CircuitViewer で増幅回路の高域カットの様子を観る

CircuitViewer Version 4.0 (サーキットビューア)でコンデンサーによって

増幅回路の高域カットをさせる様子を覗いてみました。

High Cut 0.01 μFを取り外したら周波数特性は直線にナリマス

取り付けたら周波数特性は上の写真のように右下がりのカーブが生じます。

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エミッタバイパスコンデンサーによる交流増幅度の増加

20mA近く流していますし、直流電圧増幅率が４倍
hfe 150倍　の増幅回路ができました。

Ｖｃｃを20Ｖにしてみたのは、最近作った
可変電圧電源を試してみたかった　からかも






１ｋＨｚの波を入れて、コレクタに生じる電圧の波を見てみました。





0.1Ｖ　1ＫＨｚの波

コレクタに生じた　波

右が電源、中央が現在テスト中の低周波増幅回路、左がシグナルジェネレーター代わりのラジオ

大きなコンデンサは2200uFのコンデンサで、低周波増幅のＶｃｃ　ＧＮＤ　の間に入れています

これを入れないと、ぶー　という雑音が　かなり出ます。

僕が思うに、電源機で　リップル処理を完全にしようと思わないで

ある程度８０％くらい（あくまで感じですが）ぱっと簡単にリップルを取って

あとは、実際に使う機器で必要に応じてリップル処理をするのがいいのではないかと

そう思います。

感想ですが、あんまし低周波増幅を入れるメリットが無いような気がしました。

イヤホンで聴くなら、高周波増幅だけで十分です。

ところで、　上記の回路の　Ｒｅに並列に

エミッタバイパスコンデンサー１００uFを挿入したら　どんだけ波形が変わるか

実験してみました。　びっくり　　！　すごい増幅です。　

波が画面に収まらなくなりましたので、オシロの目盛りを大きくします。

目盛り１Ｖから５Ｖに変更してみたいと思います

今オシロをＤＣに設定してみました。中央の目印が0Ｖで上限が20Ｖ

目盛りひとつが5Ｖです。

下が、切れてしまっています。つまり、９．７３Ｖを中心に波が上下に揺れているのですが

最高はＶｃｃの２０Ｖ最低は２Ｖくらいのところでそれ以上は下がらなくて

仕方なく直線になっています。

Ｖｃｃの電源は、なにも繋がない状態で20Ｖにあわせ、　この回路を繋いだら

15Ｖくらいまで電圧が下がります。

かなり電圧降下が大きいように思いますが？よくわかりません。

Ｒｃ575Ω（570）の抵抗の代わりにＳＴ45の一次をつないで２次に８Ωのスピーカーを

つなぐと、かすかですが音が鳴ります。

エミッタ接地増幅回路の設計法を考えてみる

もういちどエミッタ接地増幅回路の設計法を考えてみる。

設定

電源電圧　を　大きめに　２０ボルト　とする。
流す電流も　大きめに　２０　ｍＡ　とする。

電源電圧を３つに区切る
Ｖｃｃ＿　Ｖｃ　　
Ｖｃｅ
Ｖｅ　　

Ｖｅは１－２ボルト以上取るのが良いらしい。
今回はＶｃｃ20Ｖなので、大きく３Ｖ取ってみようか。

Ｒｅ=３（Ｖ）/0.02（Ａ）=150Ω

コレクタの対接地電位は、（Ｖｃｃ－Ｖｅ）/2　が望ましいと言える。
１７/２=8.5（Ｖ）
Ｖｃｃ＿Ｖｃ　（Ｒｃの電圧降下）は、　20 - 8.5 = 11.5 V
Rc = 11.5（Ｖ）/0.02（A）=575Ω

