オーディオアンプ自作初心者が知りたい!エミッタ接地のバイアス回路の設計やエミッタ電位の理由、ステレオ回路についての疑問とは?

このQ&Aのポイント
  • オーディオアンプ自作初心者が乾電池など低い電圧でMP3やCDプレイヤーを動作するアンプの作成に挑戦中。目標増幅度は約20倍で9Vで動かそうとしており、回路はエミッタ接地(電流帰還バイアス回路)とエミッタ・フォロワ回路のトランジスタ2石。しかし、エミッタ接地のバイアス回路を設計する際にベース電流より十分大きな電流を流す設計が必要な理由やエミッタ電位を2Vとする理由について疑問点が出ている。また、ステレオ回路を作成するには回路をもう1つ作成すれば良いのかも知りたい。
  • オーディオアンプ自作初心者が乾電池など低い電圧でMP3やCDプレイヤーを動作するアンプの作成に挑戦中。目標増幅度は約20倍で9Vで動かそうとしており、回路はエミッタ接地(電流帰還バイアス回路)とエミッタ・フォロワ回路のトランジスタ2石。しかし、エミッタ接地のバイアス回路の設計時にベース電流より十分大きな電流を流せる必要がある理由やエミッタ電位を2Vとする理由について知りたい。また、ステレオ回路を作成するためには回路をもう1つ作成する必要があるのかも疑問。
  • オーディオアンプの自作に挑戦する初心者が、乾電池など低い電圧でMP3やCDプレイヤーを動作するアンプの作成を試みている。目標増幅度は約20倍で9Vで動かそうとしており、回路は単純なエミッタ接地(電流帰還バイアス回路)とエミッタ・フォロワ回路のトランジスタ2石を使用する予定。しかし、エミッタ接地のバイアス回路にはベース電流より十分大きな電流を流せるように設計する必要がある理由や、エミッタ電位を2Vに設定する理由について疑問が生じている。また、ステレオにするためには回路をもう1つ作成する必要があるのかも知りたい。
回答を見る
  • ベストアンサー

オーディオアンプを自作している初心者です。

オーディオアンプを自作している初心者です。 乾電池など低い電圧でMP3やCDプレイヤーを動作するアンプを作ろうとしています。 目標増幅度は約20倍で9Vで動かそうとしています。回路は単純なエミッタ接地(電流帰還バイアス回路)とエミッタ・フォロワ回路のトランジスタ2石です。 作るにあたっていくつか疑問点が出たので質問させていただきます。 ・参考書などにはエミッタ接地のバイアス回路にはベース電流より十分大きな電流を流せるように設計す るとあるんですがなぜでしょうか? ・おなじく参考書にはエミッタ電位を2Vとしていますがなぜでしょうか? ・ステレオにするには回路をもう1つ作ればよいのでしょうか? あとトランジスタ2石でそこそこのアンプができるのか少し不安です。なにかもっとこうした方がいい等教えていただければ光栄です。 わかりずらいかもおしれませんがよろしくお願いします。

  • 934
  • お礼率58% (7/12)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#126576
noname#126576
回答No.2

>エミッタ接地のバイアス回路にはベース電流より十分大きな電流を流せるよう  電流はコレクターとエミッター間に流れます、その電流をベースに与える電圧  により制御します。  ベースに与える電圧を僅かに変化させると、コレクターとエミッターに流れる  電流が大きく変化します。  ベースの変化量とコレクターの変化量の差が利得となります。  バイアス電圧とはコレクターにあらかじめ電流を流して置くと、都合が良いので、  ベースに加える電圧の事で、トランジスターの動作ポイントを決めるものです。  トランジスターの特性により、バイアス電圧は決まりますので、固定される物  ではないのです。 >・ステレオにするには回路をもう1つ作ればよいのでしょうか?  すうです、同じ物を2つ作ればよいです。 *自作の初心者には部品集めが結構大変な作業になります。  市販にて色々なキットが出ているので、そちらから、始められる事、お薦めします。  秋月電子通商など沢山有ります。

その他の回答 (2)

回答No.3

エミッタ接地は増幅率が高い回路です、そのため、ベース電流とコレクタ電流との対比が大きいほど、増幅率が高くなるので、コレクタ電流が多目に流れるバイアス抵抗にしてコレクタ電流を流すのですその結果イヤホーンを鳴らす出力電力が得られるのです、エミッタ電圧は、エミッタ、べース間のニー電圧という0.6ボルトをかけないとコレクタ電流が流れません、エミッタ抵抗を合わせて、2ボルトになるということです、エミッタ抵抗の両端には1.4ボルトにするということです、同じ回路を2個作ればステレオ回路です、9ボルト電池動作なら電源電圧降下を考えて、電源回路に3端子レギュレーター集積回路回路をつなげると、歪が少なく、安定して動作します、

