ミラー効果

ミラー効果（ミラーこうか、英: Miller effect）とは、利得が A である反転増幅回路の入出力端子間に静電容量（帰還容量） C が接続されているとき、入力端子からは (1+A) C の容量が接続されているようにみえる作用のこと。この効果を積極的に利用した回路をミラー積分回路（ミラー積分器）という。

概要

ミラー効果

入力インピーダンスが無限大、出力インピーダンスがゼロ、利得が $A$ である反転増幅器において、入出力端子間に静電容量 $C$ を接続して帰還回路を構成した場合（回路としての利得は $-A$ になる）を考える。（右図 (a)）

交流入力信号を $V_{in}$、出力信号を $V_{out}$、入力電流を $I_{in}$ とすると、

$I_{in}=j\omega C(V_{in}-V_{out})$

$V_{out}=-AV_{in}$

したがって、

$I_{in}=j\omega C(1+A)V_{in}$

となり、この回路の入力端子からみたインピーダンス $Z_{in}$ は、

${\begin{aligned}Z_{in}&={\frac {V_{in}}{I_{in}}}\\&={\frac {1}{j\omega (1+A)C}}\end{aligned}}$

である。つまり、入力端子に (1 + A)倍の容量 C が接続されているのと等価である。（右図 (b)）

利得が大きいほどこの効果は大きく現れるため、微少な静電容量であっても等価的な容量は大きくなる。また、入力信号が変化の無い一定信号の場合、$\omega =0$ であるため、$|Z_{in}|=\infty$ となるので、ミラー効果は消失する。

回路動作への影響

一般に、信号源と接続する増幅回路間には何らかのインピーダンスが存在するため、そのインピーダンスとミラー効果容量によりローパスフィルタが構成されるため高周波特性が制限される。

したがって、高周波特性の良い増幅回路とするためには、帰還容量の小さな増幅素子を用いるか、帰還容量の影響を小さくする回路構成が求められる。

考慮する素子

以下の増幅機能を持つ素子については影響を考慮する必要がある。

• トランジスタ - ベース・コレクタ間容量
• FET - ゲート・ドレイン間容量
• オペアンプ - 入力・出力間容量
• 真空管 - グリッド・プレート間容量
• IGBT - ゲート・コレクタ間容量

関連項目

• 電子工学、電子回路