「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

        -----------15V
        |      |
       R01     |   R01=R02(a点7.5V)
        |      |   Tr1:npn
         ----- Tr1  Tr2:pnp
        |      |   TrのVbe電圧降下0.6V
        |      |   Diodeの電圧降下0.6V
入力--C1-- a    b --C2--出力
        |      |
        |      |
         ------ Tr2
        |      |
       R02     |
        |      |
        -----------0V

上のプッシュプルエミッタフォロアの回路において、質問と確認です。間違っているところがあったら教えてください。

(1):a点の上下に↓の向きのダイオードをつけレベルシフトしたプッシュプルの回路において入力信号が正の電圧のとき、上側のダイオードに対しては逆方向電圧なのでTr1には信号が行かないように見えるが、バイアスと相殺し全体的に見て順方向ならばTr1は動作する。Tr2は逆方向に電圧がかかっているのでオフ。

(2):(1)の場合において、入力信号はa点の電圧7.5Vからダイオードの0.6Vを引いた、6.9VまではOK?(理論上として)

(3):(1)の場合において、入力信号が動作範囲内の場合は交流的にみるとダイオードはないのと同じ?

(4):なひたふ新聞さまの図をお借りして http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/outp … のダイヤモンド回路においてバイアスのかかり方と入力信号がはいったときの動作がよくわかりません。Tr1とTr2が(5)においてのダイオードと同じ働きをしてる?
またダイオードを使ったレベルシフトとなにが違うのでしょう?どんな利点があるのかもよくわかりません。

以上です。宜しくお願いします。

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A 回答 (5件)

言葉で表現するのは結構難しいのですが、+の信号が入れば信号の大きさに関わらず即Tr2に逆電圧が加わりカットオフするという考え方は間違っているということがご理解いただければ大丈夫でしょう。



入力信号は電源電圧までOKというのはかなりおおざっぱな表現でした。ダイオードのバイアス分を差し引けば、交流分は6.9V0-P=13.8Vp-pまでということになりますが、ちょいと問題があります。

+側にこのような大きな信号が入った瞬間を考えてみましょう。
a点の上側のダイオードに流れる電流はR01の影響で非常に小さくなります。つまりカットオフです。一方、a点の下側のダイオードには無信号時の約2倍のバイアス電流が流れますが、ダイオードの電圧降下はさほど変化しません。
つまり、Tr1とTr2のベース間に加わるバイアス電圧が降下するので何らかの負荷が接続されていればTr1には電流が流れますがTr2はカットオフします。
R01とR02を定電流ダイオードに置き換えればこの問題はある程度解決するといいたかったわけです。


(4)の計算ですが、
話を単純にするために上半分だけの回路とし、Voutに接続される負荷は10Ω、Tr1とTr3のhfeは100とします。
Tr3の入力インピーダンスは10Ω×100=1kΩこれが通常のエミッタフォロアの入力インピーダンスですね。
ダイヤモンド回路の場合(本当はこの名前はおかしいと思うがそのまま使う)上記の1kΩとR3 を並列にしたものがTr1の負荷になる。
R3を1kΩとすれば、Tr1の入力インピーダンスは500Ω×100=50kΩです。

もしVout に接続される負荷が1kΩなら・・・
これはさすがにわかりますよね。
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この回答へのお礼

なんとなくわかりました。
丁寧にありがとうございました。

お礼日時:2005/11/13 02:24

こんにちは、この手の疑問に対しては黒田徹氏の著書「初めてのトランジスタ回路設計」あたりが良いので探してみると良いでしょう。


また、計算式だけでなんとかしようとせず、回路図に電圧や電流を書き込んで考えると簡単にわかりますよ。

さて本題です。
(1)
A点の上下に付けた2個のダイオードはR01、R02によるバイアス電流が流れているので、入力信号が電源電圧!の範囲内ならば逆バイアスにはならない。
従って、Tr2はオフにはならない。(この辺が理解できればダイヤモンド回路とやらも理解できるはず)
もしTr2がオフになるとすれば、何かの負荷(スピーカなど)が接続されて、Tr1から負荷に向かって大きな電流が流れ、その結果Tr1のVbeが大きく(0.7Vとか)なり、その分、Tr2に加わるバイアス電圧が(0.5V程度)低くなるのでオフになる。

(2)
上記の通りおよそ電源電圧の範囲までOK。(実際にはR01とR02を定電流ダイオードに置き換えても1~14V位が限度かな?)
でなきゃ±数十Vを出力するアンプの回路はどうやって動作できるのでしょう?

