【回路】電撃トランジスタ講座（小信号アンプ設計） (12) ベース入力インピーダンス

第12回はベース入力インピーダンスを説明する．こういう風にベース剥き出しでトランジスタが置いてあって、一体このベースはどんなインピーダンスなのだろう？というのが今回のお題だ．

ベースエミッタ間はダイオードだ．なので抵抗値は小さめと思って良い．だからといってベースインピーはゼロではない．

では幾らぐらいなのか？

  エミッタ電流1mAの時    →  26Ωｘ100 = 2600Ω

  エミッタ電流10mAの時  →  2.6Ωｘ100 = 260Ω

これよりエミッタ電流が大きいケース小さいケースは脳内補完してくれ．憶え方は「1mAなら26Ωｘhfeで電流に反比例」がいいんじゃないかな．

Ｑ：えぇっ、電流値で変わるものなの？
Ａ：yes

Ｑ：x100って何？

Ａ：hfeのこと．hfeは品種や温度でヒヨヒヨ変わる．だからベースインピーもヒヨヒヨ変わる．

Ｑ：こんなクソデバイスは嫌いだ

Ａ：そだねー．でも心配御無用．上手い回避方法があるんだ

Ｑ：回避方法はなんだ？

Ａ：エミッタに100Ωを入れよ．  またこれｗ

エミッタ抵抗100Ωの時のベースインピーはこうなる。

  エミッタ電流1mAの時   → 26Ωｘ100 ＋ 100Ωｘ100 = 2600+10k ＝12.6kΩ

  エミッタ電流10mAの時 → 2.6Ωｘ100 ＋ 100Ωｘ100 = 260+10k =10.26kΩ

100Ωｘ100の項が追加された．これはエミッタ抵抗のhfe倍である．
エミッタ抵抗由来の10kΩの方が巨大であるとこがポイントだ．
エミッタ抵抗由来のインピーダンスの方が巨大であるということは、26Ωや2.6Ωといった小さい成分を無視しても差し支えないとなる．どんどん簡単化してしまおう．

結論：ベース入力インピーダンス ≒ エミッタ抵抗 ｘ hfe
エミッタ抵抗が100Ωならばだいたい10kΩってかんじー．

↓改めてこのアンプを見る．
今までは、18.3kΩと1.7kΩのベースバイアス抵抗が1.56kΩの合成抵抗を形成しており、それが入力インピーであると説明してきた．
ところがもうひとついるじゃないか？ ベース入力抵抗10kΩがいるじゃん．
だとすると、このアンプの入力抵抗は、18.3kΩと1.7kΩと10kΩの合成抵抗、1.35kΩになってしまう．

↓そして、10倍アンプ２段直結回路のトータル増幅度は100倍にはならずに、57倍に下落してしまう．なぜかというと、黄色で囲った範囲の全合成抵抗が574Ωしかないからだ．

かつてわたしが読んだトランジスタの本には、こういう２段直結アンプのゲイン計算が長々と数式で書かれていた．無視しちゃっても差し支えないパーツは無視しちゃえばいいのにかったるいなぁと思った．
たとえば上の回路では、18.3kΩと10kΩは無視したって、得られるゲイン計算に大きな誤差は生じない．
↓実際に計算してみると、630Ωの6.3V出力と計算される．こんな風な大雑把計算でもいいのよトランジスタ回路なんて．

まとめ：
ベース入力インピーダンスは何Ωなのか？という話題を今回は書いた．
それなのに、ベース入力インピーダンスなんか計算上無視しちゃっていいや、という話の流れに「騙されたぁ」と思う勇者諸君は多かろう．
現実はそんなもんなのよ、あははー．

次回予告： エミッタフォロアで出力インピーダンスを下げよう！

かしこ

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