トランジスタの差動増幅器について

質問

先日、基本的な差動増幅器を作ったのですが、入力電圧が増加すると差動利得が理想特性よりも小さくなりました。
友人からトランジスタの温度変化が原因だといわれたのですが、なぜ温度変化によって差動利得が変化するのですか？
どなたかお願いします。

回答No.2

Teleskope · ベストアンサー

Ic1　　　 Ic2
　　　　　　　　　 　 │　 　 　 │
　　　　　　　　　|─┘ 　　　　└─|
　　Ｖin ───|　　　　 　 　 　 　 |── 0V　
　　　　　↑　　 |→┐　　　　 ┌←|　↑
　　　　　Ｖ1　　　　｜　　　　 │　　　Ｖ2=-(Vin-V1)
　　　　　└←　 　 └─┬─┘　→┘
　　　 　 　 　 　 　I1→　｜ ←I2=IE-I1
　　　　　　　　　 　 　 　 ｜
　　　　　　　　　 　 　 　 ｜↓IE 一定電流
　　　　　　　　　 　 　 　 ｜

>>　カレントミラー回路 <<

　大振幅特性を問われてるんだからカレントスイッチ回路でしょう?　この回路はエミッタ同志の電流奪い合いなので、トランジスタの基本の式（線形近似する前の 半導体らしさが丸見えの式）；
　　エミッタ電流 I1 = Io exp(qV1/kT)　…(1)
　　エミッタ電流 I2 = Io exp(qV2/kT)　…(2)
で考えます。V1,V2 はエミッタベース電圧です。Ioを消すために割ると
　　I1/I2 = exp(qVin/kT)　…(3)
以下めんどうなので exp(…) を X と書きます。
　　I1 = I2 X　…(4)
I1とI2は一定電流の分流同志なので
　　I1+I2 = IE　…(5)

- - - 以下は自力で - - -

(4)と(5)を解くと
　　I2/IE = 1/(？)　…(6)
　　I1/IE = 1/(？)　…(7)

Xをもとのexpの式に戻します。1/exp(A)=exp(-A)ですね。
次に、教科書かネットで 電子の電荷q、ボルツマン定数kの値を拾ってきて、室温を絶対温度で300Kだとして kT/q≒いくらになるか計算します。　次に exp(Vin/その値) を計算します。Vinは 0ボルトを中心に, －0.1V～+0.1V の間を 0.2V程度の間隔で。　結果をグラフで描けば、君が欲しがってる答が見えるし まんまレポートに使えるでしょう。

　なお、(3)式は君自身が解いた途中の式を書かないと イッパツでバレます。ｗ　(1)式は教科書にあると思います、基本はダイオードの式と同じです。

　もし関数電卓を使いたかったら；
http://www.google.com/search?num=100&hl=ja&as_qdr=all&q=1%2F%281%2Bexp%28+0.100+%2F+0.026+%29+%29+%3D&lr=

参考URL：

http://www.google.com/search?num=100&hl=ja&as_qdr=all&q=1%2F%281%2Bexp%28+0.100+%2F+0.026+%29+%29+%3D&lr=

お礼

丁寧な説明ありがとうございます。
そうやって解いたら良かったんですね、早速やってみます

回答No.1

Teleskope

回路情報が何も無くては答えようがありませんので、少し教えてください。

(1)　課題か、仕事上か、個人的な趣味工作か。
(2)　可能なら図をどこかにアップロードしてください。
(3)　使ってるトランジスタの品名、コレクタ側の抵抗値と電源電圧、エミッタ側の抵抗値と電源電圧を教えてください。
(4)　入力は直流電圧なのか交流波形なのか。電圧を数値で。
(5)　入力と反対側のベースはどうなってるか。
(6)　「入力電圧が増加すると」を具体的にくわしく。
(7)　差動利得がいくつからいくつに変化したのですか。
(8)　手で触って温度変化が分かりますか

補足

レスありがとうございます。補足しますと
学校の課題なのですが、カレントミラー回路でコレクタ：２ＫΩ、４V、エミッタ：2.7ＫΩ、-1.1Vです。入力は直流で電源電圧が±６V、入力信号が0Vから100mVまで変化させた時のエミッタの電圧から差動利得を計算するという課題です。
この時に差動利得が理論値より小さくなる原因を考える問題です。実際には手で触って温度変化が分かるほど変化するわけではないのですが