直結増幅回路について

質問

直結増幅回路について

直結増幅回路において、１段目のトランジスタのコレクタ側を２段目のトランジスタのベースに直接結合するか抵抗Rを結合すれば、直流分が次段へと伝達されて、増幅が可能らしんですが、次のような問題点があるそうです。
互いのバイアス電圧が乱されるという問題があるそうです。
CR結合やトランス結合の場合は、互いの回路が直流的に分離されているから、バイアス回路を考える時はそれぞれ独立した回路として設計すればいいそうです。
しかし、回路を直接結合や抵抗Rで結合すると、直流的にも互いの回路は結合されるから、それぞれの回路のバイアス電圧を最適な状態に設定しても、Tr1の高いコレクタ電圧VcがTr2のベース電圧VBに影響を及ぼし、Tr2のバイアス電圧が乱されて動作点が狂ってしまうそうです。

この文章を読んでも、全然意味が分りません。
なぜ、CR結合やトランス結合は、直流的に分離されるんですか？
バイアス電圧が乱されることについていまいち理解できません。
もっと詳しい解説をお願いします。

また、なんで、直結増幅回路では、入力のところにコンデンサがないんでしょうか？
コンデンサがないと、交流電圧は０Vを中心にして振幅することになりますよね？

コンデンサがある時は、なんで、0.7Vを中心にして振幅するんでしょうか？
なんで、入力のところにコンデンサではなく抵抗ではいけないんでしょうか？

分らないとこだらけです。
解説をお願いします。

回答No.5

KEN_2 · ベストアンサー

繰り返しますが、
＞とにかく、なんで直結増幅回路では、結合コンデンサがないんですか？
コンデンサが直流成分をカットするからです。。
＞直流成分を増幅するとか言う以前に、ベースバイアス電圧がゼロになってしまってトランジスタが動作しないから増幅できないんじゃないでしょうか？
その通りで、前の説明通りですよ。
先の回答で理解されなかったのでしょうか？
冷静に良く前後の説明を読んでください・・・・・
　　　↓　↓
質問番号：6293289
質問者：rlgnin 直結増幅回路について
http://okwave.jp/qa/q6293289.html

お礼

ありがとうございました。

回答No.4

KEN_2

再度補足説明します。
先ほどのサイトをご欄になられましたか？
増幅回路、トランジスターの基本
バイアス回路の実際 電流帰還バイアス（右)
http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node34.html

＞本当に、分りやすい解説をお願いします。
私のところで、新人教育を実施していますが、これで分からなければ私の技術講座を受講してください。（６万円コース/３日間です。）

＞バイアス電圧が乱れるとかいうことが全然理解できません。
＞もっと、分りやすく噛み砕いた説明をお願いします。
＞ほぼ結果に近いことだけを言われても分りません。
＞こういう理屈だからこういう結果になるとほぼ全部のことについて説明していただかないと分りません。
　↑　↑　は本サイトの規約を熟知してください。（ボランテイアですよ！）
最も基本的な前提条件の回答は、Trは電流増幅回路で、
１．ベースに流す電流のhfe倍の増幅素子です。
２．ベースに流す適切な動作範囲では、Vbe；0.6Vから0.7Vになるのです。
３．エミッタ接地増幅回路では、回路設計に制限が多過ぎるので、電流帰還抵抗を入れたりして、直結増幅回路を実現しているのです。

＊この前提条件を理解したうえで、先の回答を読み返して不明な点を質問ください。
初心者の基礎理論を抜きには直結増幅回路は理解できません。

補足

サイトを見ても分りにくすぎます。
とにかく、なんで直結増幅回路では、結合コンデンサがないんですか？
直流成分を増幅するとか言う以前に、ベースバイアス電圧がゼロになってしまってトランジスタが動作しないから増幅できないんじゃないでしょうか？

回答No.3

KEN_2

ANo.1 です。
順に回答と、参考サイトを紹介します。
後で質問されたバイアス電圧の関係の回答が理解に役立つと思いますが。
Trはベースに流す電流の増幅動作する素子で、Vbe0.6V以下の場合増幅しないと考えてください。

＞入力にベース・バイアス電圧があれば、Vccをベースブリーダ抵抗で分割しなくてもいいんでしょうか？
その通りです。
ベースに流す電流で、直結や抵抗接続でも可能です。

＞エミッタ接地増幅回路において、交流入力信号だけの時になんで、入力にコンデンサが必要なんでしょうか？
Vbeに0.6Vから0.7Vのバイアス電圧を掛けてやらないと、『－』側の信号が欠けて（増幅しない）しまうのです。

