固定バイアス回路で、バイアス抵抗で増幅率が変わるのは何故。

質問

こんばんは。
添付したような固定バイアス回路で、
バイアス抵抗R1の値を変えると、増幅率
が変わってきます。
（TINAというシュミレータを
使っています。
入力電圧は、正弦波10mVです。
添付の回路で、出力150mV程度。
R1を10Mで、出力20mV程度。
500Kで、出力210mV程度になります）。
交流増幅で、バイアス抵抗
により、増幅率が異なる理由が
よく分かりません。
ベース電流に増減があり、
コレクタ電流が変わっても、
結合コンデンサで、
交流のみ取り出している以上、
増幅率は、変わらないのでは
ないでしょうか。
何か分かる人がいましたら、
よろしくお願いします。
また、出力結果では、
いつも、マイナスのほうに
10mV程度、振幅が大きくなって
しまいます。
回路に問題あるでしょうか。
この点も、よろしかったら、
お願いします。

回答No.1

tance · ベストアンサー

一言で言うと、トランジスタが非線形（ノンリニア）だからです。
バイアスが浅い（コレクタ電流が小さい）ところと、深い（同電流
が大きい）ところではトランジスタ自体の増幅率が違います。

この性質を利用して、無線機（ラジオやテレビも同じ）の受信感度
を自動調整しています。電波が強いときはバイアスを浅くして
ゲインを下げ、弱いときは深くして上げるような自動調整回路
（オートゲインコントロール：AGC)が使われています。

波形が上下非対称なのも非線形のためです。

トランジスタを電圧源で駆動しないで、電流源で駆動すると非線形
がだいぶ減ります。トランジスタのデータシートに出ている
ベース電圧対コレクタ電流のグラフは大きく曲がっていますね。
これが非線形です。ところが、コレクタ電流対hfeのグラフは
相当平らなものがあります。これはコレクタ電流を大幅に変えても
ゲインが一定ということを表します。

一番簡単に電流源による実験をするにはC1と直列に100kΩくらいを
付けてみてください。ゲイン自体は小さくなってしまいますが、
バイアス抵抗を変えてもゲインの変動は軽減するはずです。