実験本では、エミッタを直接グランドに接続するタイプの例がないので、トランジスタ本の図2-13を実験してみました。図のコメントは独学のメモなので、間違っているかもしれません、ご了承ください。図2-14の動作点は、以下の連立方程式の解として求めることができます。解くと、213.75KΩと求まります。240に変えてシミュレーションした結果を以下に示します。*3LTSpiceは、シミュレーションを行った後で、いろいろな部分の電圧と電流をグラフに表示できるので、試してみるといいですよ。†トランジスタ本のすごいところは、プリント基板に回路を描いて実際に動かしているところです。手書きのプリント基板で紹介した回路が図2_15のプリント基板です。黒田氏はすごい人みたいですが、初っぱなの図2-16でケアレスミスをしていました。赤のマーカペンで書いた部分が抜けています。出来上がった基板が、以下のCE01基板です。トランジスタ本は、はとめピンを付けていましたが、私はブレッドボードでテストするので、ピンを付けました。作ったときは、PSoCで出力した1KHzの信号をオシロスコープで確認したのですが、今回は実験本の方法で確認してみます。実験本では、テスト用の信号発生と結果の解析にパソコンのソフトを使っています。以下のサイトからGW150.ZIPとWS151.ZIPをダウンロードし、解凍してインストールします。efuのページパソコンのイヤフォンとラインインと接続するために、以下の回路をブレッドボードに用意しました。秋月で販売されている3.5mmジャックをブレッドボードに接続するアダプターが重宝します。ブレッドボードでは、半固定抵抗を付けた回路が作れなかったので、10KΩと1KΩの抵抗で代用しました。以下の様な波形が生成され、スピーカで聞くときれいなピーという音が聞こえます。波形測定のWaveSpectraも起動します。右端の設定ボタンをクリックして、FFTタグをクリックしてサンプル数16384、窓関数にBlackmanを選択します。*4これで、録音ボタンを押すと以下の様に出力波形とそのスペクトルが表示されます。1KHzにカーソル持って行き、クリックすると左にCursorの値が表示されます。上記の図ですと、-8.86dbと出ています。チャネルを変更して、オリジナルの波形でも同様に測定すると、以下の様に表示されます。ゲインGは、26.8dbで、倍率では、21.8倍と計算されました。回路のVsのACの値に1をセットし、シミュレーション設定を以下の様にAC解析に変更します。100K結果は、この回路の周波数毎のゲインが周波数特性として表示されます。アンプの出力とオリジナルの信号の差を取ってプロットしたのが以下の図です。計算値と近い結果になっています。一生懸命プロットして大変だったのですが、入力にホワイトノイズを選択すると一発で周波数特性を求めることができます。時間領域でフィルターをかける(たたき込み)ことは、周波数領域で窓を掛けることと同値な性質からホワイトノイズのスーリエ変換が1であることを使えば、ホワイトノイズを入力としたときの出力のスペクトルはフィルターやアンプの周波数特性そのものになります。$$そこで、WaveGeneの波形をホワイトノイズに変更して出力のスペクトルを見たのが、以下の図です。計算値のゲインの図はY軸の範囲が狭いため、10Hzあたりで落ちているように見えますが、大きなレンジで見るとさほど落ちてはいません。20KHzから急激に落ちているのはパソコンのデバイスのサンプリング周波数が44KHzであるため、その半分の22KHzで測定の限界に達してしまいます。影響が大きく、安定した動作を得ることができません。実験本の図2-5をLTSpiceで計算したのが、以下の図です。不安定なコレクター電流を安定化するために、実験本の図2-6のようにエミッターに抵抗\(R_E\)を追加します。以下のようになります。\)への\(V_{BE}\)の変化の影響を軽減することで安定化しています。$$以下の式からの交点から求めることができます。プロットすると以下の様になります。(縦軸\(I_C\)、横軸\(V_{BE}\))図から読み取ると77°Cと27°Cでのコレクター電流の変換は1目盛(1mA)程度しか変化しないことが分かります。\)が減少すれば、上記の図から\(I_C\)が減少します。これが、電流の負帰還と言われる理由です。\)を以下の式で求めています。$$トラ技2013/08号で紹介されている、テブナンの定理を使って変換していることが判明(2015/10/04)。参考に以下の方法で、抵抗値を求めます。設計の条件として、以下の項目を設定します。以下のように計算されます。\)は、以下のようになります。\)は、以下の計算から22kΩとなります。実験本のすごいところは、ゲインの計算値と実測値の違いをかっこよく解説しているところです。ゲインは、以下の小信号等価回路を使って計算します。式(1-8)を\(V_{BE}\)で微分することで以下の式を得ます。T=290Kで、q/kTは、40になります。$$求めるゲインの式は、以下のようになります。\)とすると、-76倍と求まります。0皆様のご意見、ご希望をお待ちしております。テブナンを使った計算であることを追加しました。詳しくは、フィルタ(畳み込み)と窓(かけ算)を見てください。