google.com, pub-4426889494877513, DIRECT, f08c47fec0942fa0 【電子】トランジスタの接地について ベース接地、エミッタ接地の違い: 虹と雪、そして桜

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2018/12/20

【電子】トランジスタの接地について ベース接地、エミッタ接地の違い

トランジスタの記事に関連してベース接地に関する質問をうけましたので解説してみたいと思います。

 

接地(アース)とは

接地(アース)とは、トランジスタの基本回路図(下記)でいえば赤い丸の部分のこと・・・

と考えましょう。

(この部分を接地して、この部分の電圧をゼロとすることが多いからです。直流回路ではアースなんて気にする必要はありませんが、交流回路になると、回路の一部になんと地球の地面(大地)を使うようになります。そして、地球の電圧=常にゼロとして、回路内のすべての電圧を地球に対する相対表示で示すのです。ややこしい話ですが、そうしないと逆に何が何だか分からなくなるんです。交流回路を扱いたい人は慣れるしかありません)

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_3.png

この赤い丸の部分が、エミッタ端子(矢印マークのある端子)に"直接"つながっていれば、エミッタ接地といいます。

(前回の記事でも説明しましたが、真ん中の線は共有されているので一本線で描いても二本線で描いても同じことです)

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_3.png

これがエミッタ接地ですね。

エミッタ端子が赤い丸とつながっています。

では、ベース接地はどんなものかというと、次のようになります。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_4.png

これがベース接地。赤い丸がベース端子と直接つながっています。

エミッタ端子と赤い丸のあいだには電池がはいっていて直接つながっていません。

 

なんだか変なつなぎ方だなぁ・・・

なんて思う人もいると思いますが、あまり深く考えないほうがいいです。

なぜなら、その理由は学術的ではなく歴史的なものだからです。

 

実は、トランジスタって、

この「ベース接地」がオリジナルなんです。

というのも・・・

トランジスタは、開発当初、次の図のように横向きに置かれて、左側の回路、右側の回路と接続されていたんです。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-8.png

このように・・・

つなぎ方としては、トランジスタを横に置いて、左側(EBサイド)と右側(BCサイド)に回路をつくっただけです・・・別に、不思議でも変でもありません。

自然です。

こうやって電流を流すと、なんか不思議なことがおこるなぁ・・・

なんでだろう?何が起こっているんだろう?

って感じだったと思います。

この回路・・・、共有されている導線は一本線でつないでも二本線でつないでも同じですから、次の図のようにつないでも同じこと。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-16.png

これに接地(アース)部分を赤丸で書き込むと、

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-15.png

こうなります。

この回路図、よ~くみると、先に示したベース接地の回路図、

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_4.png

と、トポロジカルに、まったく同じであることがわかるでしょうか?

二本線で描かれているところを一本線にしてしまうと、次のようになります。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister_model_7.png

つまり、これが「ベース接地」というつなぎ方になります。

描き方によっては変なつなぎ方にみえますが、

トランジスタは、開発当初、このようにベースを接地する(ベース端子を赤い丸とつなぐ)つなぎ方があたりまえだったんです。

このように、ベース接地というつなぎ方は、トランジスタの接続方法の元祖であると受け入れましょう!

 

こうやってつないだ状態で、左側についている入力電圧をちょっとだけ変化させると、

回路全体に流れる電流が大きく変化する・・・

という現象がとっても不思議だったわけです。

 

流れる電流を書き込んでみるとこんな感じ。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister_model_2.png

左側の電圧をちょこちょこっと動かすと、外回りする電流が大~きく変化するんですね。

ちなみに・・・

この回路にこんな風に電球をつなぐと、

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister_model_3.png

左側と右側の電球の明るさはほとんど同じになります。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-17.png

エミッタ接地のように左右の回路で電球の明るさに差がでることはありません。

(復習:エミッタ接地では次の図のように、左右の電球の明るさに差がでます)

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_5_2.png

(この明るさの違いを、エミッタ接地による電流増幅作用であると解説しているテキストがありますが、そうではなく、単純に回路についている電池の差にすぎないことは別記事で解説したとおりです)

しかし、ベース接地では、次の図のように、左側の回路と右側の回路に流れる電流にほとんど差がありません。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_5.png

(これを、ベース接地には電流増幅作用がないと解説しているテキストがありますが、前述したように、もともとエミッタ接地にだって電流増幅作用なんてありません)

 

以上が、ベース接地によるトランジスタの解説です。

このベース接地による回路図、次のように描くとわかりにくいので、

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transistor_circuit_7_2.png

下図のように描かれることもあります。この記事を読んだ人なら、こちらのほうが直感的でわかりやすいかもしれませんね。

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-18.png

電球を省くと・・・

https://remedics.air-nifty.com/photos/hawaii/transister-model-19.png

こうなります。

これがベース接地。もう変な回路にはみえませんよね?(*^ー^)V 

 

おしまい

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コメント

非常に解りやすく説明されていて、引き込まれました。もっと色々知りたいと思います。参考になるものがあれば幸いです。

コメントありがとうございます!励みになります。

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