＞交流だけなんだから、短絡すればそのまま通過して、ベースに入っていくんではないでしょうか？
Vbeへの0.6Vから0.7V以上の『＋』側の信号は通過しますが、『－』側の信号は通過しませんので、交流波形の『＋』側のみの増幅器になってしますのです。
つまり、バイアス電圧を中心に『±』対称の増幅動作をさせるのが目的のベース・バイアス電圧なのです。

下記のサイト説明を順に読まれると理解できると思います。
増幅回路、トランジスターの基本
http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node20.html

補足

では、なんで、直結増幅回路では、結合コンデンサが必要ないんでしょうか？
そしたら、ベースバイアス電圧がゼロになって、トランジスタは動作しなくなるのではないでしょうか？
また、なんで、次段に結合する時、直接結合したり、抵抗を介して結合するのはいけないんでしょうか？
１段目のVceが5Vであれば、抵抗で、電圧降下して0.7Vにすることによって、その電圧を２段目の入力にすることはできないんでしょうか？0.7Vになってるんだからいいんではないでしょうか？直接結合の場合は、5Vが２段目にそのまま入ってくるのでいけないのは分りますが。
バイアス電圧が乱れるとかいうことが全然理解できません。
もっと、分りやすく噛み砕いた説明をお願いします。
ほぼ結果に近いことだけを言われても分りません。
こういう理屈だからこういう結果になるとほぼ全部のことについて説明していただかないと分りません。
本当に、分りやすい解説をお願いします。

回答No.2

fxq11011

トランスやコンデンサは直流を流す線がつながっていません、電圧の変化だけが伝わります。
＞直結増幅回路では、入力のところにコンデンサがないんでしょうか。
だから直流の増幅もできます、非常に低い音（音より低い周波数）の場合、トランス・コンデンサを使用すると、大型・大容量が必要になりますが、直結ではその心配がありません。
直流成分も含めて増幅するので、その出力を直結で次段のベースに接続すれば、直流成分の分、バイアスが変化します。

回答No.1

KEN_2

説明の都合で回答の順番を変えますがご了承願います。

>なぜ、C『R』結合やトランス結合は、直流的に分離されるんですか？
>バイアス電圧が乱されることについていまいち理解できません。
C結合やトランス結合では、交流分は通過できても直流分を通過できないのは理解できますでしようか。
R結合か直接結合では、直流分も含めて信号（交流）分も通過させます。
よって、次段に直流分が流れ込むので、前段の電圧を考慮しないと次段の動作点が引き込まれてしまうのです。

>また、なんで、直結増幅回路では、入力のところにコンデンサがないんでしょうか？
直流成分がカットされるからです。

>コンデンサがないと、交流電圧は０Vを中心にして振幅することになりますよね？
いいえ、0Vとは限りません。入力回路のバイアス電圧を中心に振幅します。

>コンデンサがある時は、なんで、0.7Vを中心にして振幅するんでしょうか？
Trの場合Vbeが0.6Vから0.7Vがバイアスの動作点であるので、0.6Vを中心にして振幅するのです。

>なんで、入力のところにコンデンサではなく抵抗ではいけないんでしょうか？
適切に設計すれば、抵抗でも問題ありません。

>しかし、回路を直接結合や抵抗Rで結合すると、直流的にも互いの回路は結合されるから、それぞれの回路のバイアス電圧を最適な状態に設定しても、Tr1の高いコレクタ電圧VcがTr2のベース電圧VBに影響を及ぼし、Tr2のバイアス電圧が乱されて動作点が狂ってしまうそうです。
これらの問題を発生させない様に、PNPやNPNのトランジスタを組み合わせて、次段の動作点を含めてバイアス電圧を考慮するのです。

自作のオーディオの直流増幅AMP製作サイトやオペAMPの解説記事を参照されれば理解を深められると考えます。
「カレントミラー回路」などで検索すると、少し高度ですが疑問解決の糸口となります。
http://ww6.tiki.ne.jp/~funabashi/currentmirror.html

補足

入力にベースバイアス電圧があれば、Vccをベースブリーダ抵抗で分割しなくてもいいんでしょうか？
エミッタ接地増幅回路において、交流入力信号だけの時になんで、入力にコンデンサが必要なんでしょうか？
交流だけなんだから、短絡すればそのまま通過して、ベースに入っていくんではないでしょうか？