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テーマ P01: 反転増幅と非反転増幅 世の中には、弱い信号を強い信号に

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埼玉工業大学
テーマ P01:
機械工学学習支援セミナー(小西克享)
反転増幅と非反転増幅-1/2
反転増幅と非反転増幅
世の中には、弱い信号を強い信号に変換して用いることが良くあります.たとえば,テ
レビを観る場合,アンテナで放送電波を受信してテレビに映像信号を供給しますが,この
映像信号はごく弱いものです.そのままでは映像に変換することができないため,テレビ
の内部で弱い信号を強い信号に変換しています.このように,弱い電気信号を強い電気信
号に変換することを増幅と言います.この目的に用いられる電子回路を『増幅回路』と言
います.一般に増幅されるのは,電圧か電流のどちらかのため,前者の場合は『電圧増幅
回路』,後者は『電流増幅回路』と言います.
古くは『真空管』と呼ばれる電子部品を用いて増幅回路が作られましたが,その後,
『ト
ランジスタ』の発明により,電子回路の小型化や低消費電力化が可能となりました.トラ
ンジスタには NPN 型と PNP 型の 2 種類があり,図に回路記号を示す NPN 型で電圧増幅を
行う場合,
『エミッタ(略号 E)』を接地して,
『ベース(略号 B)』に信号を入力し,
『コレ
クタ(略号 C)』から出力信号を取り出すようになっています.ベースに印加される電圧が
上昇すると(ベースからエミッタに流れる電流が増加すると),トランジスタの性質からコ
レクタからエミッタにより多くの電流が流れます.その結果,コレクタに接続された負荷
抵抗の電圧降下が増大します.このため,コレクタ端子の電圧が低下するという結果にな
ります.このように入力信号の電圧が上昇すると,出力信号の電圧は逆に低下するという
反転が起こります.トランジスタを 1 つ用いて増幅する(1 段増幅)することにより,入
力信号の波形と出力信号の波形は山と谷が逆転する(入力信号が山の時,出力信号は谷)
ため,このような増幅を『反転増幅』と言います.
負荷抵抗
コレクタ:C
B-E 間のわずかな電流変化が,C-E 間に
大きな電流の変化となって現れる(電流
が増幅される).
ベース:B
エミッタ:E
下図は,トランジスタを用いた 1 段増幅回路の実例ですが,この回路では,微弱な信号
を IN と GND 端子間に印加すると,OUT と GND 端子間に電圧が増幅された信号が出力さ
れます.
波形の山と谷が逆転した波形は,元の波形に対して『逆位相』であると言います.これ
に対して,山と山,谷と谷が一致した波形は,『同位相』であると言います.
埼玉工業大学
機械工学学習支援セミナー(小西克享)
反転増幅と非反転増幅-2/2
電源 12V
RB1=
130k
入力波形 Vi
RC=3.3k
OUT
CIN=1
IN
信号源
出力波形 Vo
RR=1k
RB2=
5k
RE=
2k
CE=10
Vi と逆位相
GND
一方,同位相の増幅の仕方は,
『非反転増幅』と言います.上の図の反転増幅回路の出力
を別の反転増幅回路に入力して 2 段増幅を行うと,最初の信号が反転され,さらにもう一
度反転されるため,結果として同位相の信号が出力されることになり,組み合わせた回路
は『非反転増幅回路』となります.
http://www.sit.ac.jp/user/konishi/JPN/L_Support/SupportPDF/InvNonInvAmp.pdf
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