エミッタ接地アンプ

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
• 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
• 1つの100kΩ抵抗
• 1つの10kΩ抵抗
• 1.5kΩ抵抗1つ

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

• シンプルなエミッタ接地増幅器回路の設計
• 増幅器の電圧利得を測定する方法
• 反転増幅器と非反転増幅器の違い
• 増幅器回路に負帰還を導入する方法

回路図

イラスト

手順

この回路を構築し、ポテンショメータのいくつかの位置設定について、出力電圧（トランジスタのコレクタ端子とグランド間で測定された電圧）と入力電圧（ポテンショメータのワイパー端子とグランド間で測定された電圧）を測定します。ポテンショメータは可動域全体で調整されるため、出力電圧範囲を決定し、その出力範囲にまたがるいくつかの電圧を選択して測定を行うことをお勧めします。

たとえば、電位差計を完全に回転させると、アンプ回路の出力電圧が0.1ボルト（低）から11.7ボルト（高）に駆動される場合、これらの制限の間でいくつかの電圧レベル（1ボルト、3ボルト、5ボルト、7ボルト、9ボルト）を選択します。 、および11ボルト）。メーターで出力電圧を測定し、ポテンショメーターを調整して、出力でこれらの所定の電圧のそれぞれを取得し、後で参照できるように正確な数値をメモします。

次に、その出力電圧を生成する正確な入力電圧を測定し、その電圧値も記録します。最後に、いくつかの異なる出力電圧とそれに対応する入力電圧を表す数値の表が必要です。

任意の2組の電圧値を取り、出力電圧の差を入力電圧の差で割って電圧ゲインを計算します。たとえば、入力電圧1.5ボルトで出力電圧7.0ボルト、入力電圧1.66ボルトで出力電圧1.0ボルトの場合、アンプの電圧ゲインは（7.0-1.0）/（1.66-1.5）になります。 、または6を0.16で割った値：ゲイン比37.50。

これらの電圧測定を行うと、すぐに2つの特性に気付くはずです。1つは、入力から出力への影響が「逆転」していることです。つまり、増加 入力電圧により、減少が発生します 出力電圧。この効果は信号反転と呼ばれ、この種の増幅器は反転と呼ばれます。 アンプ。

第二に、このアンプは非常に強い電圧利得を示します。入力電圧の小さな変化は、出力電圧の大きな変化をもたらします。これは、前述の「電圧フォロワ」増幅器回路とはまったく対照的であるはずです。これは、約1の電圧利得を持っていました。

エミッタ接地アンプは電圧利得が高いため広く使用されていますが、これほど粗雑な形で使用されることはめったにありません。この増幅器回路は基本的な概念を示すために機能しますが、温度変化の影響を非常に受けやすくなっています。

ポテンショメータを1つの位置に置いたまま、トランジスタを手でしっかりとつかむか、電気ヘアドライヤーなどの他の熱源で加熱してトランジスタを加熱してみてください（警告 ：プラスチック製のブレッドボードが溶けるほど熱くならないように注意してください！）

トランジスタを冷却することで温度の影響を調べることもできます。角氷をその表面に接触させ、出力電圧の変化に注意してください。トランジスタの温度が変化すると、そのベース-エミッタダイオードの特性が変化し、同じ入力電圧に対して異なる量のベース電流が発生します。

これにより、コレクタ端子を流れる制御電流が変化し、出力電圧に影響を与えます。このような変更は、シグナルフィードバックを使用することで最小限に抑えることができます。 、これにより、出力電圧の一部がアンプの入力に「フィードバック」され、電圧ゲインに負の影響またはキャンセル効果が生じます。

安定性は、妥協案である電圧利得を犠牲にして改善されますが、それでも実用的です。おそらく、エミッタ接地増幅器に負帰還を追加する最も簡単な方法は、エミッタ端子とグランドの間に抵抗を追加して、入力電圧がベース-エミッタPN接合と新しい抵抗の両端の電圧降下の間で分割されるようにすることです。

1.5kΩの抵抗を取り付けて同じ電圧測定と記録の演習を繰り返し、新しい（低減された）電圧ゲインを計算します。トランジスタの温度をもう一度変更し、安定した入力電圧の出力電圧に注意してみてください。

1.5kΩの抵抗がない場合よりも変化が大きくなりますか、それとも小さくなりますか？この増幅器回路に負帰還を導入する別の方法は、高い値の抵抗を介して出力を入力に「結合」することです。トランジスタのコレクタ端子とベース端子の間に1MΩの抵抗を接続するとうまくいきます：

この異なるフィードバック方法は、ゲインを下げることによって安定性を高めるという同じ目標を達成しますが、2つのフィードバック回路は同じように動作しません。各フィードバック方式で可能な出力電圧の範囲（入力電圧ポテンショメータのフルスイープで得られた低電圧値と高電圧値）、およびこれが2つの回路間でどのように異なるかに注意してください。

コンピューターシミュレーション

エミッタ接地アンプvsupply1 0 dc 12 vin 3 0 rc 1 2 10k rb 3 4100k q1 2 4 0 mod1 .model mod1 npn bf =200 .dc vin 0 2 0.05 .plot dc v（2,0） v（3,0）.end