シリコン回路の説明
カレントミラー回路 バンドギャップ回路 定電流回路 発振回路 バイアス回路
1.カレントミラー回路
 電流ミラー回路の例を、下図に挙げてみました。
名前の示す通りに電流を折り返す回路で、図1はよく使われている回路ですが、ベース電流分の誤差を生じます。図2はトランジスタを一個追加してベース電流の影響を少なくしたタイプで多出力のミラー回路でよく使われるものです。
図3,図4は、ウイルソン・カレントミラーと言われるタイプでベース電流やアーリー電圧の影響をなくした回路です。図4は更にダイオード接続と対のトランジスタのコレクタ電圧を同電位にしてIin=Ioutを実現したタイプとなります。     (温特も含めて改善されます)
どこまでのミラー特性を必要とするかで使い分けます。
 MOSトランジスターの場合は、ベース電流の影響がないためシンプルな回路で充分な特性を実現できます。(図5) 図6はカスケードカレントミラー回路と呼ばれていて、バイポーラタイプ同様にアーリー電圧の影響を対策したものとなっています。
 この回路は、バーポーラに比べて動作電圧が高いため低電圧動作用には図7の回路が採用されています。
2.バンドギャップ回路  
 バンドギャップは、ツェナーダイオードと同じように基準電圧として色々なICに内蔵されています。ツェナーの場合は6Vほどの電圧で低電圧動作の回路では使用できません。
ペアー特性が必要なためディスクリートで構成することはできませんが、性能を実現する為の重要な回路です。
 
     If=Is exp(Vf/Vt)
     Vt=K×T/q=26mV
 :27℃の時の熱電圧
 電流比が10倍なら59.2mVとなり、電流比が2倍なら17.8mVとなります。
掲載した回路例は、同じ電流ですが片方のトランジスタを2個パラにして1個あたりの電流を半分にしています。
抵抗R2とR3の比により出力電圧をシリコンのバンドギャップ電圧(1.25V)に決めてあげれば温度係数の小さい安定したリファレンス電圧を作ることが出来ます。(Vbeの温特とR3に生じる電圧の温特がキャンセルされように動きます。)
3.定電流回路  
 この回路は、定電流を作る回路としてICにもよく使われているものです。
オペアンプを利用して出力のトランジスタのエミッタからフィードバックをさせることにより入力の基準電圧と同電位になるように動きます。
基準電圧を出力のエミッタ⇔グランド間の抵抗で割ってやった電流を出力させることが出来ます。
4.発振回路  
  ウィーンブリッジ発振回路
 CRによるバンドパスフィルターを利用した正弦波発振回路。
増幅度が高いと歪みが多くなり増幅度が低いと発振しなくなるので、増幅度を自動調整する回路を設けて使われます。オーディオ用低歪率発信器として測定用信号源として使われています。
  位相型発振回路
 CR回路による位相の変化を利用して発振回路を構成したものです。
1段あたりの位相変化は90゚以下のため180゚の位相変化をさせるのに3段以上のCR回路を設ける必要があります。
真空管式ギターアンプにも使われていました。
  水晶発振回路
 
 上左図の回路は一般的なコルピッツ発振回路です。右の回路は、水晶に直列にコンデンサーを入れることにより電源変動や温度変化に対して安定な動作をするクラップ回路と呼ばれるものです。
さらに、エミッタから出力をとらずにベースからとることによりきれいな発振波形を得ることができます。2段目にバッファかアンプをもうけて出力負荷の影響を少なくさせています。
デジタルオーディオ用の発振器にトランジスタは、2SC2570(廃番)を使用しできるだけ低ノイズの回路にします。当然、電源回路のローノイズ化も必要になります。
  2012/12/22 UP
5.バイアス回路  
 バイポーラオペアンプの場合、初段の入力にはベース電流が流れるために50nA〜数百nAのバイアス電流が必要とまります。
入力インピーダンスを高くするためには問題が起こる場合もあります。
 普通は、FET入力やMOS_FETタイプを使用すれば解決できますが、バイポーラでも左のような内部でベース電流分のバイアス電流を供給してあげる方法があります。
この回路により入力電流は、ほぼ0nAとなります。
 
   

M.I.の趣味の部屋