トランジスタは、電気信号のスイッチングまたは増幅に使用される半導体デバイスです。それらは耐久性が高く、サイズが小さく、低電圧電源で動作します。トランジスタは3端子デバイスです。
- ベース：トランジスタをアクティブにするために使用されるこのピン（トランジスタをオンにするために必要な最小0.7V）
- コレクター：この端子を流れる電流
- エミッタ：この端子から電流が流出し、通常はアースに接続されています
トランジスタには、NPNトランジスタとPNPトランジスタの2種類があります。この回路では、オシロスコープを使用して示される信号を増幅するためにNPNトランジスタを使用しています。
私たちが知っているように、トランジスタは一般的にスイッチとしてのトランジスタまたは増幅器としてのトランジスタとして使用されます。前のチュートリアルでトランジスタをスイッチとして説明しましたが、トランジスタを増幅器として使用するために、回路を示し、このチュートリアルで機能しています。トランジスタを増幅器として使用するために、以下に説明する3つのトランジスタ構成があります。
トランジスタ構成とは何ですか？
一般に、構成には3つのタイプがあり、ゲインに関する説明は次のとおりです。
- 共通ベース（CB）構成：電流ゲインはありませんが、電圧ゲインはあります。
- コレクタ接地（CC）構成：電流ゲインはありますが、電圧ゲインはありません。
- エミッタ接地（CE）構成：電流ゲインと電圧ゲインの両方があります。
ここでは、最も使用され、人気のある構成であるエミッタ接地構成について説明します。なぜなら、他の2つの構成、トランジスタのタイプ、およびそれらの動作については、リンクされた記事に従ってください。
エミッタ接地構成
CE（エミッタ接地）構成では、コレクタ端子から出力を取得します。入力はベース端子に供給され、エミッタは入力と出力に共通です。この構成は反転増幅器回路です。ここで、入力パラメータは、VであるBEとI Bと出力パラメータはVであるCEとI C。
この構成では、コレクタ電流とベース電流の合計はエミッタ電流に等しくなります。
I E = I C + I B
電流ゲイン（ベータ）は、この構成でのコレクタ電流とベース電流の比率によって定義されます。
電流ゲイン（β）= I C / I B
この構成は、平均入力および出力インピーダンス値を持っているため、3つすべての中で最も使用される構成です。出力信号の位相シフトは180⁰であるため、出力と入力は互いに逆になります。
トランジスタアンプ回路に必要な部品
- BC547-NPNトランジスタ
- 抵抗器（10k、4.7k、1.5k、1k）
- コンデンサ（0.1uf、1uf、22uf）
- オシロスコープ
- 接続線
- ブレッドボード
- 12V電源
シンプルなトランジスタアンプの回路図
増幅器としてのトランジスタの働き
上記の回路図では、それぞれ4.7kと1.5kの抵抗R1とR2を使用して分圧回路を作成しました。したがって、分圧回路の出力は、トランジスタをオンにするための適切なバイアスに使用されます。トランジスタをオンにするために必要なトランジスタのベース端子電圧は、0.7（最小）から5V（最大）の範囲です。抵抗値は変更できますが、ベース入力電圧は範囲を超えてはなりません。回路に電源が供給されると、分圧回路の出力はトランジスタにバイアスをかけるのに十分な電圧を供給します。
ここで、R4は電流制限抵抗として使用され、C2はバイパスコンデンサとして使用され、R3-C3は出力信号用のRCフィルタを作成しています。
下記のトランジスタには3つの動作領域があります。
- カットオフ領域：ベースとエミッタ間の電圧が0.7V未満の場合、トランジスタはカットオフ領域にあります。
- 飽和領域： V BC、VはBE増加と順方向にバイアス両方GET、トランジスタが飽和領域です。
- アクティブ領域：ベース電圧が増加しても、V BC（ベースからコレクタ）電圧がまだ負の場合、この値まで、トランジスタはアクティブ領域に留まります。
トランジスタは、アクティブ領域で動作している場合にのみ増幅器として機能します。ここでは、トランジスタがアンプとして機能し、エミッタ接地構成を使用しています。
したがって、ベースに供給されるパルス入力は増幅され、コンデンサC3で受信されます。
さて、問題はそれがどのように増幅されるかです。入力パルスがHIGHになると、トランジスタがオンになり、その時間、コレクタからエミッタに電流が流れ始めます。つまり、コレクタからエミッタへのパルスもその時間HIGHになり、その逆も同様です。したがって、トランジスタは、入力パルス（低電圧がオフ）から出力パルス（高電圧がオフ、回路では12V）を模倣しているだけです。