ミュート用トランジスタって

オーディオ機器の信号の出力部にはポップノイズを低減するためにトランジスタを使ってミュートすることがあります。　高級機ではリレーを使うのですが、やはりコストが問題ですし、接点不良もおきます。

ライン出力端子やヘッドホン出力端子ですと、ミュート用トランジスタ（以降ミュートTR）で気になるポップノイズを落とすことが出来ます。

別にミュートTRではなくてもVsat の小さいトランジスタであれば良さそうなものですが、何が違うのでしょうか？

　

これが、東芝の2SC2878というミュートTRのデータシートです。

　

Vsatが特別に小さいわけでもありません（笑

リバースhFEが高いとも書いてありますが、一番特徴的なのは Veboの高さです。

通常のトランジスタだと5V程度の表記になっていて、実際にそれ以上の電圧を加えると大体7～10V程度でブレークダウンしてしまいます。

Veboとは、電圧をエミッタからベース側へかけたときの耐圧です。　つまりVbeの逆耐圧がどの程度あるのかを表しています。

Veboが高いというのがどういう意味があるのか説明する前にこんな回路でミュートを考えてみましょう。

信号に直列に入っている抵抗とVsat（というかON抵抗）の比率で信号が減衰します。
一見、これで良さそうに見えますが、ミュート回路としては不完全です。

いや、ミュートはするんです。　しかし、通常の信号の方に悪影響が出てしまいます。

デジタル機器からの出力は最大で2Vrmsほどあります。　信号のピーク値は1.41倍の2.8Vになります。　ミュートを掛けていない時には、信号がマイナス側にも振れるのですが、上の回路図だと-0.6V以下でベースからコレクタへと電流が流れてしまいます。NPNですから、ね。

ベースが0Vで、コレクタが-0.6Vでダイオードと同じで電流が流れ始めます。　電流が流れ始めるとそこで電圧リミッタとなり、音声は歪んでしまいます。

こうすると信号がマイナス側へ振れてもトランジスタがが不用意にONしなくなります。
回路図では都合上±１０Vと書いていますが、オペアンプで使用している電圧の±12Vや±15Vで問題ありません。

さて。　ここでお気付きの方は、かなり鋭いです。

この回路、エミッタ-ベース電圧が5Vを超えているので普通のトランジスタですとブレークダウンしてしまいます。　やっとVeboが高いミュート用TRの意味が出てきました。

でも、まだツメが甘いです。　さらに一歩進めます。　

実は、エミッタをＧＮＤに接続せず、コレクタをＧＮＤに接続した方が良いのです。　

　

これは不思議ですね。　私も疑っていました。　ベース電流がエミッタ側へ流れて信号へＤＣが乗ってしまうのではと。　結局NPNトランジスタですので、ベースから見てエミッタもコレクタも同様にPN接合ですから、電流はベースからコレクタへと流れます。

　

トランジスタの内部構造にはあまり詳しくないのですが、ベース・エミッタ間よりベース・コレクタ間の方が面積が広く、エミッタをＧＮＤへ接続しているよりコレクタをＧＮＤへ接続している方がON抵抗が少なくなりミュートするには都合がよいらしいです。　ベース電流の漏れによるオフセット電圧の発生が低くなるらしいです。　

また、ベース電流の流しすぎは信号側へオフセットを増大させてしまうため、ON抵抗（ミュート減衰量）とのバランスを取らなければなりません。　ベース電流は、0.1～2mA程度にしておくのが無難なようです。　

ベース駆動はロジックから直接行なうとONの瞬間、OFFの瞬間の鋭い波形が信号へと漏れて「パチっ」と聞えてしまいますので、適当にコンデンサでなまらせてあげます。　こちらはミュートタイミング（応答速度）とのバランス取りが必要になってきます。

ミュートTRではリバースhFEが高く作られていて、リバース使用しても十分に少ないベース電流で低いON抵抗が得られるように作られています。　　

ミュート用トランジスタって通常のトランジスタと違う側面があって面白いです。