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2012年9月12日 (水)

エミッタフォロアの発振原理

エミフォロ回路は、出力インピーダンスが低く、オーディオ回路では出力段によく使われます。

回路としてはコレクタ接地です。  入力インピーダンスが高く、入力と出力は同相のため、出力が入力側へ飛び込むと正帰還がかかるような状態になり簡単に発振し始めます。

コルピッツ発振回路で検索しますと、発振回路の回路図が沢山ヒットします。

 

Colpitts

  
     典型的なコルピッツ発振回路(水晶発振器) 

 

この水晶はLC共振回路と考えてください。 
単純にコイル(インダクタ)に置き換えると基本的なコルピッツ回路になります。

まず注目して欲しいのはベース-エミッタ間のコンデンサ(C1)。 隣合うような配線にすると10mm程度並走させただけで数pFくらいは線間容量が発生します。 また、トランジスタの内部にもCibという容量が存在しています。 そして、ベース側の配線が長いとインダクタ成分(XTAL=L1としましょう)も発生します。

ダーリントンでは、前段のエミッタ出力がインダクタンス成分を持っていますので配線が短くても危険要因があります。

そこに出力側に容量性負荷(C2)が加わると。。。  まさにコルピッツ発振回路そのものです。

エミッタフォロア回路がC負荷に弱いとされる所以はここにあります。  

 

L1とC1、C2、C3の直列共振回路を形成して発振周波数が決定されます。
このような微小インダクタと微小ベース-エミッタ間容量の組み合わせでは100MHzオシロでは波形が見えないくらいの周波数で発振します。

絶対にベースまでの配線とエミッタからの出力配線は並走させてはいけません。
ベース抵抗を入れると入力側のインダクタンスがダンピングされてQ値が下がり、発振しにくくなります。

以上の理由により出力には容量性負荷をかけたくないですが、スピーカやヘッドホンにはそれなりに容量があります。
実測データは持っていませんが、500~5000pFくらいの容量負荷でも発振しないようにアンプを作る必要があると思います。 

 

※)細めのシールド線で1mくらい配線すると200pFから300pFくらいの容量が発生していました。

 

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