カスコードブートストラップの利点と欠点

アンプの差動回路によく用いられるカスコードブートストラップに欠点はあるのでしょうか？

そもそも、どういう効能があるのか、見ていきましょう。　　

　

回路例です。　　JFETの差動の上側のNPNトランジスタ２つがカスコードブートストラップと呼ばれる回路です。

カスコードブートストラップは、ドレイン－ソース間を一定の電圧に保ち、トランジスタ（FET）の動作点を完全に固定するので、信号増幅のノンリニア成分が出にくく、歪の発生が抑えられます。また、ゲート－ドレイン間の電圧が殆ど変化しないため、ミラー効果による高域減衰を防ぐ事ができます。　

JFETの場合、ドレイン－ソース間電圧（VDS）が高くなるとゲートリーク電流（IGSX）が急激に増えていく特性があるので、VDSを低く（10V以下）して、ゲートリークを減らす意味もあります。　　

この特性は2SK170のものです。 ２VほどVDSがあがると、一桁近くIGSXが増えているのが分かると思います。　

特にＤＣアンプにする場合は、ゲートリーク電流でＤＣオフセットを発生させてしてしまうので重要なポイントです。　

まとめると、

■カスコードブートストラップの利点

１．ミラー効果による高域減衰を防ぐ

２．トランジスタ（FET）の動作点を固定して歪の発生を減らす

３．JFETの場合、VDSを10V以下に制限してゲートリーク電流の増大を防ぐ

しかし、どのような回路にも欠点が存在します。　

■カスコードブートストラップの欠点　

１．共通エミッタ（共通ソース）に信号以外の電流を加えてしまう。　
　　（上図のR3からツェナーダイオードに流れた電流）

２．カスコードの定電圧回路が発生するノイズが加わる。　

３．カスコード回路へ電源リップルが入り込む。　
　　（上図のR3を伝わってくる）　

４．信号が通過するトランジスタの数が増える。　

５．部品が増えたことによる基板パターンの圧迫。　

実は、初段にカスコードブートストラップを使って、ミラー効果による高域減衰を防ぐと言っても、さほど効果を発揮できていません。　

非反転増幅でＮＦＢを多量にかけた差動回路のコレクタ電圧（ドレイン電圧）は、カスコード回路を入れなくても、実はあまり振幅していないのです。　カスコードブートストラップを入れて特性を良くしたいなら、２段目の方が効果がでます。（ただし、ブートストラップの電圧分、出力振幅が減ります。）　

つまり、利点２と３を得るために、欠点１～５を許容する必要がでてきます。　回路の工夫により、欠点のいくつかは低減させることが出来ますが、完全にゼロにはなりません。　カスコード回路を入れなければ、こういった影響はゼロになります。　

これら欠点に対して、VFA-01でどのような対応をしたのかは、また後日。　

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