電圧増幅率は　Ｒｃ/Ｒｅ＝　3.833 倍　が見込まれる。

電位を整理すると　Ｖｃｃ　＝　20Ｖ
　　　　　　　　　　　　Ｖｃ　＝　8.5　Ｖ
　　　　　　　　　　　　Ｖｅ　＝　3　Ｖ

次に、ベースに注目

Ｖｂ　は　Ｖｅ+0.6と決まっているので　3.6Ｖである。
Ｉｂ（ベース突入電流）は、hfe150 として、20ｍＡ/150=133uA
Ｒ１を流す電流はその１０倍以上が必要と言われているので
15倍として、133uA ×　15=　2ｍＡ
Ｖｂが3.6ＶだからＲ２=3.6/0.002（Ａ）=1.8ＫΩ
Ｒ１の電圧降下は20-3.6＝16.4（Ｖ）
Ｒ１＝16.4/0.002（Ａ）=8.2ＫΩ

サーキットビューワーで確認したところ

まあまあ !　近似　だと思う　。

2SC1815一個と2SA1015一個 で簡単にスピーカーが鳴る

こういうのを空中配線というのでしょうか。　平面配線というべきか　．．．！

ブレッドボードより　これのほうが写真で見るとはっきりわかりますね。

１．５Ｍオームの抵抗器がないので仕方なく抵抗器を２個使っていますが

本来は１．５オームが一個です。

おもしろいのは、２ＳＣ１８１５のコレクタと２ＳＡ１０１５のベースがつながっていますが
結局２ＳＣ１８１５のコレクタに電源電圧が供給されていないという事実です。

写真の右側にぐるぐる巻きの茶色の配線がありますがぐるぐる巻きには意味はありません。

スピーカーにつながっています。

２ＳＣ１８１５はＮＰＮ型トランジスタで

２ＳＡ１０１５はＰＮＰ型トランジスタで

両者はエミッタとコレクタの機能が逆になっていますが

足の配置は左からＥＣＢとなっています。

２ＳＡ１０１５のコレクタとＧＮＤの間に直接スピーカーを繋いでも鳴るのですが

ちょうど僕のおもちゃ箱（笑）にＳＴ４５があったので

このトランスを使ったほうが直接スピーカーよりも２倍くらい音量が上がることがわかりました。

この状態で２ＳＣ１８１５のベースを指でつまむと「ガー」というかなり大きな音が出ます。

また、興味深いことに　７５０Ｋオームの抵抗が２個つなげてある場所を指でつまむと

「ギャー」という　一オクターブ高いような雑音が鳴ることがわかりました。

２ＳＣ１８１５のベースとラジオの出力を１０uFとかのコンデンサーで繋げば

スピーカーからラジオが鳴ります。

ところでこの回路なんですが、サーキットビューワーで苦戦しています。

サーキットビューワーでスピーカーのところをどう描けばよいのかわからず．．．！

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スピーカーってこんなに簡単に鳴らせるのか

最近ループアンテナ式１石ラジオを作った記事を書きましたが、クリスタルイヤホンでなくてスピーカーを鳴らしてみたくなるのは人情です。　とりあえず簡単な２石でスピーカが鳴るアンプの回路を
探してみたのですが、いろいろあるようです。しかし　「bbradio氏」のホームページ「ブレッドボードラジオ」の中の「

ＬＭＦ５０１Ｔ＋２石アンプ

」　の記事には、　驚きました。　

なぜかというと


僕は　スピーカーを駆動できる　こんな単純な回路をいまだかつて見たことがありませんでした。

早い話、　低周波増幅部　つまり　アンプ部は、２個のトランジスタと　１．５Ｖの電池　一個と　１個の普通の８オームスピーカ　と
１個の　１．５Ｍ　の抵抗器　だけなんです！　

ほんとに鳴るのか　ためしに　ブレッドボードでやってみたんですが、

初段のベースを指で触ると　ぶー　とスピーカーが鳴ります。

これが鳴れば　指の変わりにラジオの出力をつなげば１００％音が鳴るはずなのですが

最近作った　ループアンテナ式の１石ラジオにつなげると、　深夜聴くのに　ちょうど良い音量で

スピーカが音を出してくれました。

トランスも要らないし、なにしろ部品数が　たった４個でスピーカーが鳴らせるなんて　

驚きました。 

写真では抵抗器２本ですが　１．５Ｍがなかったので７５０Ｋを２個使った　ためです。

だから　本当は　この写真よりも　部品数は少ないわけです。

上側はラジオで低周波増幅とは関係がないです。

増幅回路がわかるＰＤＦ記事

Googleで「増幅回路」で検索すると約 318,000 件の結果が表示されました。

第１位は　増幅回路 - Wikipedia第２位は　オペアンプ - Wikipedia　
第３位は　増幅回路、トランジスターの基本
第４位は　非反転増幅回路 - Markun Bear第５位は　　　増幅回路　　　　　　　
第６位は　増幅回路、トランジスターの基本　　　

