コモンベースアンプ

調査する必要のある最終的なトランジスタ増幅器の構成（下の図）は、コモンベース増幅器です。 。この構成は他の2つよりも複雑であり、その奇妙な動作特性のためにあまり一般的ではありません。

コモンベースアンプ

なぜコモンベースアンプと呼ばれるのですか？

これはコモンベースと呼ばれます （DC電源は別として）、信号源と負荷は、下の図に示すように、共通の接続ポイントとしてトランジスタのベースを共有しているためです。

コモンベースアンプ：エミッタとベース間の入力、コレクタとベース間の出力。

おそらく、この構成の最も顕著な特徴は、最初の図の太い矢印で示されているように、入力信号源がトランジスタの完全なエミッタ電流を流さなければならないことです。ご存知のように、エミッタ電流はトランジスタの他のどの電流よりも大きく、ベース電流とコレクタ電流の合計です。最後の2つの増幅器構成では、信号源はトランジスタのベースリードに接続されていたため、最小を処理していました。 現在可能です。

コモンベースアンプの電流の減衰

入力電流は出力電流を含む回路内の他のすべての電流を超えるため、このアンプの電流ゲインは 1未満です。 （Rloadがコレクターに接続されていることに注意してください。したがって、信号ソースよりもわずかに少ない電流が流れます）。つまり、減衰します。 増幅ではなく現在 それ。エミッタ接地およびコレクタ接地増幅器の構成では、ゲインに最も密接に関連するトランジスタパラメータはβでした。ベース接地回路では、別の基本的なトランジスタパラメータに従います。コレクタ電流とエミッタ電流の比率です。これは常に1未満の小数部です。このトランジスタの小数部の値は、 alpha と呼ばれます。 比率、またはα比率。

コモンベースアンプの信号電圧のブースト

明らかに信号電流をブーストできないため、信号電圧をブーストすることを期待するのは合理的と思われます。下の図の回路のSPICEシミュレーションは、その仮定を立証します。

DCSPICE分析用のベース接地回路。

コモンベースアンプvin0 1 r1 1 2100 q1 4 0 2 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn .dc vin 0.6 1.2 .02 .plot dc v（3,4）.end 

コモンベースアンプのDC転送機能 n。

上の図では、出力電圧が実質的にゼロ（カットオフ）から15.75ボルト（飽和）になり、入力電圧が0.6ボルトから1.2ボルトの範囲で掃引されていることに注意してください。出力電圧プロットは、入力で約0.7ボルトになるまで上昇を示さず、約1.12ボルトの入力でカットオフ（平坦化）します。これは、15.75ボルトの出力電圧スパンとわずか0.42ボルトの入力電圧スパンのかなり大きな電圧ゲインを表します。ゲイン比は37.5、つまり31.48dBです。また、入力電圧源の直列補助効果により、出力電圧（Rloadで測定）が飽和状態で電源（15ボルト）を超える方法にも注意してください。

AC信号源（およびDCバイアス電圧）を使用したSPICE分析の2番目のセットは、同じ話をします：高電圧ゲイン

回路例

SPICEAC分析用のベース接地回路。

ご覧のとおり、下の図の入力波形と出力波形は互いに同相です。これは、コモンベースアンプが非反転であることを示しています。

コモンベースアンプvin5 2 sin（0 0.12 2000 0 0）vbias 0 1 dc 0.95 r1 2 1100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn .tran 0.02m 0.78 m .plot tran v（5,2）v（4）.end 

以下の表の2kHzの単一周波数でのACSPICE分析は、ゲイン計算用の入力電圧と出力電圧を提供します。

2 kHzでのベース接地AC分析–ネットリストとそれに続く出力。

コモンベースアンプvin5 2 ac 0.1 sin vbias 0 1 dc 0.95 r1 2 1100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn .ac dec 1 2000 2000 .print ac vm （5,2）vm（4,3）.endfrequency mag（v（5,2））mag（v（4,3））——————————————————— ———— 0.000000e + 00 1.000000e-01 4.273864e + 00 

2番目の分析（上記の表）の電圧値は、42.74（4.274 V / 0.1 V）、つまり32.617 dBの電圧ゲインを示しています：

下の図の回路の別のビューは、シミュレートしたばかりの回路内のさまざまな信号の位相関係とDCオフセットをまとめたものです。

NPNベース接地増幅器の位相関係とオフセット。

。 。 。およびPNPトランジスタの場合：下の図。

PNPベース接地増幅器の位相関係とオフセット。

電圧利得の予測

ベース接地アンプ構成の電圧利得を予測することは非常に困難であり、直接測定することが困難なトランジスタの動作の近似が含まれます。電圧利得が2つの抵抗の比率によって設定されるか（共通エミッタ）または不変の値に固定される（共通コレクタ）他の増幅器構成とは異なり、共通ベース増幅器の電圧利得は、入力信号のDCバイアス。結局のところ、エミッタとベースの間の内部トランジスタ抵抗は、電圧ゲインを決定する上で主要な役割を果たし、この抵抗は、エミッタを流れる電流のレベルが異なると変化します。