934
質問者

お礼

ありがとうございます。 参考にさせていただきます。

回答No.1

>エミッタ接地のバイアス回路にはベース電流より十分大きな電流を流せるように設計す るとあるんですがなぜでしょうか トランジスタの安定動作には一定の電流と適当なバイアス電圧が必要です。 これらは石の特性で決まるので一様ではありません、一般的にバイアスは0.6V程度が必要です。これ以下では波形に一部が正しく増幅されません。 安定したバイアスを与えるには一定以上のコレクタ電流を与えなけなりません。 ベース電流は、前段の出力インピーダンスや信号電圧でかなり変化しますので、これだけでは安定したバイアスになりません。 このあたりはその石の特性図を見ないと適性値は出せません。 >トランジスタ2石でそこそこのアンプができるのか 賦課が何かが問題です。イヤフォーンを小さな音量で聞くのならば十分でしょう。普通はスピーカーには無理でしょうね。 又NFBを掛けるかどうかでもゲインが変わります。 昔のオーディオアンプのイコライザーはみな2段増幅でした。でもこれは負荷が数10kオームです。

934
質問者

お礼

ありがとうございます。 参考にさせていただきます。

関連するQ&A

  • トランジスタでオーディオアンプを自作しています

    電源電圧12V、増幅度約10倍、出力電力0.5W~1Wぐらいで8Ω負荷を駆動させるアンプをエミッタ接地とエミッタフォロワ(プッシュプル)の2段回路で実現させたいのですが分からない事が多く困っています。 特にプッシュプルがよく分かりません(プッシュプルのバイアス回路はトランジスタで構成しています) ・なぜプッシュプルにすると電流がたくさん取り出せるのでしょうか? ・アイドリング電流はなぜ流さないといけないのでしょうか? ・入力電圧100mVぐらいなら歪まないのに500mVぐらい入力すると歪んでしまうのはなぜでしょう か?設計ではエミッタ接地のコレクタ電位を7Vに設定した(エミッタ電位は2V)ので10Vp_pぐらい  の振幅はいけそうなんですが…… ・周波数をあげると(300kHzあたり)増幅度が上がり1MHzぐらいで下がります。なぜでしょうか? 他にもたくさんありますが今困っているこれらを解決したく思います。分かりにくいでしょうがどうかよろしくおねがいします。

  • 定電圧、定電流回路

    NPNトランジスタを使い、電力増幅器を作ろうと思っています。 エミッタ接地でエミッタ-GND間には抵抗等何も入れません。 バイアス回路として定電圧、定電流回路を入れ、トランジスタのコレクタ電圧とコレクタ電流を一定にしたいと考えています。 (例えばトランジスタのhfeがばらついても2V、10mAとなるように) なるべく簡単に構成できる定電圧かつ定電流回路をご教授願います。 (トランジスタひとつと抵抗数個とかで構成できるのが理想です) 大元のDC電圧はボルテージレギュレータを使うため一定とお考えください。 以上、宜しくお願い致します。

  • 負帰還回路について

    以下の画像に示すエミッタ接地の電流帰還バイアス回路に関しての質問です。 この回路は負帰還回路で、増幅度よりも小さい値の帰還率を入力に戻すことで安定した増幅を実現しています。 一方、正帰還は同相の周波数を入力に戻すことで発振させるものです。 ここで質問なのですが、画像の電流帰還バイアス回路の定数をいじって発振させることは可能なのでしょうか? その場合、回路のどの部分の定数を変えればいいのでしょうか? 回答宜しくお願いします。

  • OPアンプのバイアス電流について

    OPアンプのバイアス電流について バイポーラトランジスタ型のOPアンプの入力電流(差動増幅回路のベースバイアス電流)は、 高温になるほど減少すると書籍に書いてありました。 これはなぜでしょうか? 高温では、差動増幅段のトランジスタのhFEが大きくなったりするからでしょうか?

  • トランジスタの電流帰還バイアス回路の増幅度

    以降に出てくる増幅回路は、小信号電圧増幅で低周波を扱い、エミッタ接地回路のA級増幅です。 バイポーラトランジスタで固定バイアス増幅回路を作成し、入力と出力を実測したら増幅度は約184でした。回路は以下の感じです。 +-----*------------Vcc | | R1 RL | | | *------------Vout | | + | C Vin----C--*-----B NPNトランジスタ 10μF | E | | | | o-------*-----*------------o (hfe×RL)/hieの式で理論値が求まるので、hパラメータのグラフから補正値を読み、hfeとhieにその補正値を掛けて計算したところ増幅度は約180でした。約2%の誤差でした。 今度は、固定バイアス増幅回路で使用したトランジスタを今度は電流帰還バイアス増幅回路で使用し、増幅度を上げるためエミッタ側の抵抗と並列に、スイッチと共に1000μFのアルミ電解コンデンサを付けました。回路は以下の感じです。 +-----*------------Vcc | | R1 RL | | | *------------Vout | | + | C Vin----C--*-----B NPNトランジスタ 10μF | E | | SW | *-----o o--* | | |+ R2 Re C 1000μF | | | o-------*-----*------------o 入力と出力を実測したら増幅度は約200でした。前述の固定バイアスと同じように理論値を計算したところ、増幅度は約260でした。かなりの誤差でした。 抵抗RLの10%誤差、hパラメータのグラフの読み取り誤差を考慮して再計算しましたが、実測増幅度の200には程遠い値しか出ません(250とか...)。 なぜ固定バイアス増幅回路で使用したトランジスタを電流帰還バイアス増幅回路に使用するとこれほどまでに誤差が大きくなるのでしょうか。 回路上で他に見落としがあるのでしょうか。それとも、もともと電流帰還増幅回路はこういうものなのでしょうか。 現在トランジスタの勉強を始めて日も浅く、質問も情報不足や要領を得ないかもしれませんが、どなたかご指導願います。長い質問で申し訳ありませんでした。