(3)
省略

(4)
Tr1とTr2が(5)においてのダイオードと同じ働きをしてる?
→Yes+α(αの部分は以下に続く)
ダイオードを使ったレベルシフトとなにが違うのでしょう?
→ヘッドホン等の低インピーダンスの負荷を接続した場合には入力インピーダンスが2桁位高い。つまりこの回路の前段の回路(多分、電圧増幅段)の負担が軽いのです。
なぜかというとTr1の負荷はR3とTr3の並列です。するとTr1の入力インピーダンスは・・・(計算できますよね?)

ではなぜあまり使われないのか?
このTr1がTr3へ供給できる電流はR3によって制限されます。従って、スピーカのようなあまり低インピーダンスのものを駆動するのには不向きです。ヘッドホンがいいところでしょう。
また、電圧増幅段にバイアス回路を組み込める場合にはあまりメリットのない回路ですが、電圧増幅段をオペアンプなどで組んだ場合や、プリアンプの出力を接続してヘッドホンを駆動する場合には、(電流増幅段の)入力インピーダンスを大きくする方法として有効です。

この回答への補足

なんとなくわかったような気がします。
つまり、ダイオードや、トランジスタがオフになる逆電圧がかからなければ、回路は常に動作状態にあるということですかよね。
また、動作範囲内の入力電圧ならば、交流分はそれのみで考えればいいのでしょうか?どうもバイアスがこう掛かっていてそれにこの入力信号があるとここがこうなってとか考えていると訳がわからなくなってきます。
あと、すみません、(4)のインピーダンスの計算……教えてください。

補足日時:2005/11/12 12:10
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すいません、ANo.2 に間違いが有ります



>シングルコレクターフォロア -> シングルエミッターフォロア

です
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ダーリントンのペアはTr1-tr3です(Tr2-Tr4)


Tr1とTr2がなければ、単純なPPエミッターフォロアですよね
Tr1とTr2はそれぞれシングルコレクターフォロアですから
Tr1の出力がTr3の入力なので、全体の増幅率=Tr1の増幅率×Tr3の増幅率となります
(実際にはR3が効いてくるので増幅率は小さくなりますけど)
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ダイヤモンド回路はダーリントン接続の変形だと思います


普通、ダーリントン接続はPNP-PNPあるいはNPN-NPNとなりますが、そうすると、ベース電圧が2個分の1.2V必要になります
それで、PNP-NPNで組み合わせることによって、0.6Vで動作させるというものだと思います

この回答への補足

ダーリントン接続はTrを直列につないでhfeを大きくすることができる回路ですよね。最初のTrの駆動に0.6V次のTrの駆動に0.6Vで最低1.2Vの電圧をかけないと動かないということですよね。そこまではわかるのですが、ダイヤモンド回路になると?です。正、負の入力信号のときにTr1からTr4はどう動くのでしょうか?そこらへんも詳しく教えてください。

補足日時:2005/11/11 00:51
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インピーダンスではないので、強力なドライブをするためには低い出力
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質問の意図がだいたいわかりました。
デジタルドライブに使われるのであれば、この回路でよいです。
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1.出力インピーダンス(Ro)
 http://www.asahi-net.or.jp/~uu4t-mur/UNCK/EF.htm#2
 この(2-3)式を簡略化して、
   Ro≒ Rg / hfe (∵Rb≪Rg hfe≫1)
   注 Rgは前段の出力インピーダンス

2.入力インピーダンス(Ri)
 同様に(3-6)式を簡略化して、 
  Ri = Re x hfe

[参考](ほぼ上記と同じ考え方です)
http://www2.tba.t-com.ne.jp/pcambi/analog/anlogmemo107.htm

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(「この項不完全」の記述があります)
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なお、エミッタ回路は電圧増幅はしませんが、電流増幅率は大きいです。
ナメてかかると、発振を起こしてどうしようもなくなります。
(一応動作しているようでも、オシロで見ると発振が観測されることがあります)

最後に・・・
エミッタフォロワにも無数の用途があります。
今後質問されるときは、質問者さんが、「何を」、「どういう方法で」、「どうしたいのか」、目的を具体的に書くと良い回答が得られると思います。
ガンばってください。

参考URL:http://www.asahi-net.or.jp/~uu4t-mur/UNCK/EF.htm#2

ANo.3です。
質問の意図がだいたいわかりました。
デジタルドライブに使われるのであれば、この回路でよいです。
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1.出力インピーダンス(Ro)
 http://www.asahi-net.or.jp/~uu4t-mur/UNCK/EF.htm#2
 この(2-3)式を簡略化して、
   Ro≒ Rg / hfe (∵Rb≪Rg hfe≫1)
   注 Rgは前段の出力インピーダンス

