをお勧めします。

フィードバック抵抗のさまざまな値を試してください。 減少はどのような効果があると思いますか フィードバック抵抗は電圧利得に影響しますか？ 増加はどうですか フィードバック抵抗で？試してみてください！

負帰還を使用して高利得増幅器回路を「飼いならす」ことの利点は、結果として生じる電圧利得が抵抗値にさらに依存し、構成トランジスタの特性にあまり依存しないことです。一貫性のあるトランジスタよりも一貫性のある抵抗器を製造する方がはるかに簡単なので、これは良いことです。

したがって、任意に高い電圧ゲインを持つトランジスタの段階的ネットワークを構築することにより、予測可能なゲインを持つ増幅器を設計し、負のフィードバックによってそのゲインを正確に軽減することが容易になります。 オペアンプを作成するために使用されるのは、これと同じ原理です。 回路は非常に予測どおりに動作します。

このアンプ回路は、実際の多段回路で通常遭遇するものから少し単純化されています。純粋なエミッタ接地構成（つまり、エミッタ-アース抵抗なし）が使用されることはめったにありません。増幅器のサービスがAC信号用である場合、ステージ間結合は、適切なように各トランジスタベースに接続された分圧器ネットワークで容量性であることがよくあります。各ステージのバイアス。

高周波増幅器回路は、多くの場合、トランス結合されており、共振チューニングのためにコンデンサがトランス巻線と並列に接続されています。

コンピューターシミュレーション

多段増幅器vsupply1 0 dc 12 vin 2 0 r1 2 3100k r2 1 4 10k q1 4 3 0 mod1 r3 4 7100k r4 1 5 10k q2 5 7 0 mod1 r5 5 8100k r6 1 6 10k q3 6 8 0 mod1 rf 3 6 1meg .model mod1 npn bf =200 .dc vin 0 2.5 0.1 .plot dc v（6,0）v（2,0）.end