増幅回路を、1から書きます。まず電源。これをnpnTrのコレクタに繋ぎます。

この時点で、Trのベース、エミッタは、(グラウンドに対し)共にある電位を持ちます。

 

私は、この事に気づかなかったので、プッシュプル増幅回路が、長い間、理解できなかった。(後述)

 

エミッタをGNDに接続する。この時点でも、ベースは、ある電位を持ちます。

その理由なんですが、CB間、BE間には、Trによって決まった容量Cが存在しますし、

(この容量も、かける電圧で違ってくる)

容量Cがあれば、一方が宙ぶらりでも、その宙ぶらりの部分も電位を持っています。

よく解らないのですが、ある電位を持っています。

Simulateまたは実測なされてください

 

 

先ず、C級増幅です。

その為に、ベースをグランドに接地します。そのまま接地したら、後から注入する交流が

グランドに落ちて、交流電圧がゼロになってしまいますから、抵抗(値は適当に..)を通して

接地します。

これでベースの電位はゼロになります。

抵抗を通しても、ベースの電位はゼロになります。(電流が流れていないから、電位の低下はないです。)

後ほど、交流電圧を印加しますが、この時、ベースに繋いだ抵抗を通して、グランドに交流が流れますが

その量はわずかのはずです

理由は、エミッタから出力を取り出すとすると、エミッタに抵抗を繋ぎますが、これを負荷とすると

 

BE間がONの時、負荷とベースに繋いだ抵抗とを比較すると、負荷の方が遥かに抵抗値が低いから

(そうなるように、ベースに繋ぐ抵抗を設定する。又、今の場合、BE間のON抵抗はゼロと考えてもよい)

交流源の電流は、大半がエミッタに繋いだ負荷抵抗に流れると思います。

ですからベース・アース間の抵抗に流れる電流はわずかのはずです。

この場合、ベース電位は、負荷に流れる電流によって作られるのか?

ごめんなさい。ここんとこ、よく解ってないです。

 

BE間がOFFの時(少なくとも0.6v以下)、注入された交流電圧は、そのまま、ベース電位になります。

当然、ベース・グランド間に電流が流れますが、それが、ベースに電位を与えるのだと思います。 

 

 

ところで、npnTrの一般的Ic-Vbe特性は下図です。(VBEと書くべきだが、このほうが

見やすいので)

今、ベース電位はゼロですから、上図の原点にいるわけですね。

ここに、交流源を、Cを通してつないでみます。(以降は、Circuit Viewerという回路Simulatorを使います。)

今、仮に、交流源は1KHz,2Vp-pとします。

 

結果は、みなさん、よくご存知の通りです。

エミッタの1KΩの抵抗の両端に、オシロのプローブをあてて測定しています。

C級ですから、1KHz基本波以外に沢山の波形が観測されます。

KHz,3KHzの高調波も基本波と、ほぼ同レベルですね。

交流源の電圧はプラス側で、最高1Vですから、この時

BE間がONになるときが存在し、これが、脈流となってオシロで観測されるのですね。

 

 

 

基本波以外の波形が出てくるのだから、C級動作はmixerになるか?

 

mixされるけれども、使い物になりません。

波形が多すぎて、目的とする波形が取り出せません。

 

下図は1KHz,1Vp-pと3.5KHz、1Vp-pをC級動作でmixした結果です。

 

 

 

「アホな奴だ」と、お叱りを受けそうです。

 

次はB級です。

B級は、上のグラフでは、Vbeが、ほぼ、0.53V位の所(25度C)に動作点を持ってくるのでしたね。

そのために、ベースの電圧をグランドに対して、0.53Vにします。

これは、抵抗にて、電源から分圧しました。

Circuit Viewerのデジタルテスタで、Vbeを測り、0.53V付近に持ってきました。

分圧に使った抵抗比は、10KΩ:1kΩになりました。

プッシュプルではありませんから、交流源の半分の波形が観測されますが

高調波も、まだまだ多いですね。出力は増えました。

 

念のため、プッシュプルB級動作の結果です。(プッシュプルの回路については、後日に書きます)

 

交流源1KHz,20mVp-p

交流源1KHz,500mVp-p(入力の電圧を上げてみました)

同じ動作点のB級でも、入力が過大だと、ご覧のように歪が増えてきます。

 

次は、A級です。

Vbe=0.65Vで、A級動作します。(25度C)

きれいなA級動作させる為に、交流源の電圧を20mVp-pにしてみました。

(2Vp-pでは、A級動作できない部分が出てくるから)

これで、きれいな波形がでましたね。

若干、(基本波に対し-70dB位)の2次高調波も観測されますが、これは、Ic-Vbeの特性が

完全な直線でないからだと思います。

しかし、この非直線部分が激しい所を動作点(0.53V〜0.6V位)に選ぶと、mixer及び検波の

働きをしてくれるのですよね。

 

なお、今回は、エミッタに挿入した抵抗の所で測定していますから、増幅度は1です。

そのため、コレクタに抵抗を入れていません。

 

最後にプッッシュプルの件です。

 

ベースにバイアスを与える前の状態です。

ご覧のように、npnQ1及び、pnpQ2は、ある電位を(今は2.999V)持っています。

次に、ベースに直流バイアスをかけます。

ベースに電源電圧の1/2の3Vをかけても、、この電位は変っていません。

今、ベースの電位は3V、Q1のエミッタの電位は2.999Vですから

Q1のVbe=0.001Vで、OFFです。Q2も然り。

この状態で、ベースに交流源1Vp-pをかけたとしたら、

ベース電位が上がり、Q1、Q2のエミッタは一定なのですから

 

Vbe > 0.6V になる時があり、Q1,Q2共にONになる時間帯が存在することになります。

あとは、プッシュプルのQ1,Q2のベースのバイアスを適当にとれば

動作するはずですね。

 

これで、あなたは、プッシュプル回路を、ご自分で書けるようになります。

 

 

このように、回路シミュレータを使うと、便利ですね。

測定器がないと、お嘆きのあなた、これを使わない手はありません。

 

なお、記事中で使用したシミュレータは株式会社マイクロネットさまの製品

サーキットビューアーの、お試し版で、version2.0です。(今のversionは2.6です。)

この、お試し版はNIFTY,Yahoo等で無料でダウンロードできます。

是非、お試しください。

サーキットビューアーのホームページは

           http://www.micronet.co.jp/cv/

です。 

 

参考:

           定本トランジスタ回路の設計                  鈴木雅臣著

           回路シミュレータで学ぶ電子回路入門     久保田 一/大石 邦夫 共著