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VVt A

ドキュメント内 Microsoft PowerPoint lecture-4.ppt (ページ 30-46)

L V k W

g m GS µ

1000 8

. 0 1 1

10 50 100 6

, − = × × − =

=

( 1 . 0 / )( 5 ) = 5

=

= m D mA V K

v g R

a

ソース抵抗(デジェネレーション抵抗)

を有するソース接地増幅回路

(ソース帰還ソース接地増幅器)

Vdd

Rd

Vout

Vin M1

Rs

g

m

V

GS

Vin

Rd

Vout r

o

Rs Vx

Vx

インピーダンスが 1/gmに見える

(a) デジェネレーション抵抗付     ソース接地回路

(b)  等価回路

g

mb

V

S

ソースソースソース

ソース抵抗抵抗抵抗抵抗((((デジェネレーションデジェネレーションデジェネレーションデジェネレーション抵抗抵抗抵抗抵抗))))ををを有を有有有するするするソースするソースソース接地ソース接地接地アンプ接地アンプアンプアンプ  上図(a)に示す回路は、トランスコンダクタンスが低下するが、出力 抵抗が増大する。また、低歪回路として利用される。

ゲイン ゲインゲイン ゲイン解析解析解析解析

 上図(b)の小信号等価モデルを使って、キルヒホフの電流則を適用 すると、ゲインは以下にように解析できる。

s d v

m s

s m

d

o s d s m

d m v

o d

s o

o in m m o

s x

d o s

x o

x o x

in m

R A R

g R

g R R r

R R R

g

R A g

R V R r

V V g g

r R V

R V R

V r

V V V

V g

>>

+

− + ≈

+ +

=

= +

=

=

− = +

/ ならば 1

1 1

) 1 )(

//

//

(

)

( [ ]

する。

に増大したことを意味

倍  

この式は出力抵抗が、

s m

o s m o

s mb m out

R g

r R g r

R g g R

+ +

≈ +

+

1

) 1

( )

( 1 出力抵抗解析 出力抵抗解析 出力抵抗解析 出力抵抗解析

 本回路の別の特徴は、出力抵抗が大きくできるという点である。

 負荷抵抗Rdを除いた出力抵抗は、以下の通りである。

 上式より、ゲインは、主として Rd とRsの比で決まるため、歪を低 減できる。

1.基礎

2.ソース接地回路 3.ソースフォロア

4.ゲート接地回路 5.エミッタ接地回路 6.エミッタフォロア 7.ベース接地回路 8.付録  

 8.1 ゲート接地回路の等価モデル

 8.2 ベース接地回路の等価モデル

バッファ回路

●  ボルテージ・フォロワ回路   オペアンプを使用するので、

  回路量、消費電力が大きくなる。

● エミッタ・フォロワ回路(バイポーラ)

   ソース・フォロワ回路( MOS)

 回路が簡単であるが、高精度は得られない。

Vin + A Vout

V in = V out

P in < P out

バッファ回路

Vout1 と  Vout2 は等しくない。

Vin R1

GND

R2

R3

GND

R4

Vin R1 +

GND

R2

R3

GND

R4

Vout1

Vout2

A級出力段

エミッタ・フォロワ、ソースフォロワ回路

Vout Vin

Vee

Vcc

Vout Vin

Vss

Vdd

Emitter Follower

(コレクタ接地回路)

Source Follower

エミッタ・フォロワ回路の動作(1)

(出力電圧 = 入力電圧、入力電流小)

Vout Vin

Vee

Vcc I b

Ie +

Vbe(on)

-●  Vout = Vin – Vbe(on)     Vbe(on) = 0.7 V

●  Ib /Ie = 1/( β -1) β = 100

Ib = 0

Vin Vout

Vbe(on)

エミッタ・フォロワ回路の動作(2)

(出力電流大)

Vout Vin

Vee

Vcc I b

Ie C

Vout Vin

Vee

Vcc I b

Ie C

Slew Rate

スルーレート

dV/dt = I/C

エミッタ・フォロワ回路の電流源

Vout Vin

Vee

Vcc

Ie

Vin Vout

Vee

Vcc

R Vb

Vout Vin

Vee

Vcc

R

Ie = (Vb – 0.7)/R

Ie は Vin によらず一定

Ie =

(Vin – 0.7 – Vee)/R

  Ie は Vin に依存する

パワーアンプの効率

Vout Vin

Vee

Vcc

Emitter Follower (A 級出力段)

