差動増幅器回路の基本、動作、切り替わり電圧、アンプ入力段、比較動作など、

１、差動増幅器の使い方

差動増幅器の動作として主に3種類の使い方があります。

２、基本回路構成

　　(a) 　基本回路構成

　(b)　入力電圧対コレクタ電流特性
Fig.1 　基本差動増幅回路と切り替わり特性
（R1=R2=20kΩ、Itail=10μA時)

Fig.1(a)は差動増幅器の基本回路構成です。差動増幅器は２つの入力電圧の差分を増幅し、２つの入力に共通な電圧を取り除く性質があります。この性質を用いて、２つの入力信号の差を増幅したり、２つの信号をそれぞれ比較したりする用途に使われます。

この回路を増幅器として動作させたい場合の注意点は、すべてのトランジスタを飽和させないということです。まず、電源電圧の1/2の電圧をVcomとおき、Vin2に与えます。その状態で、Vin1をそのVcom近辺の電圧を与えたときのQ1、Q2のコレクタ電流の関係をFig.1の(b)に示します。ここでVin1とVin2の電圧差を－ΔVinとおきます。Vin1とVin2の状態により3つの場合の動作を見てみましょう。

上記例ではΔVinが約－100mV以上ではほぼ、i1に電流が流れる

上記例ではΔVinが約＋100mV以上ではほぼ、i2に電流が流れる

ΔVinに応じてリニアに変化し、ΔVin＝0でi1=i2となる

これが基本的な動作です。この性質を用いることにより、二つの信号の差を増幅させたり、比較することができます。

３、差動増幅器回路のまとめと注意点

　　　　　差動増幅器を用いる場合、必ずすべてのトランジスタを
　　　　　飽和させない領域で使用する

　　　　　差動増幅器は2つの入力信号の差分であるΔVinにより
　　　　　Q1、Q2のコレクタ電流が変化しそのコレクタ電流の差分を
　　　　　利用することにより比較動作や差分増幅出来る

　　　　　差動増幅器の２つの入力信号の差分であるΔVinの切り替わり
　　　　　範囲は大きくてもせいぜい100mV程度と小さい範囲で
　　　　　切り替わり動作を行うのでVin1とVin2の差分信号を
　　　　　取り出したい場合、ΔVin=±100mV以下の微少信号範囲で行う。

　　　　　差動増幅器のΔVinの切り替わり範囲を大きくしたい場合、
　　　　　エミッタ側に抵抗REを挿入するとほぼItai×REの電圧分
　　　　　入力範囲が拡大する。(下図Fig.2参照)ただし、
　　　　　この場合Q1、Q2のGMが減少し結果としてゲインが低下する。
　　　　　（ΔVinの切り替わり範囲とゲインはトレードオフとなる。）

Fig.2 　REの入った差動増幅回路

引き続き、差動増幅回路の小信号解析を勉強する
その他バイポーラ回路を勉強してみる
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