- ベストアンサー
電流（電力）増幅回路（ブースタ回路）について
オペアンプひとつで１００～３００ｍＡ位の電流を取り出せるようにするために下のような回路を組み、ファンクションジェネレータから１ｋＨｚのSin波をオペアンプに入力し、Sin波の電圧を変えながらオペアンプの出力をオシロで見てみましたが、波形が１．２Ｖぐらいでサチってしまいました。１．２Ｖということで、もしかしたらダイオード特性やらトランジスタのエミッタコレクタ電圧やらが影響しているのかと思っていますが、理解が乏しいため分かりません。どなたかお分かりの方、「こうじゃないの？」という考えだけでもありがたいので、お願い致します。 ----------------------------＋１５Ｖ ｜ ｜ 1ｋΩ ｜ ｜----------------2SC2235 ｜ | --10ｋΩ-----------------------｜--- ｜ ｜ ｜ ｜ ｜ ▼ --▼-- ｜ ｜ 入力--10ｋΩ----－ＯＰ１７７----｜ ｜-------------出力----負荷1ｋΩ -------＋ --▲-- ｜ ｜ ▼ ｜ Ｇ ｜------------------2SA965 1ｋΩ ｜ ｜ ｜ -------------------------－１５Ｖ
- denzisyaku
- お礼率45% (20/44)
- 物理学
- 回答数3
- ありがとう数5
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
ご質問の回路図ではよくわからないのですが、多分OPアンプの出力のB級の増幅回路がついていて、10kΩでフィードバックしている回路だと思います。 この回路は、電圧利得がありません。したがって、出力電圧は、入力電圧と同じ電圧しか出ません。 波形は、180°反転します。 この回路は、一般に抵抗の低いスピーカーなどを駆動するために用いる回路の基本回路です。 電圧を高くしたいのであれば、電圧増幅を行える回路を使用する必要があります。 この回路でも、フィードバック抵抗や、OPアンプの入力抵抗を変化させると、電圧増幅できます。 もっとも電源電圧より高くはなりません。 No.2のかたの回答にあるURLにある図で、R1,R2の値によって電圧増幅度が変わります。 それと、トランジスターのベース回路とダイオードの間に抵抗がありませんね。この抵抗がないと増幅できませんね。ダイオードの順方向電圧0.6Vの2倍の出力ということで、回路的には正しく動作してますね。
その他の回答 (2)
- oyaoya65
- ベストアンサー率48% (846/1728)
質問の回路図の接続がよく分からないですが、 質問の主旨の回路図は次のURLの回路のように組み立てれば出力が正常に出ると思います。 http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/outpow.html やってみてください。
お礼
ご回答どうもありがとうございました。 回路図が見づらく、申し訳ありませんでした。 教えていただいたＵＲＬ、とても参考になりました。 「なひたふ新聞」は何度かお世話になってるサイトで、今回も調べたつもりだったのですが、抜けていました。 どうもありがとうございました。
回路図が見難いのですが・・・・ どうも、まったく原理の異なる２つの回路を混同しているのではないかと。 １ オペアンプの電源端子に直列抵抗を入れ、ここから次段へのドライブ電圧を得る回路 この場合は、電源とオペアンプの電源端子の間の電圧がポイントなので、上側のドランジスタが2SAで下が2SCでしょう。電流を捨てるために、オペアンプの出力は接地。 ２ エミッタフォロワを上下に重ねた回路 オペアンプの電源は普通に接続。上側2SCで下側2SAで、ベースは(間にバイアス用の抵抗あるいはダイオード挟んで)オペアンプの出力に結合。 個人的に好きな回路は・・・ トランジスタを4個使用するのと、実装上部品配置に苦労しますが。(文章で書くのは難しいなあ) 普通のエミッタフォロワの回路を2SCと2SAで作ります。コレクタは+-の電源に、エミッタは抵抗を通して他方の電源に接続します。ベースはどちらもそのままオペアンプの主力へ。２段目は上が2SCで下が2SAで、コレクタは電源へ、エミッタは結合して出力へ。2段目2SCのベースは1段目2SAのエミッタへ、2段目2SAのベースは1段目2SCのエミッタへ接続。４個のトランジスタを熱的に結合しておきます。動作のポイントは、1段目のエミッタがオペアンプ出力よりも少し高い/低い電圧になり、この電圧を2段目バイアスとして使っている点です。1段目のエミッタ抵抗はに2段目のベースを駆動するのに十分以上な電流を流してください。 オプアンプの出力電圧を大きくせずに出力振幅を取りたいというなら、反転型ダーリントンで構成する回路良いと思います。