R L

I bias

効率 =

Pin : 電源 Vcc, Vee から供給される電力 P out : 負荷 R L に供給される電力

エミッタ・フォロワの最大効率は 25%と低い。

常にバイアス電流I b ias が流れているため。

P out

P in

ドレイン ドレイン

ドレイン ドレイン接地回路構成 接地回路構成 接地回路構成 接地回路構成( ( ( (ソースフォロワ ソースフォロワ ソースフォロワ ソースフォロワ) ) ) )

(a) ドレイン接地回路構成

入力信号は、ゲート 出力信号は、ソース

Vdd

Vout (≒vi)

vi M1

R

(負荷抵抗)

Vin,dc

+

-+

+

gmvgs

=-gmbvs

gmbvbs

r o

i o

R L v o= V V V V s v i

vgs

(b) 小信号等価回路

MOSソースフォロアのゲインは 1よりかなり低い⇒利用されない。

(レベルシフト的に利用)

ソースフォロア ソースフォロア ソースフォロア

ソースフォロア((((ドレインドレインドレイン接地ドレイン接地接地接地アンプアンプアンプアンプ))))

 上図(a)(b)に示すドレイン接地回路は、一般にはソースフォロア と呼ばれ、電圧ゲインは1以下だが電力アンプとして使用される。

ソースフォロア ソースフォロア ソースフォロア

ソースフォロア(抵抗負荷抵抗負荷))))抵抗負荷抵抗負荷

(1) ゲイン解析

 上図(b)の小信号等価モデルを適用すると、ゲインは以下のよう に解析できる。

ソースフォロア ソースフォロア ソースフォロア

ソースフォロア((((定電流源負荷定電流源負荷定電流源負荷))))定電流源負荷

(1) ゲイン解析

 ゲインは左記の式でRL=∞ とおくことにより、以下にように解 析できる。

( )

L o o mb m

o m

o L mb

m

m i

o

o o L o o mb gs

m

o gs i

R r r g g

r g

r g R

g

g v

v

r v R v v g v

g

v v v

io

+ +

+

=

+ +

+

=

=

− +

=

=

1

1 1

0

0

    

( )

χ

= + +

+ =

=

+ +

=

=

1 1 1

lim 1

lim

0

1

m mb mb

m m r

R

o

o mb m

o m vi io

vo R

g g g

g g vi

vo r

r g g

r g

o L L

ならば さらに、

Vth Vin

Vout 1.0

1/(1+χ)

m mb

g g / χ =

Vdd

Vout Vin M1

V M2

低電流源

+

-+

+

gmvgs

-gmbvs

gmbvbs=

r o

i o

R L v o= V V V V s v i

vgs

で駆動して計算 とし出力を電圧源 vo

vi = 0

は次式となる。

であり o o

gs v R

v = −

m L

o mb

o m o

g R

g r i g

Ro v 1

1 1

1 ≈

+ +

+

=

=

ソースフォロワ ソースフォロワ ソースフォロワ

ソースフォロワの の の出力抵抗 の 出力抵抗 出力抵抗 出力抵抗

出力インピーダンスが 1/gmに見える

Vdd

Vout(≒Vin)

Vin M1

R

(負荷抵抗)

1.基礎

2.ソース接地回路 3.ソースフォロア 4.ゲート接地回路

5.エミッタ接地回路 6.エミッタフォロア 7.ベース接地回路 8.付録  

 8.1 ゲート接地回路の等価モデル

 8.2 ベース接地回路の等価モデル

ゲート接地回路構成

V DD

R D

+ +

-

-Vi Vo

入力信号は、ソース

出力信号は、ドレイン

r o

S D

g m V g s

g m b V b s

(a) 低周波ハイブリッドπ型モデル

ハイブリッドπ型モデルから

T型モデルへの変換(付録参照)

ドキュメント内 Microsoft PowerPoint lecture-4.ppt (ページ 30-46)

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