エミッタ接地回路について

質問

電圧、電流利得が高周波で減少する理由として、浮遊容量 以外にも理由がありますか？

また、ベースバイアス抵抗を変化させるとなぜ出力波形が変化するのですか？

本などで調べてみたのですが、これといった回答が見つけられませんでした。参考になるサイトもしくは回答を教えてください。よろしくお願いします。

回答No.3

inara · ベストアンサー

>浮遊容量 以外にも理由がありますか？

トランジスタ内部の寄生容量も浮遊容量と呼ぶのなら、浮遊容量以外の要素は、トランジスタ内外の抵抗とインダクタンス成分でしょう。抵抗やインダクタンスの存在が必ずしも高周波特性の低下に結びつくわけでないですが、一般的にはこれらの成分は小さいほうが好ましいと思います。

この質問の元となった「問題」の意図が、「トランジスタ内部の寄生容量と高周波特性の関係について述べよ」ということなら、ミラー効果を考えるのが模範解答的かと思います。ミラー効果については [1] に解説されています。トランジスタの等価回路 [5] を見れば、等価素子のどれが高周波特性に影響を与えるかが分かると思います。トランジスタの寄生容量は２つありますが、その由来（トランジスタ内部の構造との関係）は、[3] [4] が参考になります。。ミラー効果を低減させるためにはカスコード接続 [2] という方法があります。参考資料 [1] [2] は電子回路論の講義資料ですが、単なる理論でなく実例が多いので大変参考になります。

ベース抵抗が関係する高周波特性の悪化は、等価回路 [5] の拡散容量 CD と、ベース抵抗 rb と、ベースに接続された外部抵抗 R とで形成されるLPF（ローパスフィルタ）が主原因だと思います。外部抵抗 R を大きくすると、LPFの遮断周波数が下がるので高周波特性は悪化します。

また、スイッチング回路のような大振幅動作では、少数キャリアの蓄積効果 [6]によって、出力の遅れ（OFF遅延）が起こりますが、これも高周波特性の悪化の１つでしょう。

[1] 周波数特性の向上（PDF 68ページ）　http://miroku.scphys.kyoto-u.ac.jp/member/tsuru/lecture/electronics_v2001_6.pdf
[2] カスコード接続回路（PDF 73ページ）　同上
[3] α遮断周波数（PDF 9ページ）　http://masu-www.pi.titech.ac.jp/~masu/titech_kougi/dev_gak/2005/2005-e-v01_web.pdf
[4] β遮断周波数（PDF 13ページ）　同上
[5] ハイブリッドπ型等価回路（PDF 17ページ）　同上
[6] 大振幅動作（PDF 22ページ）　同上

回答No.2

himara-hus

質問からだと、どこまで分っていて、何を聞きたいのかよく分りません。

＞電圧、電流利得が高周波で減少する理由として、浮遊容量 以外にも理由がありますか？

　トランジスタの素子そのものに周波数特性が違うことは分っていて、それが構造上から来ていて浮遊容量（等価回路的に）が大きいものほど周波数の高域でのゲインが落ちることによると言うことが分っている上での質問ですか？
　また、トランジスタそのものを言っているのか、実際の回路を言っているのかで答えが全然違います。高周波の周波数もどの程度を言っているかも明確にした方が良いでしょう。
　実際の回路では、エミッタのリードの長さ（インダクタンスとして負帰還になる）及びエミッタとアース間のバイパスコンデンサの効き、電源とアース間のバイパスコンデンサの効きが影響します。

＞また、ベースバイアス抵抗を変化させるとなぜ出力波形が変化するのですか？

　どう変えるとどう変ったかを書いてもらわないと説明のしようが有りません。

回答No.1

ymmasayan

１．浮遊容量の他にリード線などのインダクタンスもあります。
　　関連して表皮効果なども。
２．バイアス抵抗に生じる電圧はベース－グランド間の入力電圧を打ち消す方向に働きます。
　　従って抵抗を増やすとゲインが下がります。

お礼

回答ありがとうございます。参考にさせて頂きます。