質問: 増幅回路内のコンデンサの役割 電気を学び始めたばかりの初心者です。 参考書でエミッタ接地増幅回路について勉強していて、参考書に画像のような増幅回路がありました。 c3、c4のコンデンサの役割がよくわかりません。 c1、c2については直流をカットしているのだと思いますが・・・ あと、c4への分岐のところでc4に行かなかった方の線の続きが書かれていませんが、いったいどこにつながっているのでしょうか?
回答: c3とc4は、その働きからデカップリングコンデンサと呼ばれるものです。 この増幅器では、ベースに信号を入力すると、それに連れてコレクタ電流が変化します。 コレクタ電流が変化するとその変化が、抵抗rcでの電圧降下の変化になって現れます。 このとき、+15vのvccという電源電圧が一定であれば、その電圧降下の変化はc2を通して出力に現れます。 そして、その電圧はベース電流の変化に正確に比例したものになり、この回路は『増幅器』として働くことになります。 一方、もしコレクタ電流の変化で電源電圧vccが変化してしまったらどうなるでしょう。 つまり、増幅器の負荷抵抗rcに対して、電源系統の内部抵抗が無視できないほど大きかった場合です。 この場合、増幅器のコレクタ電流の変化につれ、電源電圧も変動してしまいます。 増幅器がこの回路図で書かれただけのものなら特に大きな問題にはならないでしょう。 そこで登場するのが、あなたのもうひとつの疑問である、vccの配線がc4を越えて右に行く部分です。 この線が描かれているということは、実はこの回路の右の方にも何か回路があることを表しています。 この右に行く線は、その回路に+15vを供給する電源vccの回路です。 さて、話を戻します。 電源に内部抵抗があると、この増幅器が動作してコレクタ電流を増減されたとき、vccの電圧も電流がその内部抵抗に生じる電圧降下分だけ上がったり下がったりします。 これ、c4の右の方の回路にとっては迷惑ですよね。 電源電圧は『電圧変動がない』ことがお約束ですから。 c3とc4は、この増幅器でコレクタ電流に変化が生じても、その変化を吸収するための『一種の平滑コンデンサ』として働くのです。 なぜふたつのコンデンサを使うか。 コンデンサの容量を見てください。 一方は小さい 0.1uf で、もう一方が 10uf です。 これはコレクタ電流の変化で生じる長周期の脈動を大きな容量のものが、短周期の脈動を小さい容量のものが受け持つようにさせているのです。 c4は、回路記号でもわかるように、電解コンデンサです。 一方のc3は電解コンデンサではなく、フィルムコンデンサやセラミックコンデンサです。 一般に、電解コンデンサは、『相対的に』ですが、フィルムコンやセラコンに比べ、短周期の脈動が苦手です。 逆に、フィルムコンやセラコンは長周期の脈動が苦手です。 なので、並列にすることで互いに苦手な部分を補っているのです。 このコンデンサがあるおかげで、この増幅器の動作に由来する電源vccの電圧変動は抑えられます。 それは、言い換えると、c4から右の回路の動作で生じる電源vccの電圧変動も抑えられます。 つまり、c3とc4を境に、この増幅器とc4の右の回路の動作による電源電圧の脈動を切り離す(カップリングは『結びつく』ということばですが、その頭に反対の意味を表す『デ』をつけて切り離すという意味にしています)という役目を担っています。