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QパワーMOS-FETをドライブする回路がつくりたい

日本インター製のMOS-FET,PDM505HCを使用して,500[W]程度の直流(50-60[V],8-9[A]程度)をスイッチングしたいと考えています。

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参考:PDM505HCのデータシート(PDF)
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Aベストアンサー

紹介したICやドライブ電流増加法が理解できないとゆうことは,MOS-FETを2個直列につないで,交互にオン・オフするわけではないとゆうことですか?
先ず,PDM505HCはモータードライブ用で今では速いとは言えない回生ダイオード内蔵です.
従って,スイッチング周波数は数10kHzがせいぜいです.
昔のパワーMOSFETは遅いんで,300kHzまでスイッチングしたいんなら,2SK3000番以降のパワーMOSFETを使用します.
たとえば,こんなのとか.
http://www.necel.com/nesdis/image/D15063EJ1V0DS00.pdf
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SK3442_ja_datasheet_061117.pdf
NECや東芝の場合,代理店に依頼すれば無償サンプルがいただけます.

ドライブは,回路がわからないんなら,全部入ったこれがエエでしょう.
無料サンプル依頼すると,ダラスから国際宅配便で2~3日で直送されます.
http://focus.tij.co.jp/jp/docs/prod/folders/print/tps2812.html
http://focus.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/tps2812.pdf
2ch入りですから,使用しない入力はGNDに接続します.

紹介したICやドライブ電流増加法が理解できないとゆうことは,MOS-FETを2個直列につないで,交互にオン・オフするわけではないとゆうことですか?
先ず,PDM505HCはモータードライブ用で今では速いとは言えない回生ダイオード内蔵です.
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http://www.necel.com/nesdis/image/D15063EJ1V0DS00.pdf
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Qダーリントン接続に抵抗がある理由

電流の大幅な増幅に、ダーリントン接続がありますけど、最初のトランジスタの抵抗(ベース側にある)と2番目のトランジスタのエミッタ側にある抵抗ってダーリントン接続の中でどんな役割を持っていますか?

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Aベストアンサー

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Qブートストラップ回路について教えてください。

ブートストラップ回路について教えてください。
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専門書を見ているとモータのドライブ回路の上段にコンデンサとダイオードをつけてドライブ能力を向上させる等の説明が書かれているのですが…
また、初心者でもわかるようなサイトがあったら教えてください。

Aベストアンサー

ブートストラップとは、「靴をつかんで自分自身を引き上げる(持ち上げる)」から連想される操作の概念です。語源に関しての記述が下記にあります。コンピュータを対象に書かれていますが、電子回路に関しても同じ意図で用いられています。
http://www.yshimizu.com/itrd/sb2002/itrd-sb03.html
http://nobumasa-web.hp.infoseek.co.jp/boot/boot.html
http://www.shoeisha.com/book/pc/20c/chap02/gen.htm  囲み記事番号「※10」を参照

さてご質問の「ブートストラップ」の定義ですが、語源そのものが物理的に不条理なこともあり、厳密かつ網羅的には困難に思えます。「自分自身を持ち上げる」、その「自分」が何であるか必ずしも特定できないのです。「ブートストラップ」とは感覚的で漠然としたものではないでしょうか。しかし一方で、具体例をあげる事は容易です。

1.ハイサイドバイアス:
http://www.mitsubishichips.com/Japan/files/manuals/km0020a1.pdf
6ページの用例が貴方があげたものだと思います。ブートストラップ用コンデンサのおかげで上部FETのゲート電圧は電源電圧を越える事が出来るようになります。その結果、FETソース電圧を電源電圧まで上昇させる事が可能となります。

2.ブートストラップ発振器:
http://www.ipdl.ncipi.go.jp/FI-HB/H03K/H03K4_58_1.gif
ノコギリ波の発生回路です。Rを通してCが充電されます。Sを開くとCの電圧が徐々に上昇し、閉じるとCがリセットされるのでノコギリ波形が得られます。Cfが無い単純回路では、Cの電圧上昇に伴って充電電流が減少してしまうので、直線的なノコギリ斜面が得られません。そこに十分大きなCfでブートストラップ経路を設ければ、Cの電圧上昇に関わらず、R両端電圧は、ほぼCfの電圧に等しく一定に保たれます。すなわち充電が線形に持続し、歪の無いノコギリ波形が生成されるという具合です。

