トランジスタアンプの回路シュミレーション

初めてトランジスタアンプの回路設計をしてみようと思い、下の回路を書きました。
出力1W、増幅10倍、電源は±4.5Vにしたいなと思っていたのですが、
LTSPICEでのシュミレーションで上手く行きません。
NJM4580で増幅される信号がクリップしたような波形になってしまいます。
増幅率を下げてもあまり改善されません。
また、ダーリントンの部分でも上手く信号が増幅されていないように見えます。

ダーリントンの後段は2SC3851、2SA1488、温度補償は2SC3964を使おうと思っています。

幾分初めてでイマイチ要領が掴めていないのですがご指導よろしくお願いします。

No.1 回答者： xpopo 回答日時： 2014/09/24 01:03

今晩は、回路図が不鮮明で読めない部分が多いですが、まず気がついた点が２つあります。

１）pnpトランジスタQ4とQ5はエミッタとコレクタの接続が逆になってしまってます。

２）電源電圧±4.5Vは小さすぎます。使用するオペアンプの出力電圧の関係で。

３）オペアンプNJM4580の出力はその±電源の値まで出力電圧を振らせることができません。
　データ・シートの　Output Voltage Swing VOM で規定されてますが、±電源電圧の内側1.5Vまでしか電圧を振る事ができません。電源電圧が±4.5の場合だと±3Vまでしか出せないことになります。
　gakufaさんの回路だとオペアンプの出力から回路の出力の間にはダーリントン接続のトランジスタがプラス側、マイナス側それぞれに入ってますのでそれぞれ２×VBE≒2×0.7V=1.4Vロスします。従って、回路の出力が出せる電圧のプラス側は+3V-1.4V＝1.6Vが最大になります。一方マイナス側は-4.5VからQ4のベースと-4.5V電源間の抵抗R4?の電圧降下（小さな値αV）とpnpダーリントンの2×VBE≒2×0.7＝1.4Vの和の電圧分だけ高い電圧すなわち、-4.5V+1.4V+αV＝-3.1V+αV　αは概略500mV程度として　-2.6Vが最小の値になります。

　こちらでも同様のシミュレーションをしてみましたが、大体そんな電圧になってました。

と言うことですので、もっと出力振幅を稼ぎたい場合は

ａ）電源電圧を大きくする。

か、

ｂ）オペアンプを出力が電源電圧までスイングできるレール・ツー・レール出力のもの、例えばNJU7044のようなオペアンプに変更する

という2つの方法があります。

No.2 回答者： xpopo 回答日時： 2014/09/24 10:40

回答NO.1です。

NO.1の回答の補足です。

出力振幅をもっと大きくする方法がもう一つありますので以下に説明します。

　具体的な回路はこちら（http://yahoo.jp/box/wbdelc）にアップした回路になります。
ポイントは2点で、

１）プラス側電源電圧をアンプの出力を利用してbootstrap回路によりかさ上げする。
２）マイナス側の振幅を稼ぐため、バイアス調整回路（アップした回路図でR6,R7とQ3で校正されたフローティング電池）の両端間にコンデンサ1uF程度を追加します。

結果は添付した回路図の下にあるシミュレーション結果から出力振幅は最大＋3.27V、最小－3.32Vと大幅に改善されます。

回路の動作はLTspiceの練習がてら、ご自分でシミュレーションしてみてください。

No.3 回答者： bogen555 回答日時： 2014/09/24 19:31

エミッタフォロワだとどうしても出力は小さくなります。

8Ω1Wだと出力振幅は±4Vpkだから、±4.5V電源で実現するのは無理ですね。
そのときは、レールツーレールOPアンプの出力段を参考にエミッタ接地にします。
回路例はこの本に載ってます。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/18/18921.htm
見本PDFのp.72図2-13を参考に単電源を±4.5V電源に変更したらどうでしょうか？
OPアンプも同じNJM4580だし。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/18/18921/189 …
変更点は、TR7,8とその周辺除去、C6,7除去、R19,39除去します。
次に、発振防止として（発振しなければ不要）C6,7のところにエナメル線（UEWφ1.0程度）を巻き付けて両端にハンダ付けした10Ω/1Wの抵抗をいれ、R19,39のところには、0.1μF（フィルムコン）と10Ωを直列にしたものをいれます。