トランジスタとロジックＩＣの接続について

質問

発振回路を作っています。

トランジスタにてアンプしてから、バッファに入力して矩形波で出力しようと考えていたところ、どうもうまく動作してくれません。

正確には、エミッタフォロアの出力をコンデンサでＤＣカットして、バッファの電源電圧の中心にバイアスをかけて動作させようとしています。

しかし、バッファを接続すると、エミッタフォロアの出力レベルがダウンし、波形もひずんでしまいます。

何が問題なんでしょうか？

何か対策があれば、教えていただきたいと思っております。

よろしくお願いいたします。

回答No.7

tadys · ベストアンサー

使用した部品の値や型名が分からないと適切な答えは出てきませんよ。
情報は隠さずに書いてください。
バッファがシュミットトリガタイプで無い場合、中間電圧にバイアスをすると貫通電流が流れて消費電力が増大します。場合によってはバッファが壊れます。

エミッタフォロアの出力と負荷をコンデンサでつないだときにはよく起こる現象です。
トランジスタがNPNだとして、入力がHiになる時はエミッタから電流が流れ出してコンデンサを充電するので負荷に信号が伝わります。
入力がLowになる時はエミッタ抵抗を通してコンデンサを放電するのでエミッタ抵抗が十分小さくないと放電が間に合わず
エミッタが逆バイアスとなる為信号が伝わりません。

エミッタ抵抗を小さくすることで対策できますが消費電力が増えるしエミッタフォロアの入力抵抗も下がるので賢い方法とはいえません。
NPNとPNPのトランジスタを使ってコンプリメンタルなエミッタフォロアにすればいいのですが部品が増えるので感心しません。

エミッタフォロアは電圧増幅率が１以下なのでバッファのインピーダンスが高ければそもそもエミッタフォロアはいらないのではないですか。
どうしてもエミッタフォロアが必要だと言うのならエミッタフォロアとバッファは直結にしてエミッタフォロアのベース側にコンデンサを入れるのが良いでしょう。

お礼

何とか動作しました！

本当にありがとうございました。

補足

ありがとうござます。

トランジスタは、ＮＥＣ製の2SC4226を使用しております。
バッファは下記の通り、東芝製Dual Schmitt Buffer のTC7PA17FUを使用しております。

参考にさせていただき、回路を見直したいと思います。

本当にありがとうございました。

回答No.8

saru_1234

#2,3,4 です.

もう回答を求めてないなら締め切ってください。

「締め切ってない」状態のままだと

#7 さんのようにせっかく回答してくださったのに
「無駄な」苦労で終わらせる結果になります。

正直、後の方の回答は、その前のすべてに目を通すようにしてますが
それでも見落としは出てしまうのです。

善意を無駄にさせるような行為は避けてもらいたいものです。

補足

すみません。

週末パソコンを開けない状態だったので、回答が遅れました。
質問に答えないまま締め切ってしまうのもなんだか失礼に思い、そのままにしてしまいました。

本日中に締め切らせていただきますのでご了承ください。

回答No.6

guide_man

一点、バッファの型名を教えてください。

お礼

すみません。

回答を待つ前に、なんとか動作させることができました。

ありがとうございました。

補足

回答が遅れまして、申し訳ございませんでした。

バッファの型名は下記の通りです。
TC7PA17FU
東芝製、Dual Schmitt Buffer になります。

回答No.5

a-saitoh

そもそも「電源電圧の中心にバイアスをかけ」はだめでしょう。
バッファの閾値電圧を上下の電圧が必要なのだと思います。
また、DCカットするのではなく、レベルシフトと上下カット(負電圧とVcc以上をカット)を行ってバッファに与えるというように考え方を変えてはどうですか。

発振回路の１Vというのが　0V-1Vなのか、3Vを中心に1Vp-pなのかわかりませんが、、。

案1。発振波形にノイズが特に載っていなくてシュミットトリガ動作が不要なら、エミッタ接地の1トランジスタで、反転スイッチング回路を造ってしまう。エミッタフォロア回路は取り払う

発振回路--抵抗--ダイオード--　ベース
エミッタはGNDに直結、コレクタは数100ΩでVccに接続。
ダイオードは発振回路の出力電圧によって0個～数個直列で調整する必要があります。

