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電子回路Ⅰ 第9回(2008/12/15) 差動増幅器 負帰還増幅器.

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1 電子回路Ⅰ 第9回(2008/12/15) 差動増幅器 負帰還増幅器

2 今日の内容 差動増幅器 差動増幅にする理由 利得(差動利得、同相利得) 負帰還増幅器 帰還(負帰還、正帰還)とは? 負帰還にするメリット
帰還のかけ方の種類 入力・出力インピーダンス 安定性

3 1つのトランジスタを用いた増幅の問題点 増幅器によって増幅されるもの 信号 雑音 安定性 ドリフト(時間的な出力の変化) 温度の影響 A

4 雑音、ドリフトの低減方法 差動増幅 本質的には、 雑音がない入力信号を、 ドリフト、温度変化がない回路で 回路的に 増幅する
何とかする方法は? 解決方法 特性が同じ2つのトランジスタを使用して、 雑音、ドリフト、温度変化も増幅して打ち消す 差動増幅

5 差動増幅器 入力 vb1, vb2 (ib1, ib2) 出力 vc1, vc2 vc1-vc2 (差動出力)

6 差動増幅器の等価回路と出力

7 差動利得 差動利得 Ad 入力電圧が逆相等振幅(vb1=-vb2) の場合の出力電圧の差 入力電圧の差に比例

8 同相利得 同相利得 Ac 入力電圧が等相等振幅(vb1=vb2) の場合のトランジスタの出力

9 差動成分と同相成分の等価回路(イメージ)

10 差動利得と同相利得の関係 hfeが大きいほどCMRRは大 REを大きくすれば良い (REはAdには無関係)
VEEも大きくなる(する必要がある)

11 CMRRを大きくするために REを電流源(高インピーダンス)で置き換える カレントミラー回路

12 帰還 出力の一部を入力に戻す より を変形

13 負帰還と正帰還

14 負帰還増幅器 一般に AはトランジスタやFETのような能動素子(環境によって特性が変化する) Hは抵抗などの受動素子
(環境によって特性が変化しない) 全体の利得HはAに無関係にできるので安定性が高い

15 逆相増幅器による負帰還 加算器のほうが作りやすい 右の回路において、v2とv1の関係 を求めなさい。

16 負帰還増幅器の利点(利得の安定化) Aの変動 Hの変動 ΔAの影響が(1+AH)分の1に減少 ΔHの影響そのまま

17 負帰還増幅器の利点(非線形ひずみの低減1)
トランジスタの利得は非線形(利得は入力の振幅に依存) ひずみの成分は出力段で発生すると考える

18 負帰還増幅器の利点(非線形ひずみの低減2)
負帰還をかけると (1+AH)分の1に減少

19 負帰還増幅器の利点(周波数特性の改善) 高域しゃ断周波数 (1+AH)倍に増加 低域しゃ断周波数も同様

20 負帰還のかけ方 入力、出力でそれぞれ直列、並列があるので、合計4通り

21 入出力インピーダンス

22 入力インピーダンスの計算

23 出力インピーダンスの計算

24 負帰還のかけ方と入出力インピーダンス 入力インピーダンス 出力インピーダンス 入力:直列 出力:直列 出力:並列 入力:並列 (1+AH)倍

25 実際の負帰還回路

26 トランジスタを用いた負帰還回路の実際

27 前の回路の等価回路と電圧利得 i1 i2 hfei1 hie v2 v1 RL RF

28 前の回路の等価回路と入力インピーダンス i1 i2 hfei1 hie v2 v1 RL RF

29 負帰還増幅回路の安定性

30 ボード線図

31 ナイキスト安定判別法


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