2022年02月17日
カテゴリー:アナログ,技術情報

エミッタフォロア(その1)

今回は「エミッタフォロア(その1)」です。

エミッタフォロアは、別名コレクタ接地回路とも言います。これはコレクタ電圧が動かない(つまり接地している)からそう呼びます。他にベース接地やエミッタ接地と言った物がありますが、その話は別の機会にするとして、今回はこのエミッタフォロアについて話してみます。英語で書くとemitter follower、直訳は"エミッタが従う"で、動作をそのまま名前にしています。

エミッタは誰に従うかと言うとベースです。ベース電圧が上がるとエミッタも上がり、下がると下がるのでこの回路はバッファとして使うことが一般的です。

map1.jpg

上の図で、出力電圧は

出力電圧(VE)=入力電圧(VB- ベースエミッタ間電圧(0.7V)

とラフに書けます。ベースエミッタ間電圧は電流や温度で変わりますが、大きな変化はしないのでほぼ固定電圧がオフセットとして入っていると思えば、理解は簡単になります。

(エミッタ電流が減ってくると様子が変わりますので、ここでは十分なエミッタ電流が流れているとして下さい)

入力側は少ないベース電流(Ib)しか流れませんからインピーダンスが高いです。その反面、出力側のエミッタ電流(Ie)はIe=(1+β)×Ibとなり、大電流がながれてインピーダンスは低くなります。

センサー等の敏感なデバイスをそっと触り、その電圧を50Ωの測定器や負荷が複数並列に繋がったインピーダンスの低い回路に入力する時に使います。(オシロスコープにつなげて使うFETプローブは、FETを使ったソースフォロアになっている事が多いです)。

この便利なエミッタフォロアは、ときどきピーキングを出して(時には発振して)僕らの頭を悩ませてくれます。

特に負荷が容量性(コンデンサがついている)の時は危険度が増します。

map2.JPG

上の図は、エミッタフォロアの周波数特性をSimulationしたものですが、負荷容量を変えるとピーキングが発生します。

コンデンサは負荷に1つしかないのに不思議な感じがします。が、トランジスタの中のコンデンサが効いているのです。

それでは、最も簡単な等価モデル(下図)でその仕組みを説明してみます。

map3.JPG

ベース電圧VBとエミッタ電圧VE、ベースの内部電圧VB2の関係は、以下の関係式になります。

siki1.JPG

ここで、記号"//"は並列を意味し、Zbe=Cbe//Rbeとします。

コレクタ電流(Ic)は、電圧依存電流源G1の利得をGmとすると

siki2.JPG

で表せます。ベース電流Ib

siki3.JPG

となります。エミッタ電流(Ie)とエミッタ電圧(VE)は以下の関係にあります。

siki4.JPG

Ib,Ie,Icを消して、VEVBについて整理して見ると、

siki5.JPG

結構大変そう()

siki6.JPG

となります(汗、汗)

分母にZbe×ZLがあると言う事は、複素数のjω同士の掛け算があると言う事なので、分母<分子となる事を意味します。つまり、VEVBとなる場合(ピーキング)があると言う事です。。。すみません、納得できないと思いますm(_ _)m

ここから先は、ちょっと面倒な計算をしないといけないので、次回「エミッタフォロア(その2)」で説明したいと思います。ではまた。

(美斉津)