第７位は　【問題17】 トランジスタ増幅回路（1） － ＠IT MONOist

第８位は　Amazon.co.jp： 定本 トランジスタ回路の設計―増幅回路技術を実験 ...

第９位は　[PDF] Tr増幅回路

ここまでチェックして、今現在僕が精読したいと思ったのがこの第９位のＰＤＦの記事。

記事というより、学習課題のようなものです。

サーキットビューワーで描きます。

e1 sin は　１ＫＨｚ　の　0.1Ｖと設定しています。

先ず、　e1 sinを外して、コレクタ電圧が６ＶになるようにＶＲを調整。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　やってみます。

　　　よし　！

　　　　わかりました。

　　　　　ＶＲ　が　３５Ｋ　の地点で

　　　　　最も６Ｖに近似になります。

その　３５Ｋ　に合わせたＶＲを

　　　33Ｋから37Ｋの範囲で　

　　　ぐりぐり動かして

　　　　ベース電流　コレクタ電流

　　　　コレクタ電圧の変化を

　　　　調べた結果を　表にしたのが

　　　　左の図です。　

　　　　Ib の　40.13uA -37.88uA

            ２．２５uA という微小な差を

　　　　　与えた場合

　　　　Ic の変化は0.276mA つまり

　　　　２７６uA の大きな揺れに

変換されています。

まるで、小石を投げたら

雪崩れが起きる　といえばちょっと大げさかも

わかりませんが、．．．。

ところで、　コレクタ抵抗　1Ｋ　　　ベース抵抗　100Ｋ　エミッタ抵抗を２２０

　とまあまあ常識的な値で適当に決めて、　ベースとアースの抵抗を

　電圧の６割がコレクタ電圧となるように決めれば　なんとかなるような気がしました。

　　　　　

シンプルな固定バイアス増幅でベース電流と交流出力電圧の相関関係を調べてみました

上の回路図は、エミッタが接地してあるだけの非常にシンプルな
増幅回路ですがhttp://bbradio.hp.infoseek.co.jp/tram12/tram12.htmlを参考に
させていただいたものです。

電源が１．５Ｖで、　コレクタに　２．２Ｋの抵抗を介して電圧を供給して
エミッタを直接グランドに落としています。　２ＳＣ１８１５Ｙを想定している
点もまったく同じです。

違う点は、　ベースに供給する直流電流を決める抵抗の値を変化させた時に
出力される交流がどれだけ変化するのか調べてみたかったので
あえて８００Ｋの可変抵抗を使って　１０段階刻みで　サーキットビューワーで測ってみました。

その結果は次のとおりです。

出力が最大に得られたのは
１６０キロオームでこのとき
３５３ｍＶの出力です。

入力信号はたったの１０ｍＶに設定しています。

交流電圧が３５倍増幅されています。

８０キロオームづつ

抵抗を増やすと、増幅率が少しづつ低下しますが

１６０Ｋオームを７２０Ｋオームに取り替えても

増幅率は、まだまだ…１４倍もあります。


トランジスタのhfeは個体差が激しいのかもしれませんが

２ＳＣ１８１５Ｙということで　適当に　１５０　ということで設定しております。

Ｋｉｍｉｏ Ｋｏｓａｋａ 様のＰＤＦ

[トランジスタ 増幅回路] で、グーぐる検索すると、次のようなＰＤＦがありました

あれ？　ＰＤＦの文字ってコピーできないのですね。

トランジスタ増幅回路設計入門　Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ　ｂｙ　Ｋｉｍｉｏ　Ｋｏｓａｋａ　2005.11.06