この現象を説明するのは難しいですが、コンピュータシミュレーションを使用して説明するのはかなり簡単です。 AC信号の振幅と他のすべての回路パラメータを一定に保ちながら、DCバイアス電圧をわずかに変更して（下の図のvbias）、コモンベース増幅器回路でのSPICEシミュレーション（前の図）。シミュレーションごとに電圧ゲインが変化すると、出力電圧の振幅が異なります。

これらの分析はすべて「伝達関数」モードで実行されますが、最初に過渡分析モード（時間の経過とともにプロットされた電圧）で「証明」され、不適切なために波全体が「クリップ」されずに忠実に再現されていることを確認しました。バイアス。下の図の「* .tran0.02m 0.78m」、「コメントアウトされた」過渡解析ステートメントを参照してください。ゲインの計算は、歪んだ波形に基づくことはできません。 SPICEは、「。tf v（4）vin」ステートメントを使用して、小信号DCゲインを計算できます。出力は v（4）です vin としての入力 。

 common-base amp vbias =0.85V vin 5 2 sin（0 0.12 2000 0 0）vbias 0 1 dc 0.85 r1 2 1100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn * .tran 0.02m 0.78m .tf v（4）vin .end 

コモンベースアンプ電流ゲインIin55 5 0A vin 55 2 sin（0 0.12 2000 0 0）vbias 0 1 dc 0.8753 r1 2 1100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn * .tran 0.02m 0.78m .tf I（v1）Iin .end伝達関数情報：伝達関数=9.900990e-01iin入力インピーダンス=9.900923e + 11v1出力インピーダンス=1.000000e + 20 

SPICEネットリスト：さまざまなDCバイアス電圧のコモンベース伝達関数（電圧ゲイン）。 SPICEネットリスト：コモンベースアンプの電流ゲイン。 .tf v（4）vinステートメントに注意してください。 DC電流ゲインI（vin）/ Iinの伝達関数; .tf I（vin）Iinステートメントに注意してください。

コマンドラインで、 spice -b filename.cir .tf により印刷出力を生成します ステートメント：transfer_function、output_impedance、およびinput_impedance。省略された出力リストは、 vbias を使用した実行からのものです。 以下の表に記録されているように、0.85、0.90、0.95、1.00Vで。

SPICE出力：コモンベース伝達関数。

回路：コモンベースアンプvbias =0.85V transfer_function =3.756565e + 01 output_impedance_at_v（4）=5.000000e + 03 vin＃input_impedance =1.317825e + 02回路：コモンベースアンプvbias =0.8753V Ic =1 mA転送関数情報：transfer_function =3.942567e + 01 output_impedance_at_v（4）=5.000000e + 03 vin＃input_impedance =1.255653e + 02回路：コモンベースアンプvbias =0.9V transfer_function =4.079542e + 01 output_impedance_at_v（4）=5.000000e +03 vin＃input_impedance =1.213493e + 02回路：コモンベースアンプvbias =0.95V transfer_function =4.273864e + 01 output_impedance_at_v（4）=5.000000e + 03 vin＃input_impedance =1.158318e + 02回路：コモンベースアンプvbias =1.00V transfer_function =4.401137e + 01 output_impedance_at_v（4）=5.000000e + 03 vin＃input_impedance =1.124822e + 02 

上記の表で傾向が明らかになるはずです。 DCバイアス電圧が増加すると、電圧ゲイン（transfer_function）も増加します。後続の各シミュレーション（vbias =0.85、0.8753、0.90、0.95、1.00 V）がそれぞれより大きなゲイン（transfer_function =37.6、39.4 40.8、42.7、44.0）を生成するため、電圧ゲインが増加していることがわかります。この変化は主に、バイアス電圧のわずかな変動によるものです。

上記の表の最後の3行（右）は、 I（v1）/ Iin を示しています。 0.99の現在のゲイン。 （最後の2行は無効に見えます。）これは、β=100の場合に意味があります。 α=β/（β+ 1）、α=0.99 =100 /（100-1）。低電流ゲイン（常に1未満）とやや予測不可能な電圧ゲインの組み合わせは、ベース接地設計に反するものであり、いくつかの実用的なアプリケーションに委ねられています。

これらのいくつかのアプリケーションには、無線周波数増幅器が含まれます。接地されたベースは、エミッタの入力をコレクタ出力からシールドするのに役立ち、RFアンプの不安定性を防ぎます。共通ベース構成は、共通エミッタまたは共通コレクタよりも高い周波数で使用できます。 「クラスCベース接地750mWRFパワーアンプ」第9章を参照してください。より複雑な回路については、「クラスAベース接地小信号高利得増幅器」第9章を参照してください。

レビュー：

• コモンベース トランジスタ増幅器は、入力電圧ポイントと出力電圧ポイントが、電源を考慮せずに、トランジスタのベースリードを互いに共有するため、いわゆるです。
• ベース接地増幅器の電流利得は常に1未満です。電圧利得は、入力抵抗と出力抵抗の関数であり、エミッタ-ベース接合の内部抵抗の関数でもあります。これは、 DCバイアス電圧。コモンベースアンプの電圧利得は非常に高くなる可能性があると言えば十分です。
• トランジスタのコレクタ電流とエミッタ電流の比率はαと呼ばれます。トランジスタのα値は常に1未満、つまり1未満です。

関連するワークシート：

• クラスABJTアンプワークシート