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 回路図が見づらく、申し訳ありませんでした。 ご回答にある「２ エミッタフォロワを上下に重ねた回路」をやりたいと考えていました。 先ほど、うまく波形が出力するようになりました。 「トランジスタを4個使用する回路」についても、ぜひ試してみたいと思います。 どうもありがとうございました。
関連するQ&A
- アンプを作りましたが、波形が歪んでしまいました。
直径0.1mmのコイルを500回巻いたものを負荷とし、500mA程度を流すためにアンプを作りました。 オペアンプ（ＯＰ１７７Ｇ）の－側に10ｋΩを通して正弦波を入力し（Ｆジェネを使用）＋側はグラウンドに落としました。 電源電圧は±１５Ｖです。オペアンプで500mAは出力できないのでブースト回路をつけようとしました。 トランジスタでダーリントン接続にしました。＋側は２ＳＣ５２００を使い、オペアンプの出力からベースにつなげました。 電源１５Ｖをコレクタにいれ、別に２２０Ωを通してベースにつなぎました。 －側は２ＳＡ１９４３（コンプリメンタリ）を使い、同じくベースにはオペアンプの出力と、電源－１５Ｖから２２０Ωを通してつなぎました。 ベースとベースの間にはベースエミッタ間の電圧を打ち消すためのダイオードをいれました。 ２段のダーリントン接続にし、１段目のトランジスタのエミッタを２段目のベースにいれ同様にコレクタに電源から１５Ｖをそれぞれにつなぎました。 ２段目のトランジスタのエミッタを負荷につなぎました。 負帰還として10ｋΩをいれました（ゲイン１０）。 Ｆジェネから１ｋＨｚの正弦波を振幅を変えながら出力したところ、Ｆジェネの出力振幅が３Ｖを超えたところで、負荷にかかる電圧の波形がなまってきました。 始め－側の波形の頭が歪み、さらに出力をあげると＋側の波形も歪んできました。（どちらも、オシロで負荷の両端を見ました） 負荷がコイルなので１ｋＨｚを入力することによるインピーダンスの増加や、負帰還における抵抗値の設定、コンデンサの有無など、波形が歪む原因としていろいろなことを考えていますが、さっぱり分かりません。 どなたか、この回路における欠点・問題点・修正点や、アンプを作る際の一般的な基礎知識、ひずみを無くすための方法など、どんな些細なことでも結構ですので、どうか教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- トランジスタの交流増幅とバイアスの役割のことです。お願いいたします。
トランジスタの交流増幅とバイアスの役割のことです。お願いいたします。 トランジスタで交流を増幅するときに、ベースから交流を直接入力するとベースエミッタ間のダイオードで整流されてしまいサイン波の片方だけしか出力されないと 思っています。 そこで利用されるのがバイアス電圧だと理解しているのですがこれでよろしいでしょうか。 もちろん、バイアスをかけることによって、トランジスターをONにするという役割があるとは思いますが、 入力される交流が正常な波形で増幅されるためにも利用されているということでしょうか。 例えば、入力の交流が v=sin(wt) とします。すいません、オメガが入力できないのでwにしました。 このまま直接入力すると、電圧は+1と-1Vを行ったり来たりするので、NPNトランジスタでは sin(wt)のプラスの部分しかベースエミッタ間に入力されない。 だけどバイアスとして例えば2Vを加えてやることによって V=sin(wt)+2 となるので、全て電圧がプラスの状態の脈流になって整流されず トランジスタに流し込むことができる、そして出力ではカップリングコンデンサで交流に戻して取り出すという理解をしているのですが これで正でしょうか。 何冊か本を見たのですが、どれも当たり前のようにバイアスをかけるということは書いて有るのですが、その理由とか交流がベースエミッタ間で整流されてしまう等のことが書かれておりません。 どうぞ宜しくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- オペアンプとスイッチング回路
