ボルテージフォロア

部品と材料

• 1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
• 2つの1kΩ抵抗器
• 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）

すべてのトランジスタが同じ端子指定またはピン配置を共有しているわけではないことに注意してください。 、同じ外観を共有している場合でも。これにより、トランジスタを相互に接続する方法や他のコンポーネントに接続する方法が決まります。製造元のWebサイトから簡単に入手できる製造元の仕様（コンポーネントデータシート）を確認してください。

トランジスタのパッケージやメーカーのデータシートでさえ、誤った端子識別図を示す可能性があることに注意してください。マルチメータの「ダイオードチェック」機能を使用してピンのIDを再確認することを強くお勧めします。

マルチメータを使用してバイポーラトランジスタ端子を識別する方法の詳細については、この本シリーズの半導体ボリューム（ボリュームIII）の第4章を参照してください。

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

• アースに実際に接続されていない場合の回路の「アース」の目的
• シャント抵抗を使用して電圧計で電流を測定する
• アンプの電圧ゲインを測定する
• アンプの電流ゲインを測定する
• 増幅器のインピーダンス変換

回路図

イラスト

手順

繰り返しになりますが、この実験で選択したトランジスタの端子指定はここに示されているものと同じではない可能性があるため、図に示されているブレッドボードのレイアウトが正しくない可能性があることに注意してください。私のイラストでは、「CBE」というラベルの付いた端子を持つすべてのTO-92パッケージトランジスタ（コレクター、ベース、エミッター）を左から右に示しています。

これは、モデル2N2222トランジスタおよびその他の一部では正しいですが、すべてではありません;すべてのNPNタイプのトランジスタでさえありません！いつものように、プロジェクトに選択した特定のコンポーネントの詳細については、製造元に確認してください。

バイポーラ接合トランジスタを使用すると、マルチメータで端子の割り当てを簡単に確認できます。 ボルテージフォロワー 構築するのに最も安全で簡単なトランジスタ増幅器回路です。

その目的は、アンプに入力される電圧とほぼ同じ電圧を負荷に提供することですが、電流ははるかに大きくなります。つまり、電圧ゲインはありませんが、電流ゲインはあります。

電源のマイナス（-）側は、アースに接続される回路図に示されていることに注意してください。 、図の左下隅にある記号で示されているように。これは必ずしも実際の地球とのつながりを表すものではありません。

これは、回路内のこのポイント（およびそれに電気的に共通のすべてのポイント）が、回路内のすべての電圧測定のデフォルトの基準ポイントを構成することを意味します。電圧は必然的に2点間の相対的な量であるため、回路で指定された「共通の」基準点により、その回路の特定の単一点で電圧について意味のある話をすることができます。

たとえば、電圧について トランジスタのベース（V _B ）、トランジスタのベース端子と電源（グランド）のマイナス側の間で測定された電圧を意味します。赤いプローブはベース端子に接触し、黒いプローブはグランドに接触します。通常、 の電圧について話すのは意味がありません。 単一のポイントですが、電圧測定用の暗黙の参照ポイントがあると、そのようなステートメントは意味のあるものになります。

この回路を構築し、いくつかの異なるポテンショメータ設定の出力電圧と入力電圧を測定します。入力電圧はポテンショメータのワイパーの電圧（ワイパーと回路グランド間の電圧）であり、出力電圧は負荷抵抗電圧（負荷抵抗の両端の電圧、またはエミッタ電圧：エミッタと回路グランド間の電圧）です。

これらの2つの電圧の間には密接な相関関係があるはずです。一方はもう一方よりもわずかに大きいですが（約0.6ボルト程度？）、入力電圧の変化は出力電圧のほぼ等しい変化をもたらします。入力変更間の関係が 変更を出力します はほぼ1：1であり、このアンプのAC電圧ゲインはほぼ1であると言えます。

あまり印象的ではないですよね？次に、トランジスタのベースを流れる電流（入力電流）と負荷抵抗を流れる電流（出力電流）を測定します。回路を遮断して電流計を挿入してこれらの測定を行う前に、別の方法を検討してください。電圧を測定します。 抵抗値がわかっているベース抵抗と負荷抵抗の間。

オームの法則を使用すると、各抵抗器を流れる電流を簡単に計算できます。測定された電圧を既知の抵抗器で除算します（I =E / R）。この計算は、1kΩ値の抵抗器を使用すると特に簡単です。抵抗器の両端の電圧降下ごとに1ミリアンペアの電流が流れます。

最高の精度を得るには、1kΩの正確な値を想定するのではなく、各抵抗の抵抗を測定することもできますが、この実験の目的にはそれほど重要ではありません。抵抗器を使用して電流を対応する電圧に「変換」することにより電流測定を行う場合、抵抗器はしばしばシャントと呼ばれます。 抵抗器。

このアンプ回路の入力電流と出力電流の間に大きな違いがあることを期待する必要があります。実際、低電流レベルで動作する小信号トランジスタでは、200をはるかに超える電流利得が発生することは珍しくありません。

これは、電圧フォロワ回路の主な目的です。つまり、電圧を変更せずに「弱い」信号の電流容量を増やすことです。この回路の機能の別の考え方は、インピーダンスの観点からです。 。

このアンプの入力側は、多くの電流を引き込むことなく電圧信号を受け入れます。このアンプの出力側は同じ電圧を供給しますが、電流は負荷抵抗とトランジスタの電流処理能力によってのみ制限されます。

インピーダンスの観点から見ると、このアンプは入力インピーダンスが高く（電流がほとんど流れない状態で電圧降下）、出力インピーダンスが低い（電流供給能力がほぼ無制限で電圧降下している）と言えます。

コンピューターシミュレーション

SPICEノード番号の概略図：

ネットリスト（次のテキストを逐語的に含むテキストファイルを作成します）：

電圧フォロワv11 0 rpot1 1 2 5k rpot2 2 0 5k rbase 2 3 1k rload 4 0 1k q1 1 3 4 mod1 .model mod1 npn bf =200 .dc v1 12 12 1 .print dc v（2,0 ）v（4,0）v（2,3）.end 

このシミュレーションをSPICEプログラムで実行すると、入力電圧は5.937ボルト、出力電圧は5.095ボルト、入力電流は25.35 µA（2.535E-02ボルトが1kΩR _base 抵抗器）。もちろん、出力電流は5.095 mAであり、正確に1kΩの負荷抵抗で降下した5.095ボルトの出力電圧から推測されます。

R _pot1 の値を調整することにより、この回路の「ポテンショメータ」設定を変更できます。 およびR _pot2 、常に合計を10kΩに保ちます。

関連ワークシート：

• バイポーラトランジスタバイアス回路ワークシート