エミッタ接地回路のソースを表示

[[ファイル:NPN common emitter.svg|thumb|130px|図 1: 基本的な NPN エミッタ接地回路（バイアス等の詳細は省いている）]]

'''エミッタ接地回路'''（エミッタせっちかいろ）または'''エミッタ共通回路'''（エミッタきょうつうかいろ、{{lang-en-short|Common emitter}}）は、1段の[[バイポーラトランジスタ]]を使った基本的な3種類の[[増幅回路]]構成の1つ。電圧増幅に使われることが多い。この回路ではトランジスタのベース端子が入力となり、コレクタが出力となる。エミッタは入出力共通で使われるため、このような名称になっている。

なお、同様の構成を[[電界効果トランジスタ]] (FET) で構築したものを[[ソース接地回路]]と呼ぶ。

== エミッタ抵抗 ==
[[ファイル:NPN common emitter degeneration.svg|thumb|130px|図 2: エミッタ抵抗を追加することで利得は低下するが、線形性と安定性が向上する。]]
エミッタ接地増幅回路は一般に[[利得 (電気工学)|利得]]が大きいが、温度と[[バイアス (電子工学)|バイアス]]に大きく左右されるため、実際の利得は予測できないことがある。そのような高利得回路では安定性が問題となる（予期しない[[正帰還]]が生じることがある）。また入力の[[ダイナミックレンジ]]が小さいために、入力信号がその範囲を超えると出力に大きな[[歪み (電子機器)|歪み]]となって現れるという問題もある。これらの問題を緩和する一般的方法として、[[負帰還]]の基となるエミッタ抵抗として、ほどほどの値の[[抵抗器]]（あるいは何らかの[[インピーダンス]]源）を、トランジスタのエミッタ端子と[[接地|グラウンド]]の間に挿入する。これによって <math>g_m R_\mathrm{E} + 1</math> を係数として回路の[[コンダクタンス|相互コンダクタンス]] <math>G_m = g_m</math> を減少させる効果があり、電圧利得がトランジスタの特性よりも回路の抵抗比の方に依存するようになる。

{{Indent|<math>
{A_\mathrm{v}} = {v_\mathrm{out} \over v_\mathrm{in}} = \frac{-g_m R_\mathrm{C}}{g_m R_\mathrm{E}+1} \approx -{R_\mathrm{C} \over R_\mathrm{E}} \quad (g_m R_\mathrm{E} \gg 1)
</math>}}

これにより、回路の[[歪み (電子機器)|歪み]]と安定性が改善されるが、[[利得 (電気工学)|利得]]は小さくなる。

英語ではこの手法をemitter degenerationと言う。degenerationは、縮退・衰退といった意味であるが、フレーズとしての日本語への定訳は（まだ）ない。日本語では一般にバイアスの方式の一種として、'''電流帰還バイアス'''と呼ばれることが多い。負帰還が掛かるしくみを直感的に記述すると以下のようになる。

# エミッタ電流が増える
# エミッタ抵抗で発生する電圧が増える
# エミッタの電位が上がる
# ベース-エミッタ間電圧が減る
# ベース電流が減る
# エミッタ電流が減る

== 特性 ==
低い周波数で単純化した[[ハイブリッドπモデル]]を用いると、[[微小信号]]特性は以下のようになる。

{| class="wikitable" style="background:white;text-align:center"
!  !! 定義 !! 式 
|-
! '''[[利得 (電気工学)|電流利得]]'''
|<math> {A_\mathrm{i}} = {i_\mathrm{out} \over i_\mathrm{in}} </math>
|<math> \beta \ </math>
|-
! '''[[利得 (電気工学)|電圧利得]]'''
|<math> {A_\mathrm{v}} = {v_\mathrm{out} \over v_\mathrm{in}} </math>
|<math>\begin{matrix}- \frac { \beta R_\mathrm{C}}   {r_{\pi} + ( \beta +1) R_\mathrm{E}}    \end{matrix}  </math> 
|-
! '''[[入力抵抗]]'''
|<math> r_\mathrm{in} = \frac{v_{in}}{i_{in}} </math>
|<math> r_{\pi} +( \beta +1) R_\mathrm{E} \ </math>
|-
! '''出力抵抗'''
|<math> r_\mathrm{out} = \frac{v_{out}}{i_{out}}</math>
|<math> R_\mathrm{C} \ </math>
|}

エミッタ抵抗がない場合、''R<sub>E</sub>'' = 0 Ω となる。

これらの式と前述の議論によれば、''R<sub>E</sub>'' を大きくすると入力抵抗が増え、利得が小さくなる。

== バンド幅 ==
エミッタ接地増幅回路は[[ミラー効果]]によって[[静電容量]]が高くなるため、動作周波数帯は低くなる傾向がある。ベース・コレクタ間の静電容量は係数 <math>1-A_v</math> をかけた実効値になるため、全体として入力静電容量が増大し、帯域は低くなる。この問題は、エミッタ抵抗を大きくすれば緩和されるが、[[カスコード接続]]型増幅回路の方がよりよい解決策となる。

== 応用 ==
エミッタ接地回路は弱い電圧信号の増幅に使われる。例えば、[[アンテナ]]が受信した微弱な電波の増幅などである。高周波回路で使う場合、負荷抵抗を共振回路にするのが一般的である。これは、受信したい周波数を中心とした狭いバンド幅に設定するのに使われる。さらに重要な点は共振回路を使うことで、周波数応答特性を制限する電極間の浮遊静電容量を共鳴させ、全体として高い周波数で動作可能にする。エミッタ接地回路は[[低雑音アンプ]]にもよく使われている。

== 関連項目 ==
* [[ベース接地回路]]
* [[コレクタ接地回路]]
* [[ソース接地回路]] - FETによる同様の回路
* [[ゲート接地回路]]
* [[ドレイン接地回路]]

== 外部リンク ==
* [http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/~enyo/kougi/elec/node23.html エミッタ接地回路] 延與秀人（京都大学）
* [http://people.deas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_3/bjt_amps/bjt_amps.html Basic BJT Amplifier Configurations]
* [http://230nsc1.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/npnce.html NPN Common Emitter Amplifier] — HyperPhysics

{{トランジスタ増幅器}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:えみつたせつちかいろ}}
[[Category:アナログ回路]]