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小信号解析は、バイポーラ接合トランジスタ (BJT) アンプが信号を処理する方法を理解するために電子工学で使用される基本的なアプローチです。アクティブ領域では、BJT は線形増幅用に設計されています。これらの条件下でのトランジスタの動作は、その瞬間ベースエミッタ電圧 V_BE、DC バイアス V_BE の合計、および小さな AC 信号 V_BE によって制御され、コレクタ電流 i_C が生成されます。ここで、コレクタ電流には DC 成分と AC 成分があります。

Equation 1

ここで、V_T は熱電圧です。

AC 入力信号 V_BE が V_T よりも大幅に小さい場合、小信号近似を使用してコレクタ電流の AC 成分の式を取得できます。コレクタ電流の AC 成分は、コレクタの DC 成分と時間変動入力電圧の積と熱電圧の比です。

Equation 2

コレクタ電流の AC 成分と入力信号の比率はトランスコンダクタンスと呼ばれます。BJT の電圧ゲインは、BJT のトランスコンダクタンスと負荷抵抗の関数です。

Equation 3

ここで、負の符号は、入力信号と出力信号間の 180 度の位相シフトを意味します。

BJT のベースでは、小信号ベース エミッタ抵抗 r_π が入力インピーダンスの考慮に重要であり、次の式で決定されます。

Equation 4

この抵抗は、入力信号に対するトランジスタの応答に影響し、DC バイアス電流に反比例します。

小信号解析により、小さな入力変動を持つ BJT アンプの詳細なパフォーマンスを正確に特性評価し、電子回路設計に利用できます。

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Small signal AnalysisBJT AmplifierActive RegionLinear AmplificationBase emitter VoltageCollector CurrentThermal VoltageSmall Signal ApproximationTransconductanceVoltage GainBase emitter ResistanceInput Impedance

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