ノイズの乗ったSIN波形（2入力）をオペアンプに入力して増幅し、トランジスタでスイッチングし、方形波に変換して出力したいのですが上手くいきません。 ●使用部品● 2SC4738（トランジスタ）：スイッチング用 NJU7016（オペアンプ）：増幅用 TK73400T（レギュレータ）：電源作成用 各種抵抗（可変含む）とコンデンサ ●回路構成● 外部電源供給6Vを作成し、レギュレータに投入。 抵抗、コンデンサ各種を取り付けて5Vが作成されるのを確認。 また、外部電源から抵抗で分圧して別電源5Vを作成。 レギュレータの電源をオペアンプのVDDに供給。 IN+に別電源5Vを投入し、IN-に抵抗5.6ｋと可変抵抗10ｋを接続し、SIN波入力をつなげる。 OUTには100ｋ抵抗をつなぎ、IN-と接続する。 OUTから直接線を飛ばして10ｋ抵抗をはさみ、トランジスタのベースに接続する。 エミッタ接地にして、コレクタから信号出力を出す。 また、コレクタにプルアップ抵抗10ｋを付け、レギュレータからの5V電源を接続する。 ●測定● 信号を入力と比べ、オペアンプのOUTから出力される波形は減衰されていた。 信号出力では波形自体が現れなかった。 スイッチング用のトランジスタがONになったままのようでした。 回路知識に関してはまだまだ未熟なもので、回路構成自体が間違っているかもしれません。 オペアンプのオフセットが関係すると思うのですが、詳しくはよくわかりませんでした。 抵抗や電圧の選択もイマイチよくわかっていないので、決定方法など教えていただけたらいいのですが。 オペアンプもトランジスタも現在勉強中なので、至らないところは多々あると思いますがお願いします。
- ベストアンサー
- 科学
- 反転増幅回路について
反転増幅回路について オペアンプを使って反転増幅回路の実験をしたんですがいまいちわからないところがあるので質問させていただきます。 実験１では入力電圧を-1.5～1.5Vの間で変化させ、R1＝1kΩ、R2＝1kΩ、RL＝10kΩという条件の下、実験しました。結果は入力電圧の絶対値が1.3Vより大きくなると出力電圧が13Vで一定となり入力電圧の絶対値が1.3Vの間では、ほぼ理論値どおりとなりました。 実験では、実験１の条件をRL=220Ωにかえて行いました。結果は入力電圧の絶対値が0.5Vより大きくなると出力電圧が4.6Vで一定となり、入力電圧の絶対値が0.5Vの間では理論値どおりとなりました。 ここで質問なんですが、実験１，２ともに出力電圧が一定となってしまうのはオペアンプは電源電圧以上の電圧を出力できないということでいいんでしょうか？？しかし、実験１ではこのことが原因で納得するんですが、実験２は出力電圧が電源電圧にぜんぜん近づいていないですよね？？これはどういうことなんでしょうか？？
- ベストアンサー
- 科学
- エミッタ接地増幅回路のバイアスのかけかたについて
ギター用のプリアンプを雑誌参考に作成しました。 回路は順調に動作するのですが実体配線図を見て感覚で作り上げたため、その回路がどう意味するのか基礎から分析してみようと思い「トランジスタ回路の設計」を読みながら回路図とにらめっこを続けています。 そのアンプはトランジスタ1石のエミッタ接地回路です。 だいたいは理解ができたのですが、タイトルのバイアスの部分のみどう考えても計算が合いません。このアンプについてご意見お伺いしたいと思います。 バイアス部分は電流帰還バイアス回路？だと思います。 条件としては ・＋9Vの電源 ・使用トランジスタは2SD794A スペック表によると絶対最大定格、仕様は 品名: 2SD794A 材料: Si 種類: npn コレクタ損失 (Pc): 10W コレクタ·ベース間電圧 (Ucb): 70V コレクタ·エミッタ間電圧 (Uce): 60V エミッタ·ベース間電圧 (Ueb): 5V コレクタ電流(直流) (Ic): 3A 接合部温度 (Tj): 150°C 利得帯域幅積 (ft): 45MHz 出力容量 (Cc), Pf: 40 直流電流増幅率 (hfe): 100MIN メーカー: NEC です。 ・75倍増幅 です。 回路はinから2.2μのコンデンサーを通ったのち、バイアスを決める抵抗二カ所…電源側が470kΩ、アースに落ちている方が220kΩで分圧？されたのちトランジスタのベースに入ります。増幅度を決める抵抗２カ所ですが、コレクタ抵抗750Ω、エミッタ抵抗は1kΩと10Ω の並列になっています。コレクタから出た信号は6.8μのコンデンサーを通った後outします。 増幅度に関する750÷9.9≒75 なのはわかりました。 よくわかっていない部分が以下のあたりです。 