１石アンプ（入出力インピーダンス、最適負荷等）まとめ,その１

１．アンプの入力インピーダンスについて

前節の１石広帯域アンプについて、入力インピーダンスの測定結果を再掲します。

（測定は、HP 8712ETを使用）

計算式を使って出したグラフは

似通った傾向を示しています。

２．入力インピーダンスの計算の仕方

２．１の周波数による変化

の、周波数 F による変化は、上式で与えられます。

low frequency)

（出典 「Introduction To Radio Frequency Design, Wes Hayward 著」p.5）

又、

（原文は同著の

なる定義があります。

2SC1815 GR の例では

データシートより

なので

MHz 。

又、

そして

MHzより、十分大きい周波数Fでは（十分大きくなくても、よく一致するわ...）

で、計算してよい。（グラフが、上記の曲線と、ピタリと一致している）

2.2 入力インピーダンスの計算

エミッタ抵抗 ｒ

で、計算されますので

エピタキシャル、プレーナー型のTrの場合（2SC1815も、そうです）

入力インピーダンス R

と、計算されます。

この入力インピーダンス R の内、が、周波数によって変化するのです。

２．１より、 R は

R ｒ

となります。

エミッタ電流

R

これが、最初に揚げたグラフです。

実測の値より、少し低いのは、ベース抵抗を考えてないからでしょうか？

[前節の1石広帯域増幅器では、エミッタに100の抵抗が入っているが、

エミッタは、コンデンサで接地されているので

交流的には、100考えなくてもよい。]

さて、

全体の入力インピーダンスは、

ベースの、バイアス電圧を与えるための抵抗R2,R3、を考慮して

（R2 // R3） // R

となります。

つまり、 R より、もう少しだけ、小さくなります。

3.出力インピーダンスの計算の仕方

「44節、交直流負荷線、最適コレクタ電流」 に、書きましたように

最適コレクタ電流は

電源電圧 / （直流負荷＋交流負荷）

で、与えられます。

［ 出典「増幅回路の考え方 改訂2版 砂沢 学著 オーム社 」 ］

逆に、最適コレクタ電流Icqが解っていれば

（直流負荷＋交流負荷）＝電源電圧 / 最適コレクタ電流

で、計算できますよね。

３．１例１

コレクタに、抵抗1本のみの場合

Ic=10mAと、すると

（直流負荷＋交流負荷）＝電源電圧 / 最適コレクタ電流＝

直流負荷＋交流負荷＝1k

ですし、抵抗は1本だけですから

直流負荷＝交流負荷＝

Ic=10mAになるように、ベース電圧を決めます。

R1,R2に流れる電流をベース電流Iｂの10倍位にして

こんなもんでしょうか。

VCEは、電源電圧の位になります。（最大出力が取れる位置に決まります）

ここで、入力インピーダンスを計算して置きましょう。（入力を7MHzと仮定して）

入力インピーダンス R

そして、7MHzでの電圧利得は

G＝

と、計算されますが、実際は、どうなったでしょうか

7MHzにて、約35dBになりました。

まあ、近い値です。

ところがですね 、

信号源の内部インピーダンスを

入力インピーダンスR と、計算したものに合わせないで、低くすると（今、信号源のR

計算値にもっと近い、40dBになります。

これは、何でか、調べてみると

信号源の内部インピーダンスRを下げたほうが、ベースに加わる交流成分が大きくなるんですわ。

ベースにかかる交流成分は

1+

つまり、入力電圧のほとんどが、ベースにかかっています。

考えてみれば

こんな様子ですから、当然です。

ですので

電圧を増幅することだけを考える場合

VSWRが悪いことは、全く問題にならない

むしろ、増幅器に、最大の電圧を送り込むことを最優先する。

と、いうことになります。

コレクタ電流Icが1mAだったら、ゲイン40dBは、達成できないのでしょうか？

次回に考えてみます。

抵抗が2本とか、直流負荷と交流負荷が違う場合も考えてみたいと、思っています。

H15.01.30