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2010年9月21日 (火)

負帰還のはなし

負帰還とは
出力から入力へ反対の位相で信号を戻す動作のこと。周波数特性を延ばすためにゲインを下げたり、DCバイアスについて安定な動作をするようにする用途に使われる。
ハード的には
Tramp
 図のような2個のトランジスタを直結して1つのアンプとして作られており、このアンプについては2種類の帰還がかけられています。1つめはDCバイアスで、後段のエミッターから前段のベースにかけられ、何らかの原因で後段のコレクタ電流が増えた場合、エミッタ電位が高くなり前段のベース電圧を高める動作をします。そうすると前段のコレクタ電流が増えてコレクタの抵抗での電圧降下が増え、結果としてコレクタ電圧が下がり後段のコレクタ電流が減るように動作します。
 次に高周波での帰還について説明します。まずはRFの役割です。下図はCFをつけない状態で、RFがない場合(赤線)とRFをつけて帰還させた場合(灰緑)です。後段のコレクタから前段のエミッタに帰還させて負帰還としています。ここでは 27Ωと 270Ωなので10倍の増幅度に設定しております。帰還によってゲインを下げた分低域側がフラットになっています。
2tr_amp
 さらに前段のエミッターグランド間にコンデンサー(CF)を入れることにより、高域での帰還量を減らすことが出来ますので、周波数特性が悪くなってきている200MHz付近まで周波数特性を改善できます。図は灰緑が CF がない場合で、赤が 82pF 緑が 68pF 青が 56pFと容量を増やすに従って高域のゲインが上がっていることが判ります。値を調整して最適な特性を選びます。
2tr_ampc
 以上のような帰還の他に、1つのトランジスターのベース・コレクタ間をコンデンサーと抵抗で直列にしたもので帰還をかけるのがよく使われます。主に低域のゲインを下げて周波数特性をフラットにする目的なので、コンデンサーは 1000pF 以上、抵抗は 200Ωから 300Ω付近がよく使われます。
ソフト的には
 上記回路図は受信機の 455kHz IF増幅部やビデオアンプなどによく使いました。トランジスタを選べば 1GHz以上の増幅も可能だと考えます。逆に現在は100MHz以下ではICで実現されていますので、今後高周波数での応用の方が増えるかも知れません。


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