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

利得 A の増幅回路の入出力端子間に何らかの静電容量 C が存在する場合、入力端子には (1+A) C の容量が接続されていると見なせることから、増幅回路の周波数特性が悪化する。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、回路構成として帰還容量の影響を小さくする構成とすることが求められる。

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