増幅回路 結合方式

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増幅回路

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/09/26 03:47 UTC 版)

結合方式

多段（複数の増幅器から成る増幅器を設計する際等に着目した増幅器に対して段ということがある）に渡り、増幅器を連結した一つの増幅器を設計する際に段間結合の方式として幾つかがある。コンデンサー結合、トランス結合、直接結合等があるがそれぞれに特徴がある。

コンデンサー結合

コンデンサー結合では、直流域の周波数範囲を遮断する性質があり、その容量の設定値により周波数範囲が決まってくる。

トランス結合

トランス結合では理論上は周波数範囲は狭められることはないが、諸事情で狭められる。直結では電位を揃えることも必要になる。

直接結合

直接結合は、周波数範囲に影響を与えるコンデンサーやトランスを用いず結合させる方式である。直流域の周波数範囲を増幅できる特徴がある。直接結合を用いた増幅回路を直接結合増幅回路と呼び、電子計測器の増幅回路などに用いられる。

これらのことは上記「多段増幅器とレベル配分」とは別の課題として個々の増幅器の目的に応じた最適な設計が検討される。

付加回路

増幅の作用には直接寄与しないが、性能や動作の安定性の向上を目的として、増幅回路に付加して用いられる回路（付加回路）がいくつかある。

デカップリング回路

複数の増幅素子から構成される回路では、出力付近の電気信号が入力に帰還することで発振する可能性がある。帰還回路を設けていなくても、電源回路の内部抵抗（インピーダンス）が高いと、増幅回路の出力の変化に伴う消費電流の変化が電圧降下として現れ、別の増幅素子に影響を与えて発振することがある。

これを防ぐための回路がデカップリング回路である。電源回路内に低抵抗やチョークコイルを接続し、その前後を大容量のコンデンサを通して接地する（バイパスコンデンサ）。これにより、消費電流の変化に伴う電圧降下が別の増幅素子に伝わることが少なくなる。

また、ICの多くは、その電源端子（足）のプラス・マイナス間（プラス・共通GND間ではないことに注意）に最短距離でコンデンサを接続し、動作の安定を図る。これもデカップリング回路の一種である。このためのコンデンサには、高周波数特性の良いセラミックコンデンサが主に用いられる。

AGC回路

AGC回路（Automatic Gain Control）とは、入力の電気信号の振幅が変動する場合においても一定の出力が得られるよう、自動的に増幅回路の増幅率（利得）を調整する回路である。主な例は、受信機の中間周波増幅回路に用いられるものである。他に、電車の車内放送で周囲の騒音レベルに合わせて音量を調節する、テレビ画面の明るさを周囲の明るさに合わせて変化させる、などの用途に用いられている。

入力電圧の増加に対して瞬間的に利得を下げる機能が働くと、出力波形はそのピークが抑えられた波形となり、歪が生ずる。これもAGC回路の一種であるが、実用上の回路では、入力信号の値に対して長時間の平均値を取り、それに合わせた時間遅れ（大きな時定数）を与えて利得を調整することが多い。

音響機器の分野において、上述の「歪」、すなわち波形変形を積極的に利用する場合がある。原波形からの変化を容認しピーク電圧を押さえることを目的とする。この目的のため増幅器の回路時定数は極力小さく設定され、さらに可変になっている機器が多く、一般にその時定数操作子は「アタックタイム(Attack time)」と表記される。ピークを抑えた後に適切に電圧増幅すると、ダイナミックレンジが圧縮されて音量変動が抑制される。これはカーラジオでラジオ放送を聞きやすくする等に用いられる。音楽分野では楽器演奏において音量レベルを揃えたり楽曲全体の音色加工などに利用されている。

厳密に区別できるものではないが、信号レベルの変動幅を圧縮する働きを持つものをコンプレッサー、信号レベルを設定値以上にならないよう頭打ちにする働きを持つものをリミッターと呼ぶ。

リミッターは無線の送信機などで過変調を防ぐためにも用いられる。