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● 作業原則
>> 重要な概念
>> 1。DC分析
>> 2。AC分析
● 操作地域
● 結論
● よくある質問
>> 2。小さな信号アンプのゲインをどのように計算しますか？
>> 3.小さな信号アンプの一般的なアプリケーションは何ですか？
>> 4.小さな信号アンプでバイアスが重要なのはなぜですか？
>> 5.小さな信号アンプはどのような課題に直面していますか？
● 引用：
小さな信号アンプは、電子回路の重要なコンポーネントであり、弱い電気信号を増幅するために特別に設計されています。これらのアンプは、オーディオシステム、通信デバイス、およびさまざまなセンサーアプリケーションで広く使用されています。この記事では、定義、操作、タイプ、設計上の考慮事項、およびアプリケーションを掘り下げます 小さな信号アンプは、現代の電子機器におけるそれらの重要性について包括的な理解を提供します。
小さな信号アンプは、通常、マイクロボルト（μV）の範囲で、小さな電圧レベルを増幅する電子デバイスです。 'Small Signal 'という用語は、入力AC信号がよりマイナーであり、線形近似を使用してアンプを分析できることを意味します。この特性は、その振幅を強化しながら信号の整合性を維持するために重要です。
小さな信号アンプの動作は、線形増幅の原理に依存しています。アンプは小さな入力信号を取得し、元の波形の形状を維持しながら振幅を増加させます。このプロセスは、歪みなしに増幅された出力をさらに処理または送信できるようにするために不可欠です。
- アクティブ領域：小さな信号アンプは、トランジスタ（BJTまたはMOSFET）のアクティブ領域で動作し、シグナルを効果的に増幅できます。
- バイアス：適切なバイアスは、そのアクティブな領域でトランジスタを維持するために重要です。これには、歪みのない最大の増幅を可能にするDC動作点を設定することが含まれます。
- フィードバック：ネガティブフィードバックは、多くの場合、ゲインを安定させ、直線性を向上させるために採用されます。
構成とアプリケーションに基づいて分類された、いくつかのタイプの小さな信号アンプがあります。
- 一般的なエミッター増幅器：電圧増幅に広く使用されています。それは高いゲインを提供し、入力信号を反転させる能力によって特徴付けられます。
- 一般的なソースアンプ：主にFET構成で使用され、共通のエミッターと同様の利点を提供しますが、入力/出力特性が異なります。
- 共通コレクターアンプ（エミッタフォロワー）：主にインピーダンスマッチングに使用されるこの構成は、低出力インピーダンスを提供します。
- 一般的なベースアンプ：一般的ではありませんが、このタイプは高周波性能を提供し、特定のRFアプリケーションで利用されます。
- 微分アンプ：計装アプリケーションで一般的に見られる2つの入力信号間の違いを増幅するために使用されます。
- 計装アンプ：高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを備えた特殊な微分アンプ、センサーアプリケーションに最適です。
小さな信号アンプの設計には、いくつかのステップが含まれます。
1。トランジスタの選択：目的のゲイン、周波数応答、およびアプリケーション要件に基づいて、適切なトランジスタ（BJTまたはMOSFET）を選択します。
2。バイアス構成：バイアスネットワーク（電圧分割または抵抗バイアス）を実装して、DC動作点を設定します。
3。入力と出力の結合：カップリングコンデンサを使用してDCコンポーネントをブロックしながら、AC信号を通過させます。
4。フィードバックメカニズム：ゲインを安定させ、直線性を改善するために、フィードバック抵抗を組み込みます。
5。ゲインの計算：アンプ構成に固有の式を使用して電圧ゲインを決定します。たとえば、一般的なエミッタアンプの場合：
av = -re/rc
小さな信号アンプの分析には、通常、2つの主要な手法が含まれます。
このフェーズでは、すべてのACソースがオフになり（内部抵抗に置き換えられて）、静止点（Qポイント）を確立します。アンプの動作状態を決定するため、Qポイントは重要です。
Qポイントが確立されると、小さなAC信号を適用し、回路の動作にどのように影響するかを分析することにより、AC分析を実行できます。この分析中に評価された重要なパラメーターには次のものがあります。
- 電圧分割バイアス：抵抗器を使用して、FETのBJTまたはゲートのベースに安定した電圧を設定します。
- エミッタバイアス：エミッタと直列に抵抗器を配置して、温度またはトランジスタパラメーターの変動に対して動作点を安定させることを伴います。
小さな信号アンプは、主に3つの地域で動作します。
1。アクティブ領域：トランジスタは正常に動作し、増幅を可能にします。
2。カットオフ領域：トランジスタは非導電性です。増幅は発生しません。
3。飽和領域：トランジスタは完全に動作します。増幅できますが、正しく管理されていないと歪みが導入される場合があります。
