周波数特性について

質問

LTspiceでエミッタ接地回路を作りました。

信号源から直流カットコンデンサ(47u)
npnトランジスタ(2N2222)
Vc=10k Ve=2k
コレクタ側から帰還バイアスをつけた。上からR1=100k R2=15k
コレクタ側に電圧源12Vをつけた。

voltage設定
AC Amplitudeは1

AC Analysis 設定
Type of Sweep はOctave
Number of points per octaveは10
Start Frequencyは0.1
Stop Frequencyは100meg

これらの設定で得られた周波数特性が以下の図のようになったのですが、これをどう読んだらいいのかわかりません。

何故、位相が-１００ちょっとから始まって350強に落ちていったのか？
増幅率がどのくらいなのか？
などを教えてください

長くなってしまい申し訳ありませんでした。回答宜しくお願いします。

回答No.2

xpopo · ベストアンサー

今晩は。

まず回路ですが、回路図がないので正確に分かりづらいですが、推定しました。（添付図）

周波数特性ですが、

１）「位相が-１００ちょっとから始まって」るのは
　入力の47uFのコンデンサによるものです。添付図のV(b)（トランジスタのベースの電圧）はコンデンサにより位相が+90度進んでるのがわかります。そしてトランジスタのベースからコレクタへは位相は-180度遅れます。結果的に信号の位相ははベースで90度進み、そこからコレクタで180度遅れますのでトータルで

　　90度－180度＝-90度

遅れることになります。そこから位相は周波数が増加して行くと入力Cとベースの抵抗で決まる周波数、約0.4Hzあたりに向かって90度進んでいた位相がどんどん少なくなってきますので-135度まで戻ります。sらに周波数が増加してゆくとー180度に落ち着きます。

２）０．４Hzから更に周波数が増加してゆくと位相は-180度になり周波数が数MHzまで-180度を維持します。
　周波数が5.3MHzからゲインは落ち始めますがこれは主に電流増幅率ｈFEが減少し始めるためです。ｈFEが減少する主な原因はトランジスタ内部のコレクタとベース間の寄生容量によるものです。
　周波数が更に増加してトランジスタの利得帯域幅積ｆTまでゲインは一定の割合で減少して行きます。一方、位相は更に奥r手行きます。2N222のｆTはコレクタ電流が１ｍA程度の時には約90MHzです。この周波数あたりでｈFEは1になりますので、トランジスタの増幅作用はなくなります。この周波数以上ではベースの信号は帰還抵抗のR1(100kΩ）を通してコレクタに現れます。ですから周波数がｆT以上になってくるとゲインの現象は止まって一定になります。この時点で位相は360度に落ち着きます。トランジスタのゲインが周波数の増加によってもう変化しませんので位相をそれ以上遅らせる原因がなくなるためです。

お礼

大変わかりやすい説明ありがとうございました。
勉強になりました。

回答No.1

shintaro-2

>何故、位相が-１００ちょっとから始まって350強に落ちていったのか？

トランジスタや抵抗の等価回路としてLC成分が含まれているので、周波数特性をもつようになります。
それがなければ、帯域無限大のアンプになってしまいます。

お礼

ありがとうございました