- 締切済み
■ エミッタ接地とコレクタ接地の違いについて ■
エミッタ接地でLEDを光らせ、コレクタ接地でもLEDを光らせたのですが、コレクタ接地の方が若干暗かったです。 この現象を分かり易くイメージから解説し、最後に計算でこの現象が証明ができる方、よろしくお願いいたします。 画像の回路は、エミッタ接地です。コレクタ接地は、LED及び抵抗220Ωとトランジスタを上下反転したものになります。 よろしくお願いいたします。
- 電気・電子工学
- 回答数7
- ありがとう数6
- みんなの回答 （7）
- 専門家の回答
みんなの回答
- teppou
- ベストアンサー率46% (356/766)
No.5,6です。 すみません。タイプミスです。 160μAです。
- teppou
- ベストアンサー率46% (356/766)
No.5です。間違いがありました。 ＞169μA×100＝17mA となり、トランジスタがない場合より、計算上は少なくなります。 という事は、トランジスタは飽和していますので、コレクタ電圧は 0.1V ほどになりますので、トランジスタを使っていない時とほぼ同じように LED は光ります。 169μA×100＝17mA となり、トランジスタがない場合より、計算上は少し少なくなります。 という事は、トランジスタは飽和に近い状態ですので、LED はトランジスタを使っていない時より少し暗い程度でしょう。 HFE は実際もっと大きいでしょうから、LED はトランジスタなしの時とほぼ同じくらいの明るさになるでしょう。 以上のように訂正します。
お礼
ご協力ありがとうございます。
補足
169μA、これどこから出した数値でしょうか？
- teppou
- ベストアンサー率46% (356/766)
HFE（直流電量増幅率）を知っているとして書きます。 添付画像で、トランジスタを外して、導線で接地している場合、LED に流れる電流は、18.6mA になります。 VR を R1 側にまわしきった場合で考えますと、Vbe を 0.6V として、R1 に流れる電流は、 (6－0.6)/33k≒164μA R2 に流れる電流は、0.6/100k≒6μAですので無視して、 ベース電流も 160μA とします。 HFE を 100 とすると、コレクタ電流は、 169μA×100＝17mA となり、トランジスタがない場合より、計算上は少なくなります。 という事は、トランジスタは飽和していますので、コレクタ電圧は 0.1V ほどになりますので、トランジスタを使っていない時とほぼ同じように LED は光ります。 ベース回路はこのままにして、トランジスタを＋電源側に、LED と R3 をエミッタに接続すると、エミッタ電流を Ie として、 (Ie/100)×33k＋0.6V＋1.9V＋220×Ie＝6V となります。 Ie でくくって整理すると、 Ie(330＋220)＝6V－0.6V－1.0V Ie＝3.5/550≒6.4mA となり、 HFE を 200 としても、9mA となります。 コレクタ接地の方が、かなり暗くなるでしょう。 このコレクタ接地回路の場合は、ベース抵抗をなくして直接＋電源に接続しても問題ありません。 その状態で、LED はエミッタ接地と同じくらいの明るさになるでしょう。 ベース電圧は、他の方が 0.65V としていますが、どちらが正しいという事ではなく、およその値でも大きな違いは出ませんので、私が昔勉強したころは、0.6V としていました。 どちらにしてもトランジスタ回路は、方程式を立てて厳密に解くことはできません。 アマチュア的には、概算と測定を繰り返し、最適値を決めます。 量産品の回路は、厳密に解かなくても支障のないように、回路が工夫されています。 エミッタ接地とコレクタ接地の違いは、エミッタ接地の場合はベース電流のわずかな変化でコレクタ電圧が変化する事です。 これを電圧増幅動作と言います。 コレクタ接地の場合は、ベース電流を変化させてもエミッタ電圧はあまり変化しません。 ベース電流の HFE 倍の電流がエミッタ回路の流れます。ベース電流を変化させると、エミッタ電流が変化します。 これを電流増幅動作と言います。 R2 からエミッタへの接続を外して、ベース電流だけを変化させる一番簡単な回路で実験をし、本を読みながら測定をし、という事を繰り返して勉強してください。 よい本も、よいサイトもあります。
