ベース接地回路の特徴と用途

ベース接地回路

ベース接地回路とは、バイポーラトランジスタのベースを入出力共通端子とし、エミッタを入力、コレクタを出力として使う回路です。
電圧増幅率が高く、電流増幅作用がない(1倍)という特徴を持ちます。
ベース共通回路、ベースコモン回路とも呼ばれます。

ベース接地回路の特徴

ベース接地回路の入出力の特徴をまとめると以下のようになります。

入力インピーダンス 低い
出力インピーダンス 高い
電圧増幅率 高い
電流増幅率 1倍
出力の位相 同相
高周波特性 良い

入力インピーダンスが低く、出力インピーダンスが高いので、電流バッファ回路として使われます。

ベース接地回路の動作

ベース接地回路の基本の型を示します。

ベース接地回路

動作波形は下図のようになります。

ベース接地動作波形

入力波形:±10mV / 1kHzのサイン波が、33.4倍の振幅に増幅して出力されています。

増幅率の計算

ベース電圧が固定されているので、エミッタ電圧の変動量がそのままVBEの変動量になります。
したがって、コレクタ電流の変動量は、

コレクタ電流計算

で計算できますので、電圧増幅率は次の式で求めることができます。

ベース接地の増幅率計算

今回の回路でGmは、VBE-IC特性より、15.2mA/Vとなります。

VBE-IC特性

よって増幅率は、15.2m × 2.2k = 33.4倍となり、シミュレーション結果と一致します。

ベース接地回路の用途

ベース接地が使われる代表的な回路は、カスコード接続です。
下図のように、エミッタ接地回路の上にベース接地回路が縦積みされた構成となります。

カスコード接続

エミッタ接地単独よりも応答性、周波数特性が改善します。

応答速度の改善効果

ベース接地を用いない、エミッタ接地だけの場合の応答性を確認します。

エミッタ接地の応答性

エミッタ接地の場合、ベース-コレクタ間に存在する寄生容量にミラー効果が作用するため、増幅度倍の容量が作用するため、応答性が悪化します。

ベース接地を追加したカスコード接続にすると、エミッタ接地のコレクタ側の電圧が低い電圧でクランプされるため、ミラー効果の影響を抑えることができます。

ベース接地の応答性

周波数特性

ベース接地の有無で周波数特性を確認してみました。

ベース接地の周波数特性

カットオフ周波数が高周波側に伸びているのが分かります。
ベース接地回路ありの方のゲインが、4MHz付近から急峻に低下しているのは、ベース接地用トランジスタによって2ndポールができるためです。

動画で電子回路の基礎を学ぶ

Analogistaでは、電子回路の基礎から学習できるセミナー動画を作成しました。

電子の動きをアニメーションを使って解説したり、シミュレーションを使って回路動作を説明し、直感的に理解しやすい内容としています。

これから電子回路を学ぶ必要がある社会人の方、趣味で電子工作を始めたい方におすすめの講座になっています。

電子回路を動画で学ぶ

【内容】

  • 電気回路の基本法則
  • 回路シミュレータの使い方
  • コンデンサ・コイルとインピーダンス
  • フィルタ回路
  • 半導体部品の基礎
  • オペアンプの基礎

この記事のキーワード

関連記事
サイリスタの仕組みと使い方

サイリスタとは、ゲートに印加された電流をトリガーとしてアノードからカソード側へ電流を流す半導体素子です。 トランジスタと違い、一度ゲートへ電流が印加されるとゲート電流を遮断してもアノードからカソードへ電流が流れ続けるのが特徴です。 SCR(Silicon Controlled R…

トランジスタの動作点とは?求め方、決め方を解説

トランジスタの動作点とは、ある入力バイアス条件におけるコレクタ-エミッタ間電圧:VCEと、コレクタ電流:ICで決まる点です。 VCE-IC特性と負荷線が交わる点が動作点になります。 本稿では、負荷線を用いた動作点の求め方と、エミッタ接地増幅回路の動作点の決め方について解説していき…

電流帰還バイアス回路の原理と設計計算の方法

電流帰還バイアス回路とは、エミッタ抵抗によって負帰還(フィードバック)を構成し、ベース電流(バイアス電流)を制御することができる増幅回路です。 エミッタ接地回路と比べ電圧利得は下がるが、周波数特性、ノイズ、歪みが改善し、温度変化によるばらつきも抑えられます。 エミッタ接地回路の特…

サレンキー型2次フィルタの特性と設計計算

サレンキー(Sallen-Key)型フィルタとは、VCVS型(電圧制御電圧源型)アクティブフィルタを構成する方法です。 本稿では、サレンキー型の2次ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの設計方法や特性について解説していきます。 INDEX2次ローパスフィルタ(LPF)設計計算周波数…

アーリー効果とは?メカニズムとアーリー電圧の求め方

アーリー効果とは、コレクタ電圧が高くなることでベース幅が薄くなりhFEが増大する現象です。 これにより、コレクタ-エミッタ間電圧が大きくなるとコレクタ電流が増加するという特性が見られます。 アーリー効果は、この効果を発見したアーリー(J.Early)にちなんで名付けられています。…