3.アクティブガード:
http://www.orixrentec.co.jp/tmsite/know/know_seald32.html
図4をご覧下さい。図中バッファアンプにより、シールド線外被は、芯線と同じ電圧になるようにブートストラップされます。結果、芯線外被間の電圧は零に保たれ、このシールド線が負荷として繋がれる者からみると、静電容量がキャンセルされている事になります。直流リーク電流の阻止にも効果があります。

4.バイアス回路
http://210.155.219.234/bootS.htm
入力保護ダイオードの容量キャンセル、コレクタ負荷の定電流化、入力ハイインピーダンス化などの説明があります。
http://eu11.stripper.jp/pulcino/blog/archives/000021.html
後段のトランジスタのバイアス部に使用されています。エミッタからの帰還(ブートストラップ)が、バイアス抵抗100kΩ、56kΩによる対GNDシャントインピーダンスをガードし、入力インピーダンスを高めています。

5.OPAMPの非反転増幅
非反転増幅を構成した際の、入力差動増幅部の動作に着目しましょう。負入力端子はアンプの出力に繋がれています。正入力側トランジスタのエミッタが、負入力側トランジスタによるエミッタフォロアによりブートストラップされていると解釈できる事にお気づきでしょうか。入力側のトランジスタのベース、エミッタ間に残る正味の信号が零になるまで、ブートストラップが働く結果、正入力端子信号電圧が出力に写し取られるのだという具合に、負帰還を捉えることもできるのです。

6.OPAMPの高電圧用途
http://www.yokogawa.co.jp/tm/TI/gihou/digital/sokutei.html
図15-6 をご覧下さい。OPAMP出力で電源をブートストラップしてあります。OPAMPの入出力端子と電源端子間は 15 V 以下でありながら、それ以上の信号振幅を扱う事ができます。

7.電源ポンプアップ(TV垂直偏向出力部の回路)
http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/AFA7000/AFA7000CJ2.pdf
6ページをご覧下さい。偏向コイルのドライブには一時的に高い電圧を必要とします。常に高い電源電圧をドライブアンプに使用すると損失が大きいので、必要な瞬間(帰線期間)だけドライブアンプの電源電圧を上げてやろうという仕掛けです。電源電圧に、3-6 間コンデンサに用意された電圧の下駄を履かせるよう、図中 PUMP UP 回路が動作します。

以上、「ブートストラップ」に関する心当たりを列挙してみました。

ブートストラップとは、「靴をつかんで自分自身を引き上げる(持ち上げる)」から連想される操作の概念です。語源に関しての記述が下記にあります。コンピュータを対象に書かれていますが、電子回路に関しても同じ意図で用いられています。
http://www.yshimizu.com/itrd/sb2002/itrd-sb03.html
http://nobumasa-web.hp.infoseek.co.jp/boot/boot.html
http://www.shoeisha.com/book/pc/20c/chap02/gen.htm  囲み記事番号「※10」を参照

さてご質問の「ブートストラップ」の定義ですが、語源そのものが物理...続きを読む

Q電気・電子回路のバッファについて

電気回路にバッファというものがありますが、これはどのような働きをしているのですか?(74LS~ とか) 安定化のためにあるようですが…
詳しく教えて頂けませんでしょうか。

Aベストアンサー

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1や0に対応する電圧)の電圧レベル調整・波形整形、が目的で
1)と2)はファンアウト増やす機能です。出力のタイプはオープンコレクター(オープンドレイン)、3ステート、単にファンアウトが大きいものがあります。
入力用バッファーでは、1)雑音や論理レベルが明確でないデジタル信号の波形整形(論理1と論理0の明確な信号に再生)、2)後続の回路の負荷(ファンイン)を減らして前置回路への影響を少なくする。
といった目的で使われ、主に入力電圧振幅に対して出力電圧にヒステリシス特性を持つシュミット回路が採用されています。

バッファー(Buffer)は日本語に直訳すれば緩衝増幅器になります。緩衝増幅器は電流(波形)の増幅、電圧(波形)の増幅や整形、出力インピーダンス変換(高出力インピーダンスを低インピーダンスや整合インピーダンスに変換)のために挿入されます。回路1の出力を回路2の入力に接続する時、回路2を接続した影響が回路2に及ばなくしたり、出力波形の整形や出力インピーダンスを変換します。
ディジタル回路では出力用のバッファーでは
1)出力電流増幅、2)出力インピーダンスを下げる、3)論理レベル(1...続きを読む


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