ＮＯ．２です。さらに補足します。 ＞この場合ベースにかかる電圧は必ず＋０．６５Ｖです。３３ｋと１００ｋで分圧された電圧はかからないのがポイントです。 ↑これは間違いでした。 このように書きましたが、この理由はやはり３３ｋオームの抵抗と、１００ｋΩのＶＲが大きすぎるからそうなってしまったのです、。 ３．３ｋと１０ｋのＶＲに変えると、分圧された電圧に近くなります。すみませんでした。
お礼
ご協力ありがとうございます。
Ｎｏ．２です 補足します。 なぜ３３ｋと１００ｋとで分圧して、２．８９Ｖまで下がってしまうのかと言うと、１００ｋの抵抗が高すぎて殆ど電流が流れず、ベース電流に取られてしまうからです。 ３．３ｋと１０ｋ（ＶＲ）の組み合わせにすると、変わってくると思います。
お礼
ご協力ありがとうございます。
私も電子工作の勉強中の身ですので、完璧に計算まで出来ないことをお断りしておきます。 ご質問のコレクタ接地もエミッタ接地のどちらの回路も、可変抵抗器を回し切って、ＬＥＤが最も明るくなった場合を考えます。 まず、添付画像のエミッタ接地回路ですが、これは固定バイアス回路となり、Ｂ－Ｅ間には十分なベース電流が流れます。 この場合ベースにかかる電圧は必ず＋０．６５Ｖです。３３ｋと１００ｋで分圧された電圧はかからないのがポイントです。 トランジスタは飽和状態ですので、Vce(sat)=0.1Vくらいしか電圧降下はありません。したがって１００オームの電流制限抵抗によって１５～１６ｍＡくらいがＬＥＤに流れます。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 問題は、コレクタを接地した場合です。 これは考えるのもいやになります。 この回路は、エミッタフォロワとして動作します。 計算が面倒なので、３３ｋと１００ｋの抵抗の間からベースに接続した回路を、回路シミュレータで作ってみました。 シミュレータの数値をそのまま書きます。 電源 ６Ｖ トランジスタのhFE 100 他のＬＥＤのＶｆなどの条件はご質問の添付画像に合わせてあります。 ベースにかかる電圧 ２．８９Ｖ ベース電流 65μA コレクタ電流 6.54mA ・・・・・・・・（たしかにＬＥＤは暗いですね） エミッタの出力部分の電圧 2.26V エミッタにはLED+100Ω抵抗をつないであります。 ＮＰＮトランジスタはベース電流を流すとコレクタ電流が増えますが、エミッタに負荷があると、コレクタ電流に邪魔されてベース電流が流れにくくなり、そのせいでコレクタ電流が少なくなり、ベース電流が流れ出し、コレクタ電流が増え、またベース電流が減り・・・となり、最終的にあるポイントへ落ち着くのです。 こうして、エミッタの電圧が、（ベース電圧－０．６５）Ｖ前後となるように収束します。 エミッタフォロワは、ベースの電圧を少ししか変えずに、エミッタへ出力する機能があります。
お礼
解説ありがとうございました。 イメージが何となく分かりました。 ご協力ありがとうございます。
- koujikuu
- ベストアンサー率43% (429/993)
NPNトランジスタはベースを中心とした左右対称素子の為、 コレクタとエミッタを逆転しても使えます 但し、hfe増幅率、耐圧が低くなります http://www.rohm.co.jp/web/japan/tr_what3-j
お礼
ご協力ありがとうございます。 リンク先拝見しました。 私には理解不能でした。ごめんなさい。
お礼
訂正、ありがとうございます。