12ページの入門書です。

最初のほうは、僕には難しくて、まったくわかりません。　でも、　固定バイアス回路、自己バイアス回路、電流帰還バイアス回路　があるが、電流帰還バイアス回路が普通用いられる　というくだりは、よく他の情報にも書かれているのでひとつ押さえておきます。

全体的に難しい数式が書いてありますので僕としては、飛ばして読むしかないのですが

設計の手順としては以下のようになっていると思います。

１　Ｉｃアイドル電流を２ｍＡとする。
２　通常Ｖｅ（エミッタ電圧）を1～2ボルトとる。ここでは　１Ｖとする。
３　オームの法則で、１/0.002　＝　500　　Ｒｅが500オームと求められた
４　ＲｃがＲｅの何倍か　で電圧増幅率がわかる。　電圧増幅を5倍として設計するので
　　　Ｒｃ＝Ｒｅ*5＝2500オーム
５　入力する交流シグナルは、１Ｖｐ－ｐとされています。
　　僕がいままで５ｍＶでやってたのは小さすぎるのか…！
　　でもＩＶのほうがへたに設計すればひずみが出やすくなるので勉強になるのかな
　　どおりで今まであまり歪が出てなかったのは僕が入力を５ｍＶという微小な入力で
　　やってたからかも知れないと思いました。
　　
６　入力1Ｖｐ－ｐということは、0.5Ｖがピークなので、電圧増幅が5倍で２．５Ｖですね。
７　ＶｃはＩｃ*Ｒｃなんで、0.002*2500＝５Ｖ
　　ＶｅはＩｅ*Ｒｅのので0.002*500＝1Ｖ
　　Ｒｃ両端に現れる交流信号電圧の最大値は0.5Ｖ*5倍＝2.5Ｖ
　　Ｒｅ両端に現れる交流信号電圧の最大値は0.5Ｖ

８　　電源電圧は、1+0.5+5+2.5＝９　でぎりぎりとなります。　９Ｖではかつかつなので
　　　余裕を持たせて１２Ｖとしたい

（つまり　電源電圧を　後から決める手順になっています。）

９　　バイアス抵抗Ｒ１　を　+電源からベースまでの抵抗
　　　バイアス抵抗Ｒ２を　　ベースから接地に繋ぐ抵抗　と　置きます

１０　Ｖｂ＝Ｖｅ+0.6　　(ベースはエミッタより0.6Ｖ電位が高い)

１１　Ｖｂ＝1+0.6＝1.6

１２　Ｉｂ　（ベース突入電流）は　Ｉｃ/hfe (電流増幅率200とする)＝２ｍＡ　÷　200＝0.01　ｍＡ

１３　バイアス抵抗Ｒ１に流す電流は、Ｉｂの10倍
　　　　　　バイアス抵抗Ｒ１に流す電流は、Ｉｂ*10＝0.1ｍＡ　！

１４　Ｒ１＝（12-1.6）/0.0001＝104Ｋ
１５　Ｒ２＝　1.6/0.0001＝16Ｋ

１６　このあと、コンデンサの値の求め方ですが難しいのでパス

さっそく、サーキットビューワーにかけてみたいと思います

最初は　直流だけを考えるので　シグナルジェネレータをはずしてテスタで調べます

Ｖｅ　１Ｖの予定で0.82Ｖ　まあまあです

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ここは５Ｖの予測ですが４Ｖです。でもまあまあですかね。

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Ic は　２ｍＡ予定ですが　1.635ｍＡ です

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Ｉｂ は　0.01ｍＡ予定ですが　0.007ｍＡ です

ん？　まあまあですね。

 

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バイアス電流 は　0.1ｍＡ予定ですが　0.1ｍＡ です

ん？　ぴったりです。珍しいです！

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 入力　　0.5Ｖ　１ＫＨｚ

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出力波形　　５００オームに平行にコンデンサを入れるともっと増幅率があがるはずです

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 コンデンサなしでうまくいっていますが、コンデンサを入れると波形は
頭打ちになってしまいます。　信号入力が0.5Ｖですからね。

