電子回路Ⅰ 第11回(2009/1/19) 電力増幅
今日の内容 電力増幅の用途 トランジスタの大振幅動作 A級電力増幅回路 B級電力増幅回路 B級プッシュプル電力増幅回路 C級電力増幅回路
これまでの増幅回路の用途 小信号を増幅 アンテナで検出した信号の増幅 微弱な測定信号の増幅 差動増幅 広い帯域幅での増幅 低域しゃ断周波数、広域しゃ断周波数 発振回路 演算増幅
電力増幅の用途 電気信号を他の物理量に変換する スピーカー、モーター、ディスプレイ ボイスコイル（数～数十Ω）に電流を流す 電波としてアンテナで送信 ラジオ、テレビ、無線 特定の周波数（搬送波）に信号を載せて送信
トランジスタの大振幅動作 小信号と違う点 電圧、電流ともに大きな振幅となるので、動作点からかなりはずれたIc,VCEもとる トランジスタ／FETは非線形素子なので、hfeなどの動作量が振幅に依存する これまで行ってきた動作量が振幅に依存しないという仮定の線形計算は適用できない Q
大振幅動作における注意 最大許容 コレクタ損失 PCmax=IV 最大許容コレクタ電流 ICmax 最大許容 コレクタ電圧 VCmax
パワートランジスタの特性（2SA1129） その１
パワートランジスタの特性（2SA1129） その２
A級電力増幅回路 動作点が A と Bの中央
A級電力増幅回路の出力 実効値
A級電力増幅回路の効率
A級電力増幅回路の損失 効率は25%、残りはどこで消える？ 50% 25%
負荷に直流電流を流さないA級電力増幅回路（その１） スピーカーに直流電流が流れると、コイルが焼き切れる IC1の直流電流分ICQと等しい 電流IC2をQ2に流すと、負荷RLには交流電流しか流れない でも効率は25% カレントミラー回路
負荷に直流電流を流さないA級電力増幅回路（その２） 変成器（トランス）で交流だけを伝える i1 i2 インピーダンス変換も兼ねる v1 v2
B級電力増幅回路（動作点） Q VCE,ICの値は無視してください 動作点をVCC（カットオフ点）に設定 共振回路による波形整形が必要
B級電力増幅回路（波形と効率）
B級電力増幅回路（波形と効率）
B級プッシュプル電力増幅回路（回路） 入力信号の正と負をそれぞれのトランジスタで増幅して合成 npn pnp 負荷に直流電流が流れない
B級プッシュプル電力増幅回路（動作点） 2つのトランジスタのVCE-IC特性を加えた形 VCC=VEEにしないと上下で出力の振幅が揃わない
B級プッシュプル電力増幅回路（効率）
B級プッシュプル電力増幅回路（問題点） VBEにある程度の電圧を印加しないとコレクタ電流が流れない バイアスをかけてA級に近づける(AB級）
Single Ended Push-Pull(SEPP)
C級電力増幅回路 B級よりも深くバイアスをかけると電流が流れない
C級電力増幅回路（効率） qが小さいほど効率は良くなるが、出力が減少する
C級電力増幅回路（用途） 波形が著しく歪むので、多くの高調波を含む 共振回路が必要（周波数は固定） 無線送信用
PWM(Pulse Width Modulation) 周波数にこだわらず、電力増幅をしたいとき（ヒーター、モーター） 元の信号 基準信号 入力 一定の位相（振幅）範囲のみで出力（増幅） パルス幅を変調して平均出力を制御 出力