負帰還増幅回路電圧直列帰還形電流並列帰還形電流直列帰還形電圧並列帰還形入出力インピーダンス増幅度帰還率

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A-08	図に示す直列（電流）帰還直列注入形の負帰還増幅回路において、入力インピーダンスＺ_i及び出力インピーダンスＺ_oの値は負帰還をかけない時と比べてどのように変化するか。Ｚ_iとＺ_oの値の変化の組合せとして、正しいものを下の番号から選べ。

	Ｚ_i	Ｚ_o
１	増加する	増加する
２	増加する	減少する
３	減少する	増加する
４	減少する	減少する

Fig.H1908A08a

　これも覚えるだけなら簡単なのですが、理屈から説明するとなると、大変です。ここではあくまでも定性的に理解します。（数式を元に定量的に解析したい方は、回路理論の専門書を御参照下さい。）「負帰還とは何か、何のためにかけるか」は他の問題で解説していますので、そちらをご参照下さい。

［１］負帰還の掛け方には様々な形式がある

　負帰還の掛け方と入出力インピーダンスについて、いろいろな組み合わせを確認しておきます。試験場であれこれ理屈を考えている時間はありませんので、結局は丸暗記になってしまいますが、一度は原理（何故そうなるか）を確認しておいた方が良いです。

　では、全ての組み合わせとその名称を下の図に示し、その後、ひとつずつ解説します。

Fig.HD0202_a 負帰還の掛け方４種

［２］電圧直列帰還型の動作と特徴

　入力には電圧源をつなぎます。増幅回路の出力は電圧源構成で、利得（真数）はＡの電圧出力です。帰還回路は、出力の電圧Ｖ_oをサンプリングして、フィードバック電圧Ｖ_fを入力の電圧に直列に加えます。Ｖ_fには、Ｖ₁とほとんど同じ（でＶ_fより少し小さい）電圧が現れますので、Ｖ_iは殆どゼロになります。
　増幅回路Ａの入力抵抗がＲ_iだとすると、帰還回路がない場合はＶ₁＝Ｖ_iですから、流れ込む電流はＶ₁/Ｒ_iですが、帰還回路があると、(Ｖ₁－Ｖ_f)/Ｒとなります。従って、入力端子からみると、同じ電圧Ｖ₁がかかっているのに、帰還回路があると流れ込む電流が減るので、入力抵抗は増加したことになるのです。定量的には、Ｒ_iは(1＋Ａβ)Ｒ_iに増加します。
　一方、出力抵抗ですが、増幅回路単体の出力抵抗をＲ_oとすると、出力電流Ｉ_oを取り出したとき、帰還回路がないと出力電圧はＲ_oＩ_oだけ低下してしまいますが、帰還回路があるとその低下分を補うようにＶ_fを下げてＶ_iが増加（すなわちＶ_oが増加）するように動くので、出力電圧はほとんど下がらず、見かけ上出力抵抗は減少したことになるのです。定量的には、Ｒ_oはＲ_o/(1＋Ａβ)に減少します。

［３］電流並列帰還型の動作と特徴

　入力には電流源をつなぎます。増幅回路の出力は電流源構成で、利得（真数）はＡの電流出力です。増幅回路は電流出力ですから、出力抵抗は電流源に並列に入ります。帰還回路は、出力の電流Ｉ_oをサンプリングして、フィードバック電流Ｉ_fを入力の電流から引込みます。Ｉ_fには、Ｉ₁とほとんど同じ（でＩ_fより少し小さい）電流が流れますので、Ｉ_iはほとんどゼロ（Ｉ₁が流れ出しならＩ_fは吸い込み）になります。
　帰還回路がない場合はＩ₁＝Ｉ_iですから、流れ込む電流はＩ₁そのものですが、帰還回路があると、Ｉ₁＋Ｉ_fとなります。従って、入力端子からみると、帰還回路があると増幅回路のみの時より流れ込む電流が増えるので、入力抵抗は減少したことになるのです。増幅回路Ａの入力抵抗がＲ_iだとすると、定量的には、Ｒ_iはＲ_i/(1＋Ａβ)に減少します。
　一方、出力抵抗ですが、増幅回路単体の出力抵抗をＲ_oとすると、出力電流Ｉ_oを取り出したとき、出力端にはＲ_oＩ_oの電圧が発生しています。今、外乱として負荷が重くなり、電流Ｉ_dが余分に流れようとしたとすると、帰還回路がないと出力電流はＩ_o＋Ｉ_dに増加してしまいますが、帰還回路があるとその増加分を抑えるようにＩ_fを増やしてＩ_iを減少（すなわちＩ_oが減少）させるように動くので、出力電流はほとんど変化しません。
　すなわち、外部の負荷の変動に対して出力電流が変化しない、理想的な電流源に近づいたということで、これは出力抵抗Ｒ_oが増加することを意味します。定量的には、Ｒ_oは(1＋Ａβ)Ｒ_oに増加します。

［４］電流直列帰還型の特徴と動作

　入力には電圧源をつなぎます。増幅回路の出力は電流源構成で、利得（真数）はＡの電流出力です。帰還回路は、出力の電流Ｉ_oをサンプリングして、フィードバック電圧Ｖ_fに変換して入力の電圧に直列に加えます。以下、電圧直列帰還型と全く同じ理由で、帰還回路があると流れ込む電流が減るので、入力抵抗は増加します。定量的には、Ｒ_iは(1＋Ａβ)Ｒ_iに増加することも同様です。
　一方、出力抵抗ですが、これも負荷が重くなって電流が増加しようとしても、その変化を抑えるようにフィードバックがかかりますから、電流並列帰還型と全く同じ理由で、帰還回路があると、出力抵抗は増加します。定量的には、Ｒ_oは(1＋Ａβ)Ｒ_oに増加します。

［５］電圧並列帰還型の特徴と動作

　入力には電流源をつなぎます。増幅回路の出力は電圧源構成で、利得（真数）はＡの電圧出力です。帰還回路は、出力の電圧Ｖ_oをサンプリングして、フィードバック電流Ｉ_fに変換して入力の電流から引込みます。以下、電流並列帰還型と全く同じ理由で、帰還回路があると流れ込む電流が増えるので、入力抵抗は減少します。定量的には、Ｒ_iはＲ_i/(1＋Ａβ)に減少することも同様です。
　一方、出力抵抗ですが、出力抵抗×出力電流による電圧降下を検出して、補う方向にフィードバックがかかる電圧直列帰還型と全く同じ原理で、帰還回路があると、出力抵抗は減少します。定量的には、Ｒ_oはＲ_o/(1＋Ａβ)に減少します。

　以上を表にまとめると、下のようになります。

回路トポロジー	入力タイプ	出力タイプ	入力抵抗	出力抵抗
電圧直列帰還型	電圧源	電圧	増加	減少
電流並列帰還型	電流源	電流	減少	増加
電流直列帰還型	電圧源	電流	増加	増加
電圧並列帰還型	電流源	電圧	減少	減少

それでは、解答に移ります。
　問題のブロック図を見ると、これは電流直列帰還型ですから、入出力インピーダンスとも増加しますので、正解は１と分かります。