トランジスタの入出力の位相について

質問

トランジスタを使った位相分割方式のＳＥＰＰ回路についての説明を、書籍で見かけました。

　そこで、この回路は、トランジスタのコレクタとエミッタが逆位相であることを利用していると解説していました。これは何故なのでしょうか？

　ちなみに、トランジスタは、２つともＮＰＮ形でエミッタ接地でした。

回答No.1

tkfm · ベストアンサー

SEPP回路を知らないので外してるかもしれませんが，エミッタ接地回路は反転増幅回路ですよ．

一方，コレクタ接地（エミッタフォロワ）は非反転（同位相）ですから，互いに逆相になるのは普通のことです．

エミッタ抵抗Re，コレクタ抵抗Rcとし，

エミッタ出力電圧　Ve=Vb-Vbe
エミッタ電流　　　Ie=Ve/Re

コレクタ電流　　　Ic=Ie-Ib≒Ie
コレクタ出力電圧　Vc=Vcc-Ic・Rc=Vcc-Ve・Rc/Re

AC結合であれば増幅率は-Rc/Reですから，負記号がついて位相が反転していることになります．

要は等しい電流が流れるからですね．

補足

ご返答ありがとうございます。

ただし、私は、トランジスタの勉強を先週から始めたばかりのソフトウェア技術者のため、上記解説の

>エミッタ出力電圧　Ve=Vb-Vbe
>コレクタ出力電圧　Vc=Vcc-Ic・Rc=Vcc-Ve・Rc/Re
>AC結合であれば増幅率は-Rc/Reですから，負記号がついて位相が反転していることになります．

についてよく分かりません。VeやVb、Vc、Vccは、それぞれ何を示しているのでしょうか？

回答No.4

tkfm

トランジスタの勉強をはじめたばかり，ということで前記の本を推薦しました．（私は所持しておりませんが，大体同じ内容だと思いましたので．）

私は，まだ入手可能かどうか判りませんが，
　CQ出版　トラ技ORIGINAL創刊号('89.12.01発行)
を持っております．

CQ出版のものは基礎学力の向上より，広い領域の基礎的経験を与えて設計できる足がかりにしようという意図で発行されているのだと思います．（一般の回路設計者は回路を組み合わせて一つのものを作り出すので，回路方式を選ぶ常識が頭にあれば良いので．）

この辺りを数学的にどうこうしようとなると，大学の電子回路の講義に使う教科書になりますが，独学では等価回路の理解が難しいかもしれません．

入出力の位相についてですが，普通議論するのは端子間容量の影響です．今回の質問内容で位相が反転するのは，それとは全く関係ないことは理解されましね？

お礼

>CQ出版　トラ技ORIGINAL創刊号('89.12.01発行)

これは、トラ技ORIGINAL　No.1のことなのでしょうか？
そうであれば持っています。
2004年に再発刊されたようなので。

>この辺りを数学的にどうこうしようとなると，大学の電子回路の講義に使う教科書になりますが，独学では等価回路の理解が難しいかもしれません．

情報系なのですが、とりあえず、電気回路と電磁気学はカンタンには習っていたので、等価回路についても習った記憶があります。ただし、トランジスタとなるとよくわからない状態です。
現在は、Ｈスイッチについて載っている書籍が見つからないのもつらいという状態ですし。

回答No.3

tkfm

#1です．Ve,Vb,Vc,VccはPiazzollaさんの回答どおりです．（ありがとうございます）

トランジスタ回路の入門は下記の本あたりが判りやすいかと思います．
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/34/34481.htm

http://www.cqpub.co.jp/hanbai/PDF/34481/3448_3syo.pdf
の表3-1NPN型使用例が参考になります．
トランジスタがどういう動作をするかを表すものが負荷線です．

完全ONさせたとき（ショートと考える）
　Vce=0V，Ic=Vcc/(Rc+Re)
完全にoffさせたとき(オープン)
　Ic=0mA,Vce=Vcc

例えばVcc=5V,Rc=100Ω，Re=50Ωとすれば負荷線は(0V,33mA)，(5V,0mA)の点を結んだものとなります．この回路ではトランジスタのVceとIcは常にこの線上のどこかにあります．
一方，残りの電圧Vcc-VceはRcとReに掛かっており，Ic≒Ieなので，RcとReの抵抗比で分割された電圧です．

抵抗の一方の端子電圧はGND(接地，0Vの意味)，Vccに固定されていますので,Icの向きをふまえて抵抗の両端電圧を増減させれば，Veは0V+Ic・Re，VcはVcc-Ic・Rc．

と符号が逆になる訳です．

お礼

この書籍には、入出力インピーダンスや、電流・電圧・電力の利得、周波数特性、入出力の位相について、Ｅ／Ｂ／Ｃ接地毎に解説しているでしょうか？

　解説とは、「大きい」や「反転している」という言葉を載せている書籍は手元にあるのですが、その理由について導出している書籍がほしいです。

　そのような書籍がほしいのですが、本日書店を探しても見当たりませんでした。あれば教えていただきたいです。お願いいたします。

回答No.2

Piazzolla

ＳＥＰＰ回路の前にB級プッシュプル回路を学んだと思いますが、どちらもトランジスタを２つ使っています。一方のトランジスタが入力電圧の正の部分だけを増幅し、もう一方が負の期間だけを増幅します。それらをつないで大きな正負の交流電圧を作るわけですが、B級プッシュプルの場合は、トランスの中点を利用しています。

これと同じ働きをしてトランスを用いないのがＳＥＰＰ回路です。負の期間の電圧増幅を担当するのがエミッタとなります。エミッタが逆位相になることは＃１さんが説明していますので省略しますが、でも実際は、さらに改良してPNPトランジスタと組み合わせるのが普通だと思います。NPNとPNPを組み合わせた回路をコンプリメンタリ（相補形）といいます。

＞VeやVb、Vc、Vccは、それぞれ何を示しているのでしょうか？

添え字のルールは、ルールといっても間れに過ぎませんが。。。Vbのように一つだけのときは、GNDに対する電位を意味します。Vbeのように2つのときは、ベース-エミッタ間の電圧の意味となり、後に来るほうが電位が低いことをあらわしています。Vccのように同じ文字があるときは、電源電圧（直流バイアス電圧）を意味します。Vccはコレクタ側の直流の電源電圧、Vbbはベース側の直流電源電圧となります。

お礼

ご解答ありがとうございました。