手探り トランジスタの増幅回路 ③ 自己バイアス

 自己バイアス回路は、固定バイアス回路に比べて安定度が増しています。

 hFEの変動をフィードバックしてバイアス電流Ibを調整するので、動作中に温度が変化してhFEが変動してもコレクタ電流の変化は少ないです。また、たくさんの製品を作るとき、hFEが異なると固定バイアス回路ではその製品ごとに抵抗の調整が必要ですが、ある程度は同じ抵抗でもよい場合があります。

 温度が上がってコレクタ電流が増えるとコレクタ電圧が下がるので、自動的にバイアスを調節できます。

 次の回路で実験します。

●自己バイアス①

 コレクタの電圧Voを電源の半分である2.5Vになるように、VR1を調整しました。

 入力信号は200mVp-pです。上の黄色が入力信号、下の青色が出力信号です。VR1の両端の電圧を測っています。電源を切ってVR1の抵抗値を測ると4.5kΩだったので、I=E/Rで電流は40/4.5k=9mA流れています。

 入力信号を300mVp-pにしました。

 入力信号を400mVp-pにしました。出力電流はほとんど増えないです。

●自己バイアス②

 VR1を回して、200mVp-pの時に正弦波に近い波形になる点に固定しました。あとで測ると、1.2kΩでした。コレクタ電圧は3.3Vでした。

 入力信号を300mVp-pにしました。ひずんできました。

 入力信号を400mVp-pにしました。

●自己バイアス③

 ベース電流を減少させる目的でR2を470k~2MΩに変更しました。しかし、ひずみのない正弦波の出力は、得られませんでした。

●自己バイアス④

 逆にベースに入るR2を220kΩにし、VR1を回して、ひずみのない波形を出しました。入力信号は200mVp-pです。

 VR1は780Ω、コレクタ電圧は2.75Vでした。

 30Vほどの振幅があるので、電流に換算すると、4mAほどの電流が流れています。

 入力信号を300mVp-pにしました。ひずんできました。

 入力信号を400mVp-pにしました。

 場当たり的にパラメタを変更して、そこそこ歪みの少ない増幅を得るのがむずかしいです。数式を解いて、メーカのデータシートから、適切な設計をしたうえで、抵抗値を追い込んでいけば、良いのかもしれません。

 出力信号のひずみが入力信号をひずましているので、帰還が悪い方向でかかっています。扱いやすい回路ではないようです。