エミッタ電流の動作点をどうするのか（最良の動作点もあるでしょうが、どう設計されているかわからないので、とりあえず最大定格以下ですよね）→エミッタ抵抗の電圧降下をどう決めるのか（トランジスタの本では1V以上必要だから仮に2Vとします、となっていますが…）→エミッタ抵抗の電圧降下が決まれば、計算ができるはずですよね。 雑誌の回路がどのようにその辺をきめているのか記載がないので、仮定しながら逆算していくと、どうもその抵抗値一番近い計算としては下記になります。 エミッタ抵抗の電圧降下を仮に2Vすると エミッタ電圧＝2V ベースエミッタ間電圧＝0.6V 上記によりベース電圧＝9V-2.6V＝6.4V 今回のトランジスタはhfe＝100minとあるので（100以下ということでしょうか？） 1÷hfe＝1÷100＝0.01mA ベースに流れる電流を無視するためには10倍以上流れれば良いため0.1mAとする。（本の解説をみながらあてはめています） 基本通りだと6.4V÷0.1mA＝64kΩ …しかし実際は470kΩ これを実現するには6.4V÷XmA＝470kΩ X＝0.01mAになってしまいます… 細かいこと考えずに0.01mAでいいのであれば 6.4V÷0.01mA＝470kΩ 2.6V÷0.01mA＝260kΩ（目標に220kΩに近い） と計算は成り立つのですが… このアンプは途中までは綺麗に増幅され、最大付近から少し歪むような設計になっているようです。ギター用だとそもそも基本に忠実に値を決めていないのかもしれませんが、この回路をきっかけに自由にアンプ設計できるようになりたいのでこの場合のバイアスの基本に忠実な掛け方と、この設計記事の意図を読み取りたいのです。 誤解もあるかもしれませんが、アドバイスよろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電力増強回路に関して
http://www.nahitech.com/nahitafu/mame/mame3/outpow.html を見ていました。 この出力増強回路の動作原理を理解したいと考えていたのですが、わからないことがたくさんあります。 この回路に正弦波を入力した場合、正弦波の＋側はNPN側で、正弦波の－側はPNP側で分けられるのかがわかりません。 (1)二つのNPNとPNPの二つのトランジスタのエミッタが下記の http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H15/html/H1504A07_.html [1]のようにグランド接地であれば、理解できる気がするのですが、 上記の出力増強回路だと、何を基準にして、プラスならNPN、マイナスならPNPと考えたら良いのかがわかりません。 また、例えば、オペアンプに±15Vを供給して、コレクタへの供給電圧には ±30Vの電源を供給し、正弦波を入力信号として増幅したとして、出力はやはり、±15Vの正弦波が限界なのでしょうか。 結局は±30Vの正弦波を得たい場合、オペアンプにも±30Vを供給する必要があるのでしょうか。どのように考えたら良いのかがわかりません。
- 締切済み
- 物理学
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 回路図が見づらく、申し訳ありません。 今回は、入力電圧と出力電圧の値は同じで、電流を多く取り出したいと思い、製作しました。 先ほどダイオードを変えましたところ、きれいな波形が出力されました。 ＞それと、トランジスターのベース回路とダイオードの間に抵抗がありませんね。この抵抗がないと増幅できませんね。ダイオードの順方向電圧0.6Vの2倍の出力ということで、回路的には正しく動作してますね。 分かりました。もう一度良く考えます。 とても見づらく、素子などの型番すら書いていない分かりづらい回路図で大変申し訳ありませんでした。 どうもありがとうございました。
補足
ご回答どうもありがとうございます。 回路図が見づらく、申し訳ありません。 今回は、入力電圧と出力電圧の値は同じで、電流を多く取り出したいと思い、製作しました。 先ほどダイオードを変えましたところ、きれいな波形が出力されました。 ＞それと、トランジスターのベース回路とダイオードの間に抵抗がありませんね。この抵抗がないと増幅できませんね。ダイオードの順方向電圧0.6Vの2倍の出力ということで、回路的には正しく動作してますね。 分かりました。もう一度良く考えます。 とても見づらく、素子などの型番すら書いていない分かりづらい回路図で大変申し訳ありませんでした。 どうもありがとうございました。