差動増幅回路

質問

差動利得と同相利得の周波数特性を測定しようとしているのですが、出力電圧p-pが大きくなったり小さくなったりを繰り返していて測定できていません。出力電圧を一定に安定させるにはどうしたらいいのでしょうか？回路は
http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node28.htmlの左側のものでエミッタ抵抗は22kΩ、直流電源は±15V、交流電圧はp-p60～100mV、コレクタ抵抗は2.2k～30kΩでいろいろ試してみたのですが、どの場合も一定に安定した出力にはなりませんでした。

回答No.5

esezou · ベストアンサー

AAIOI62さん、再びこんにちは。
±15V電源からコレクタ-エミッタの電流経路は良いとして、
ベース電流ですが、FG（ファンクションジェネレータ）からの電流流れ込み、
すなわちベースバイアス回路はどうなっていますか？原理図通り繋いだだけでは動作しません。
ベース電位がエミッタ電位より約0.6V高く、ベース電流がエミッタに向け１～１０ｍＡ程度流れるよう設定します。
もし、ＦＧからの信号が、ＡＣ結合が許される帯域なら、参照ＵＲＬのようにバイアス回路を組んでください。
Ｃ１の値はＣ１Ｒ２のローパスフィルタ定数が必要帯域に対し大きくなるよう設定します。
ＦＧからの信号がＤＣ結合しか許されないなら、Ｃ１を抵抗とします。
Ｃ１の値は先に書いた電流、電位条件から決めます。この場合、ＦＧからの電流の向きと大きさに気をつけてください。
なおＦＧ出力は一般に５０オーム終端（対ＧＮＤ）しないと所定の出力電圧が得られません。
電気回路の専門家を目指すのなら、このトランジスタの電流増幅作用は基本の「き」ですので、ふんばって乗り越えて下さい。
ここまで書いて、ＦＧのバイアス設定のような気もします。ＧＮＤに対し正のバイアスを与えるだけで解決かも。理由は上記に書いた通り。

参考URL：

http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node23.html

お礼

電流帰還バイアスのものを対称に繋ぐことでいいということでしょうか？またローパスフィルタなしで固定バイアス回路でも問題はないでしょうか？ベース電流がエミッタに向け１～１０ｍＡ程度流れるようとのことなんですが、電流に関しては抵抗などの素子が入ってない状態で電流帰還バイアス回路を組み±15V電源のみをつなぎ、電源、エミッタ、バイアスのそれぞれの部分の電流を計測する必要があるのでしょうか？何度も全くわかってないような状態での質問で申し訳ありません。

回答No.7

noname#21330

ＤＣ成分というのは、信号の平均値です。正弦波ならば、最大値の直流電位と最小値の直流電位の半分になります。つまり、最大値が3Ｖ、最小値が0Ｖならば、ＤＣ成分は1.5Vです。
どのような信号源かわかりませんが、ＤＣが調整できるならば、オシロを見ながら、ＤＣ成分を０Ｖに出来ます。
信号源がそのような機能を持っていないならば、コンデンサでＤＣをカットし、バイアスでＤＣを決める必要があります。
それで聞きたかったのは、それぞれのベースのＤＣ成分です。
ＤＣで測定した（ＤＣ成分をカットしていない）信号の最大値と最小値でもかまいません。

回答No.6

noname#21330

「入力は同期させた二つのファンクションジェネレータを使っています。」
これが気になります。
二つのファンクションジェネレータ使う必要ありますか？
必要ある場合は、それぞれのＤＣ成分はいくらになっていますか？
状況にもよりますが、ＤＣ成分は両方とも０Ｖでいいと思います。両者の差が大きいと、ＤＣも増幅するので、変になる可能性はあります。
また、二つのファンクションジェネレータのピークtoピークはそれぞれいくらですか？

お礼

使っているファンクションジェネレータがひとつの出力しか出せないので、同期させて位相をずらすために二つ使っています。p-pは60～100mVの間でいろいろ変えてみていますが、いまは差動利得と同相利得を測定しようとしているので二つの信号のp-pは同じ大きさでやっています。
DCは±15Vにしています。ＤＣ成分は両方とも０Ｖでいいというのは、電源を使わずに単にGNDに落とすだけでいいということでしょうか？

回答No.4

tetsumyi

左の回路図ではコレクタ抵抗はエミッタ抵抗の
1/4程度の抵抗値にしてください。

回答No.3

tetsumyi

出力電圧p-pが大きくなったり小さくなったり
と言うことは回路が発振状態になっているようです。
電源は安定した電圧、電流を供給できるものでしょうか？
エミッタ抵抗、コレクタ抵抗はきちんと流れる電流を定めて計算してありますか？
普通、エミッター-ベース電圧を０．６Vとして簡単に回路設計できます。
ベース-アース抵抗は低いほど安定します。

お礼

電源は他の人も同じものを使っているので大丈夫だと思います。ベース-アース抵抗は100kΩより47Ωのほうがよかったということでしょうか？エミッター-ベース電圧を０．６Vするというのはベースへ直流が必要ということでしょか？抵抗はとりあえず入れてみた値でちゃんと計算していません。

回答No.2

esezou

AAIOI62さん、こんにちは。
学生さんでしょうか？このままでは動作しません。
No1のおっしゃるように、接地が必要。
バイポーラトランジスタは電流動作する素子です。ベースに流れ込んだ電流が増幅度倍され、コレクタ電流となる、基本を思い出してください。
ベース電流、コレクタ電流はどの経路で流れるか絵に書けますか。
測定は、まず信号源は電圧でしょうから、ベース電流に直す工夫（回路網）が必要（抵抗１－２本）。
波形観測がオシロなら、プローブの影響も考える。
この回答で判らなければ、実験条件を明記し再質問してください。

お礼

学生です。Vddに直流１５Vで－側は接地、エミッタ抵抗の方には直流－１５Vで＋側は接地というようにつながっています。入力は同期させた二つのファンクションジェネレータを使っています。オシロを使って観測していますが、他の人は同じものを使って（違う回路ですが）観測できているのでプローブの影響はないんじゃないかと思っています。知識不足で申し訳ありませんがこれでお願いできるでしょうか。

回答No.1

tetsumyi

左右のベースは抵抗(１００kΩ程度で）を通してアースに落としてありますか？
ベースがアース電位にならないと電流が定まりません。

お礼

回答ありがとうございます。47Ωの抵抗を通してアースに落としてあったので100kΩに変えてやってみたのですが、結果は同じでした。