エミッタ接地増幅回路の計算はほんとに難しいですね

[1石トランジスタ回路の設計]
http://okazaki.incoming.jp/danpei2/rf/design1tr.htm

同じエミッタ接地増幅回路の基本を説明してくれているサイトを読んでみたのですが
少し違ったプロセスで説明をしてくださっています。
エミッタ抵抗は大きめに設定して、コレクタ抵抗＜エミッタ抵抗　（エミッタ抵抗のほうが大きい）
これは、一見すると増幅率が１００％以下になって増幅回路ではなくなるのだけど、エミッタ抵抗に
並列のコンデンサをアナログ成分が通過するので、いいんじゃないか。というアイデアです。
なるほど、そうですね。しかも、エミッタ抵抗を大きく取れば、温度変化的に安定度が高まるのだそうです。　彼の提示しているサンプル回路は、エミッタ抵抗が２Ｋ　コレクタ抵抗が１．７Ｋ
と、エミッタ抵抗がコレクタ抵抗を上回っています。

また、興味深いことが書いてありました。『書いている本人も嫌になるほど色々考慮すべき所が多く、基本的に四則演算で設計できるのだが、手計算でやるとすぐに設計を誤ってしまう事が多い。それで簡単な設計ソフトを作ってみようかと何度も思ったが、実際はやるに至っていない。１石でこんなに面倒なんだから今時こんなの本気でやる人間がいるのかと思ってしまうのだが。』

このサイトはサイトマップが明かされてないので、サイト名とか著作者のニックネームなどもわかりませんが、トランジスタ　増幅回路　でググルと第9位に出てきました。　

前回までのブログでご紹介したサイトが、コレクタ電圧を電源電圧の半分とすることから始めて
だんだんエミッタ、ベースの順に計算していく方法でしたが、この記事の場合はどちらかというと
ベースにくっついている2個の抵抗の辺から入っていく方法です。

R1(Vccからベースに落とす抵抗）とR2(ベースから接地に落とす抵抗）はベースの電位を固定する役目とベースに十分な量の電流を流す役目を負っているのだそうです。

十分な量の電流とは具体的にはベース電流(Ib)の１０倍程度であるとのこと。
「Ie=Ib×hFE(電流増加率)なので、仮にhFEが100だと Ieが1mAならIbは0.01mAになり、十分な量の電流はその１０倍の0.1mAになります。」と書いてあります。　この部分、前のサイトの説明とまったく
同じですね。　　100分の１の10倍　！　要するに、100分の１の10倍だから結局「10分の１」ということで覚えていいのかな？

要するに、エミッタ電流１ｍＡなら、その10分の１の０．１ｍＡをベースに流さないといけない
とこのように考えていいのでしょうね　．．．。

ベース電流はエミッタ電流の1割（10分の１）ということで。．．．！

ベース電流が決まれば、ベース電圧さえわかれば　ベース接地間抵抗の値が求まる　！

うん　うん。　だんだん　わかってきました。


なんとなく


要するに、　著者は　言っています。

エミッタ電圧をしっかり確保せよ　と。

このエミッタ電圧、（オームの法則でエミッタ抵抗と言い換えてもよい）をしっかり十分にとったほうが
回路が安定するとおっしゃっています。
このエミッタ電圧を高くすると直流的に増幅率が下がるけど、コンデンサがあるから交流分はしっかり増幅できるんだ　と。