  • 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。

  • 固定バイアスと自己バイアスについて

    NPN型のバイポーラトランジスタを使って固定バイアスのエミッタ接地増幅回路と 自己バイアスのエミッタ接地増幅回路を設計して、それぞれ入力信号の電圧を 大きくしていくと固定バイアス、自己バイアスともに出力波形が歪むのですが、 歪みが発生する電圧が固定バイアスの時よりも自己バイアスの時のほうが 高いのには何か理由があるのでしょうか?

  • 電気学の問題

    括 弧内の正しい文言にOを 付けて下さい。 トランジスタを用いた増幅回路では、増幅機能に(1線形性口非線形性ロスイッチング特性)を 持 たせるために適切なバイアス電圧を与える必要がある。図のような(2 反転増幅回路・非反転増 幅回路・電圧電流変換回路・周波数特性回路)に 組み込まれている(3 自己口固定口電流帰還)バ イアス回路には、さらにトランジスタの熱特性による出力の変動を抑える機能がある。この回路で はバイアス電圧は(4一定に保たれている・適宜変動する・切り替えられる)。 熱特性により増幅 率が減少すると、(5ベース・エミッタ・コレクタ)電流が(6減少する・増加する。変化しない)。 そこ で、エミッタ抵抗での電圧降下が(7減少する・増加する・変化しない)の で、ベースとエミッタの間 の電位差が(3減少する・増加する・変化しない)。 その結果、増幅率は減少したままでも、ベース 電流が (9 減少する・増加する・変化しない)の で、コレクタ電流 自体はもとに戻る。一方、増幅率 が増加すると逆の手順でコレクタ電流はもとに戻る。このように増幅率の変化を打ち消すようにベ ース電流が変化するので、結果的にコレクタ電流は一定となり、増幅回路の出力が安定する。こ のような(10 負帰還型・正帰還型口開ループ型)の 出力制御を行うと増幅器の出力を安定にするこ とができる。

  • トランジスタの問題

    括 弧内の正しい文言にOを 付けて下さい。 トランジスタを用いた増幅回路では、増幅機能に(1線形性口非線形性ロスイッチング特性)を 持 たせるために適切なバイアス電圧を与える必要がある。図のような(2 反転増幅回路・非反転増 幅回路・電圧電流変換回路・周波数特性回路)に 組み込まれている(3 自己口固定口電流帰還)バ イアス回路には、さらにトランジスタの熱特性による出力の変動を抑える機能がある。この回路で はバイアス電圧は(4一定に保たれている・適宜変動する・切り替えられる)。 熱特性により増幅 率が減少すると、(5ベース・エミッタ・コレクタ)電流が(6減少する・増加する。変化しない)。 そこ で、エミッタ抵抗での電圧降下が(7減少する・増加する・変化しない)の で、ベースとエミッタの間 の電位差が(3減少する・増加する・変化しない)。 その結果、増幅率は減少したままでも、ベース 電流が (9 減少する・増加する・変化しない)の で、コレクタ電流 自体はもとに戻る。一方、増幅率 が増加すると逆の手順でコレクタ電流はもとに戻る。このように増幅率の変化を打ち消すようにベ ース電流が変化するので、結果的にコレクタ電流は一定となり、増幅回路の出力が安定する。こ のような(10 負帰還型・正帰還型口開ループ型)の 出力制御を行うと増幅器の出力を安定にするこ とができる。 同じ質問を以前もしましたが、図を添付し忘れていたので、回答お願いします

  • トランジスタの特性について

    NPN型トランジスタについての質問ですが、トランジスタは増幅作用というのを持っていますが、 これはベースに流れる電流とコレクタ・エミッタ間に流れる電流がトランジスタの内部で 合わさる(合流するため)増幅したように感じるのでしょうか? それから、ベースとエミッタ間にかかる電圧は一定で0.7Vくらい?らしいですが、 それはなぜでしょうか? 最後に、コレクタ・エミッタ間にかかる電圧をあげることによって、電流も多く流れますが、 エミッタ接地電流増幅率も大きくなります。 これはなぜでしょうか? ちなみに、これはコレクタ・エミッタ間にかかる電圧をどんどん上げていって、 ある値を越えてからは電流増幅率は一定の値に収束するのでしょうか?

専門家に質問してみよう