小信号アンプは、さまざまなフィールドにアプリケーションを見つけます。
- オーディオ機器：さらに処理する前に、弱いオーディオ信号を強化するためにマイクとプリアンプに使用されます。
- 通信システム：アンテナから受け取った弱い信号をブーストするためのRFアンプに不可欠。
- 計装：センサーと測定デバイスで使用して、正確な測定値のために低レベル信号を増幅します。
1。マイクとオーディオデバイス
- 小さな信号アンプは、小さな音波を使用可能な電気信号に増幅するマイクに積分です。
- 最終出力段階の前に明確さとボリュームを確保するために、オーディオミキシングコンソールでも使用されます。
2。RF通信
- 無線レシーバーでは、小さな信号アンプは、アンテナによってキャプチャされた弱い着信信号を強化します。
- 彼らは、さらなる処理または変調段階の前に弱い信号を高めることにより、長距離にわたって信号の完全性を維持するのに役立ちます。
3。医療機器
- 医療診断では、小さな信号アンプは、生理学的変化を検出するセンサーからの測定値を強化します（たとえば、ECGマシン）。
- より良い分析のために、低レベルの生物学的信号を増幅することにより、正確な監視を確保します。
- 高いゲイン：弱い信号を大幅に向上させることができます。
- 低ノイズ：増幅中のノイズ干渉を最小限に抑えるように設計されています。
- 広い周波数応答：設計仕様に応じて、さまざまな周波数に適しています。
小さな信号アンプは多くの利点を提供しますが、課題にも直面しています。
- ノイズ感度：小さな信号はノイズの影響を受けやすく、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
- 線形性の問題：正確な増幅には、広範囲の入力信号にわたって直線性を維持することが重要です。
- 温度の変動：温度の変化は、トランジスタの特性に影響し、ゲインとパフォーマンスの変動につながります。
小さな信号アンプは、その特性を大幅に変更することなく、弱いシグナルの増幅を可能にすることにより、最新の電子機器で重要な役割を果たします。運用、設計上の考慮事項、アプリケーションを理解することで、エンジニアが複数の業界でさまざまなタスクを処理できる効率的な電子システムを作成するのに役立ちます。テクノロジーが進むにつれて、これらのアンプは適応と改善を続け、将来の電子設計に関連することを保証します。
小さな信号アンプは、歪みを最小限に抑える低レベル信号用に設計されていますが、大きな信号アンプはより高い出力レベルとより大きな電圧スイングを処理します。
ゲインは、アンプ構成に応じて特定の式を使用して計算できます。たとえば、$$ a_v = - frac {r_c} {r_e} $$の一般的なエミッター構成について。
一般的なアプリケーションには、オーディオ機器（プリアンプ化器）、通信システム（RF増幅）、データ収集システム（センサー信号増幅）、および医療機器（監視生理学的信号）が含まれます。
バイアス化は、トランジスタのDC動作点を設定し、歪みのない最適な増幅のためにアクティブ領域内で動作するようにします。
課題には、ノイズの感度、入力範囲全体の線形性の維持、温度変化によるパフォーマンスの変動が含まれます。
[1] https://www.fibossensor.com/what-is-a-small-signal-amplifier.html
[2] https://www.raypcb.com/small-signal-amplifier/
[3] https://www.youtube.com/watch?v=wgokpf8lka8
[4] https://electronics.stackexchange.com/questions/598748/small-signals-and-large-signals-terminology-models-and-amplifiers
[5] https://vtechworks.lib.vt.edu/server/api/core/bittreams/b08b0374-fc5f-4114-b744-fa71385a6f1f/content
[6] https://www.edaboard.com/threads/small-signals-and-large-signals-terminology-models and-amplifiers.400578/
[7] https://www.everythingrf.com/community/what-is-small-signal-gain
[8] https://www.electronics-tutorials.com/amplifiers/small-signal-amplifiers.htm
[9] https://www.ovaga.com/blog/package/advantages-and-disadvantages of-operational-amplifier
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/small-signal_model