電圧　という観点で　整理すると、　このサイトの著者様は

電源電圧を、　３つに分けて考えられると思うんですよね。

下のほうから

電源電圧＝

接地からエミッタまでの電位差

エミッタからベースまでの電位差

ベースから電源+極　までの電位差

電源電圧を乾電池一個にしたい場合、どうなるのか　考えてみます　！

「小信号用トランジスタの場合、Ieは1mA程度流すのが一般的」ということで

それで、　思うのですが、エミッタ電圧が高いほうが安定するといってもたとえば

電源電圧が１．５ボルト　という場合、　いくらエミッタ電圧が高いほうがいいのだ　といっても

エミッタ電圧を2ボルトにすることは不可能です。

だから、なんというか．．．

そして　もうひとつ　はっきりしているのは、エミッタからベースまでの電位差なんですが

これは　常に固定値なんですよね。　0.6Ｖ　！

ということは　電源電圧が　１．５Ｖ　の場合は

えーと

このへんは、　バランスでいくしかないんでしょうか　．．．

はっきりしているのはエミッタからベース間電圧　0.6Ｖ

そこで、エミッタ電圧がどれくらい確保できるか．．．

余ってる電圧は　わずかに　0.9Ｖ　ですから、　．．．

著者様は　電源電圧　６Ｖ　で、　Ｖｅ　２Ｖ　、　Vbe 0.6V  Vb_Vcc 3.4V と配分されています。

そこで、もう　わけがわからなくなりそうになった僕としては

適当に　

接地からエミッタまでの電位差　　　　　0.4Ｖ　　　　

エミッタからベースまでの電位差　　　　0.6Ｖ

ベースから電源+極　までの電位差　　0.5Ｖ

こんな感じでどうなんでしょう　？

そうすると、　Ｉｅ　＝１ｍＡ　で、　エミッタ抵抗　が　0.4/0.001＝400オーム　と　決定！


それで

ベース電流に着目するんですよね。

Ｉｅ＝１ｍＡ　なので、　さっきから言っているように、　Ｉｂは　１０分の１　ということで

Ｉｂ＝0.1ｍＡ（0.0001Ａ）　！

ベース接地間電圧は　0.4+0.6＝1
ベース接地間抵抗は　1V　÷　0.0001　＝ 10 K オーム

あれ、　結構大きいですね。　　まあいいか

ベース電源電圧は　0.5　なので　
ベース電源間抵抗は　0.5V　÷　0.0001　＝ 5 K オーム

それから最後に　コレクタ抵抗を求めるのだそうです。

「エミッタ電流(Ie)はコレクタ電流(Ic)とほぼ同じなので1mA。」と書いてあります

「単純に3.4V/1mAで3.4KΩにすると、振幅が全くないので増幅しません。振幅を一番大きくするには3.4Vの半分の1.7Vを基準として1.7V/1mA=1.7KΩにします。」　とも書いてあります。

３．４Ｖというのは、著者が電源６Ｖで設計されているときのベース電源電圧だと思いますので

３．４を　０．５に置き換えて、要するに　「ベース電源電圧/２」　だと思うので

0.25Ｖですか、．．．

で　この0.25Ｖ/１ｍＡ＝250オーム　になります。

一応、　抵抗値が出揃いました。

とても　不安ですが　サーキットビューワーに　かけてみます。


結果は、　．．．　なんか　もう　だめでした　。。。。がくっ　！

0.6Ｖのはずが0.1Ｖ

　

1mAのはずが0.2mA

さすがにここは固定値0.6Ｖ　。　ふう～。

ここは0.5Ｖのはずなのに0.7Ｖ

ちなみにコレクタ電圧　1.4Ｖ　もあります。

どうりで、エミッタ電圧が小さいはずですね。

あー、なんだか　ほんとに　いったい　どうなてるのでしょうか　？

やけくそで、交流信号を　加えてみます

１ＫＨｚ　５ｍＶ　正弦波を　入れました

出力は　…　少しは増幅できてます　…

そういえば、Ｃ３のコンデンサー　は　この回路の肝なので

もう少し大きくしてみます

100uF でも　ほとんど　変化ありません

ちなみに４７０uFまで増やしても、変化なしでした。

むずかしいです

アナログ増幅回路の簡易計算をエクセルで

トランジスタの基本的なエミッタ接地型低周波増幅回路の抵抗値を簡易計算する方法として
http://www.picfun.com/parttrs.html　のサイトを前回のブログでもご紹介しましたが、
数学や物理の苦手な僕でも（全部とはいいませんが）なんとか理解できるサイトでした。
サーキットビューワーで電圧や電流を測ると誤差もありますが、
何も知らないで手探りで設計するより遥かに能率よく設計できると思います。
そこで、上記のサイトで説明されていることをエクセルに数式を入れて
「電源電圧」、「希望するコレクタ電流」、「試用するトランジスタのhfe」を入力すれば
4個の抵抗値を計算してくれるソフト（といえば大げさなので仕組み）を作りました。

