「高等学校工業電子回路/負帰還増幅回路」の版間の差分

2022年11月25日 (金) 15:09時点における最新版

図のように、出力の一部を、入力にもどすことを、帰還（きかん、feedback）とか、「帰還をかける」とかいう。

帰還した信号が入力信号と逆相の場合を負帰還（ふきかん、negative feedback）という。つまり、入力が VーV_f になるものを負帰還という。

帰還した信号が入力信号と同相の場合を正帰還（せいきかん、positive feedback）という。つまり、入力が V＋V_f になるものを正帰還という。

負帰還の用途は、増幅回路を安定させるために用いられる。温度などにより特性が変化して増幅率が増幅しても、負帰還がかかってるので、いくらかは打ち消しあうという仕組みである。

いっぽう、正帰還は、発振回路（はっしんかいろ）に用いる（のちの単元で後述する）。

さて、帰還率 β を、つぎのように、帰還電圧 vf と出力電圧 vo との比で定義する。

β = \frac{v_{f}}{v_{o}}

さて、帰還回路がない場合の増幅率を A₀ としよう。

帰還回路がある場合の増幅率Aは、定義は

A = \frac{v_{o}}{v_{i}}

である。

さて、(viーvf) が増幅率 A₀ で増幅されて vo になるわけだから、それを式で表せば、

A_{0} (v_{i} - v_{f}) = v_{o}

　　（1）

である。 v_fは $β = \frac{v_{f}}{v_{o}}$ により、 $v_{f} = β v_{o}$ なので、それを(1)式に代入すれば、

A_{0} (v_{i} - β v_{o}) = v_{o}

展開して、

A_{0} v_{i} - A_{0} β v_{o} = v_{o}

となり、vo どうしをまとめるために移項して、

A_{0} v_{i} = v_{o} + A_{0} β v_{o}

となり、同類項として vo どうしでまとめて、

A_{0} v_{i} = (1 + A_{0} β) v_{o}

\frac{v_{o}}{v_{i}} = \frac{A_{0}}{1 + A_{0} β}

　　（2）

帰還回路のある場合の増幅率 A_f は、つまり $\frac{v_{o}}{v_{i}}$ 　なので、（2）式より、

A_{f} = \frac{v_{o}}{v_{i}} = \frac{A_{0}}{1 + β A_{0}}

これで、負帰還のある場合の増幅率 A_f が求まった。

単元『高等学校工業電子回路/増幅回路の基礎』に紹介された「バイパスコンデンサのある回路」から、バイパスコンデンサを取り除いただけの右のような回路でも、負帰還の回路になる。