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トランジスタのバイパスコンデンサの動作原理を教えてください
初学者です。よろしくお願いします。 エミッタ接地のバイアス回路のエミッタ側の 抵抗とコンデンサがパラレルに接続されてます。 本には単に直流成分と交流成分の分離とあります。 コンデンサは交流では抵抗ゼロに近いので抵抗を 通過せず、コンデンサ側を通過。 直流はコンデンサでは抵抗が∞なので通過せず 抵抗側を通過。 この本の説明はわかるのですが、 直流成分と交流成分が一度混ざった電流が どうしてこのように分離されるのか物理的メカニズムを 教えてください。 また、コンデンサがパラレルに接続ということは 接地側でまた抵抗とコンデンサの回路が共通部として 接続してます。再度交直信号が混ざってしまいそうなのですが 混ざらない理由を教えてください。
- masato0703
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＞接地側でまた抵抗とコンデンサの回路が共通部として 接続してます。再度交直信号が混ざってしまいそうなのですが 混ざらない理由を教えてください。 接地側（アース、グランド等とも言う）が基準になります。 ここを０Ｖとします。だから、混ざってもかまわない。 但し、アース間でも周波数が高かったり、電流が大きいとアース間で電位差が出る場合があり、実践では注意が必要になります。 ＞直流成分と交流成分が一度混ざった電流が どうしてこのように分離されるのか物理的メカニズムを 教えてください。 ＡＣ成分がない場合、エミッタ抵抗に流れる電流をIoとすると、 エミッタ電圧はＶo＝IoXＲeになります。 この時、ベース電圧がＡＣ入力により振れ、電圧が上昇すればそれに応じてベース電流が増加しエミッタ電流が増加します。コンデンサがないときトランジスタのエミッタ電圧が上昇します。それにより、Ｖ(BE)間電圧が元に戻りエミッタ電圧は、ベース電圧の上昇分だけ上昇します。これが、入力に対して増幅器に負帰還がかかっている状態になり、信号を増幅できません。 そのエミッタ電圧の上昇を抑え、ＡＣ的に見たときにエミッタとアース間をショート（接地）の状態にするのが、バイパスコンデンサの役目です。 で、本題に入ります。 この上記エミッタ電圧が上昇したときは、コンデンサ電圧より高くなりますから、コンデンサに電流が流れ込んで（充電：コレクタ側の負荷との時定数で）上昇を抑えます。また逆に電圧が下がろうとすると、今度は電流を放出（放電：エミッタ抵抗との時定数で）して、電圧の低下を抑えます。 このように交流的にはエミッタ電圧は変動しませんので、先ほどの負帰還はかかりません。
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- himara-hus
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＃２です。 ＞電源供給側のブリーダー抵抗はベース電圧0.7Vのスレッショルド 電圧を供給する抵抗と理解できますが、接地側に付いてる ブリーダー抵抗は本を読むとエミッタ電流を帰還させるとありますが 接地が０Vで帰還電流がべースへ戻る仕組みが 今ひとつわかりません。 バイアス抵抗の考え方の質問と思います。 電源とベース間抵抗、ベースとアース間抵抗で、電源を分割しています。（オームの法則）条件としては、ベースへ流れ込む電流が無視できるだけの抵抗値（大きくしすぎない）にすること。 すると、Ｂ－Ｅ間電圧は、ほぼ０．６Ｖですから、エミッタ電圧が上記分圧電圧（Ｖbg）－０．６Ｖになるまで、エミッタ（コレクタ）電流が流れます。 Ｉe＝（Ｖbg－０．６）／Ｒe ここで、電源電圧が上昇したとき、その上昇分は抵抗で分割された電圧分がＶbgの上昇分となり、それによって電流が増えるがそれによってエミッタ電圧は上昇し前期上昇電圧分となり、エミッタ電流はその電圧上昇分の１／Ｒeの電流上昇に抑えられます。（これが負帰還させると言う意味です） 違うバイアス回路、例えばベースとアース間に抵抗がないバイアス回路の場合、電源とベース間の抵抗でベース電流を制御することになります。この場合電源電圧の上昇比率分だけエミッタ電流が増えてしまいます。 文字だけの説明でわかりにくいと思いますが、雰囲気をつかんでください。 説明で、添え字を直流系は大文字で示すべきですが、都合上小文字で表しています。
お礼
ご回答ありがとうございます。 度々の回答で申し訳ありません。 ちょっと時間をください。ゆっくり考えないと理解できないのです。 再度疑問が湧いたら質問させてください。
- Mayday_Mayday
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＃２の補足の負帰還について。 参考URLにある図で説明しますと、 ベースの電位VBは、抵抗RBとRAで分圧された電圧ですので、ほぼ固定と考えられます。「ほぼ」というのは、ブリーダー電流（IB+IA)のうち、IBが変化すると若干影響がありますが、IAはIBの10倍以上のため無視できる程度になります。 いま、温度上昇などにより、コレクタ電流Icが増加したとすると、エミッタ電流IEも増加します。エミッタの電位VEは、IE×REなのでVEも上昇します。 しかし、並列に先ほど述べた抵抗RAの電圧VBは固定なので、ベースエミッタ間電圧VBEが降下します。（VB＝VBE+VE なので。） VBEが降下すると、ベース電流IBも減少します。（入力特性より明らか。） IcはIBと比例関係にありますから、Icも減少します。 最初にIcが増加したのですが、めぐりめぐって、増加を抑えることが出来ました。これが帰還です。（電流を減らすように働いたので、負帰還） これは、直流についての動作です。 交流（信号成分）については、他の方がお答えしているように、エミッタバイパスコンデンサがありますから、VEの増減には無関係です。
お礼
ご回答ありがとうございました。 ちょっと回路図と解説見ながら勉強してみます。 説明文だけでは頭脳が足りないので理解不能です。 お付き合いありがとうございました。 また、のぞいてみてください、質問してるかもしれません。
- NAZ0001
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コンデンサーは微分する、と考えれば、明白かと。
お礼
こんにちはコンデンサで微分って想像できないです。 すみません。
補足
himara-hus様 はじめまして、わかり易い解説ありがとうございます。 いろいろ本を読んでも、ここまで詳しく解説したものは 見当たりませんでした。 初学者なもので本を読んでもチンプンカンプンなもので助かりました。 負帰還についてよくわからないので再度質問いたします。 エミッタ接地側の抵抗の後の接地と同じ接地に ベースへ戻るブリーダー抵抗が付いてます。 電源供給側のブリーダー抵抗はベース電圧0.7Vのスレッショルド 電圧を供給する抵抗と理解できますが、接地側に付いてる ブリーダー抵抗は 本を読むとエミッタ電流を帰還させるとありますが 接地が０Vで帰還電流がべースへ戻る仕組みが 今ひとつわかりません。 理解が正しくないかも知れませんが、苦しんでいるので 救いの手をお願いします。