あくまでも、簡易計算なので結果は違ってきますが、簡易計算を知ることで設計が簡単にできるということになります。ちなみに、サーキットビューワーではコレクタ電圧が6ボルトを予定していて、７ボルトとなります。

コレクタ電流は１０ｍＡを予定に計算して結果は８．２２５ｍＡです。

この簡易計算法は、まず最初に大まかにコレクト電圧を電源電圧の半分として、次から次へと

計算要素を増やせて行く方法なので、誤差があってあたりまえですけどね。

ちなみに、Ｖｃｃを１．５ボルトにし、コレクタに　５　ｍＡを流す場合どうなるかを

やってみます

これを、サーキットビューワーで実験してみます。

Ｉｃ　5ｍＡの予定でしたが、サーキットビューワーでは　2.3ｍＡしか流れていませんが

波形は歪み無く出力されているのがわかります。



この場合の入力信号は、10ｍＶ　1ＫＨｚ　正弦波

出力は　100ｍＶ　1ＫＨｚ　正弦波　

電圧が10倍増幅されていました。

サーキットビューワーで遊びながらアナログ増幅回路の基本をおさらい

前回、記憶をたよりにサーキットビューワーでトランジスタの増幅回路を書いてみたのですが
不安なので、ネット検索で少し探してみました。
僕は数学が苦手で初心者向けの記事でないと読めません。
記述が初心者向けでわかりやすいのは

トランジスタ回路の基本設計法　のページの
【アナログ増幅基本回路】 ←　ズバリ　この記事です。


まず、コレクタ抵抗を決定します。
電源電圧を１２Ｖ
コレクタに、１０ｍＡ　流す設計にしたいと思います。
コレクタには電源電圧の半分の電圧をかけたいので
（12Ｖ/2）/0.01Ａ=600
コレクタ抵抗は６００オームとなりました。
次に
エミッタ抵抗、　だいたいコレクタ抵抗の10－20％だそうです。
そこでだいたい１５％として、100オームとします。
次にベース電圧を考えます。
無信号時にはエミッタ抵抗にはコレクタ電流が
　流れており、かつベースエミッタ間電圧は約0.6Vでほぼ一定ですから、
　　　ベース電圧= コレクタ電流×エミッタ抵抗＋0.6　となります。　
　　　0.01*100+0.6＝1.6　Ｖ　がベース電圧です
次に、ベース接地間抵抗とベース電源間抵抗を求めるには
ベース接地間抵抗 = ベース電圧÷(10×ベース電流)
 ベース電流は、コレクタ電流/hfe =0.01/100=0.0001
その１０倍は0.001
ベース接地間抵抗 = ベース電圧÷0.001＝1.6Ｋ
 ベース電源間抵抗= （電源電圧-ベース電圧)÷（10×ベース電流）
＝10.4/0.001＝10Ｋ

サーキットビューワーで再現してみました

抵抗値は市販されている値の近似値を使いました。
コレクタ電圧　電源の約半分　

コレクタ電流　は　約１０ｍＡ

ベース電圧は　　1.68Ｖ


ほぼ設計どおりのデータが出ています。

入力波形は　0.5ｍＶ　1ＫＨｚ

　　
出力波形は600ｍＶ近く

きれいな正弦波です

一石増幅回路を可変抵抗器で組みサーキットビューワーのオシロで実験

正しい方法ではないのですが、理屈抜き、計算抜きで

増幅回路をサーキットビューワーのオシロで波形を見ながら実験してみました。

一応は増幅できているのかなと思います。


ただ抵抗値は、もう少し理論的に求めるべきだと思います。

基本は直流的に

コレクタエミッタ電圧
コレクタ電流
コレクタ電圧
ベース電圧

などから計算するはずだったと思うのですが

そのやり方、忘れちゃいました。　こんどまた調べてみたいです。

しかし、それはそれで、今回理屈抜きで、サーキットビューワーで波形を見ながら

遊んでみました。