案2　回路構成を変える
発振回路　--抵抗網で電圧加減算--エミッタフォロア--バッファIC

エミッタフォロアの電源をVccにしておけば、出力はGND以下にもVcc以上にもなりませんからエミッタフォロアとバッファICは直結で良いはず。エミッタとGNDの間の抵抗は150Ωより大きくても良いような気はしますが、、、、。

お礼

何とか動作しました！

本当にありがとうございました。

補足

ご回答ありがとうございます。

発振回路の出力レベルは1Vp-p程度です（バッファをつないでいなければ）。
また、エミッタ抵抗150Ωというのは、ある程度電流を流さないと安定しなかったからなんです。

案１、試してみましたが、うまくいかなかったので、全面的に回路構成を変える検討をしてみようと思います。

本当にありがとうございました。

回答No.4

guide_man

エミッタに接続している抵抗値は何オームですか？

補足

ありがとうございます。

エミッタ対ＧＮＤに接続している抵抗は150Ωです。
電源電圧が3.3V、動作点が半分の1.65Vとなるようにしているので、10mA程度電流を流しています。

回答No.3

saru_1234

#2 です.

> 最初はアンプしたコレクタ出力をＤＣカットして、バイアスかけていたんですが、
> うまくいかず、出力インピーダンスの影響がないようにエミッタフォロアを一段入れていみたわけなんです。

最初の質問文ではこうは理解できませんでした.

> トランジスタにてアンプしてから、バッファに入力して矩形波で出力しようと考えていたところ、
> うもうまく動作してくれません。

と

> 確には、エミッタフォロアの出力をコンデンサでＤＣカットして、
> ッファの電源電圧の中心にバイアスをかけて動作させようとしています。

が既に同一の状態、だと思ってましたが、違ったのですね。

私の頭はとても付いていけません。状況把握さえできません。

> 文章だけで説明するのは難しいですね。

そのようです.

確認の為の逆質問にも正確に答えて頂いてないし。
図を参照する方法を採られてる質問者の方もいらっしゃいますから、
回路図を掲げた上で質問されることを強くお勧めします。

補足

ごもっともです・・・。
回路図がなしに質問したのが間違いでした。

大変失礼いたしました。

回答No.2

saru_1234

あまり詳しくないですが.

> 電源電圧の中心にバイアスをかけて

とは,「ロジックＩＣの電源の1/2の電圧に」ということですよね？

> エミッタフォロアの出力レベルがダウンし

とは,トランジスタの端子でですか？ＤＣカット後ですか？

ロジックＩＣに入る信号は、ロジックＩＣのGND～電源電圧範囲を
越えていませんか？

ロジックＩＣ(最近はほとんどCMOSでしょう)の入力端子内部には
保護ダイオードが構成されていて,
範囲を超える電圧はダイオードを通じてGNDまたは
電源に逃がすので比較的大きな電流を食われます.
従ってＤＣカット後は特に波形を崩す原因になると
思われます.

また、波形が崩れる件とは関係ありませんが、
CMOSロジックＩＣとはいっても
入力スレッショルドが1/2 Vcc でないものもあるので
ご注意下さい.

トランジスタの出力電圧範囲がわかりませんが、
うまくすればトランジスタの出力を直接ロジックＩＣに
繋ぐことも可能です.
この場合，ロジックＩＣの入力電流は大きくないので、
エミッタフォロアの(即ち電流増幅させている)トランジスタは
不要だと思いますが？

補足

ご回答、ありがとうございます。

トランジスタの出力は１Ｖ程度です。
なので、ロジックＩＣの入力電圧範囲は超えていません。

最初はアンプしたコレクタ出力をＤＣカットして、バイアスかけていたんですが、うまくいかず、出力インピーダンスの影響がないようにエミッタフォロアを一段入れていみたわけなんです。

もう少し、悩んでみます。

ありがとうございました。

回答No.1

a-saitoh

回路図も無しで文章だけでは何とも言えません。
もしかすると「エミッタフォロア」のつもりの回路が実はそうじゃなかったとか、バッファの入力と出力を逆に繋いでるとか、どこか電源を接続し忘れているとか、ありとあらゆる原因が考えられます。

補足

本当に、文章だけで説明するのは難しいですね。

エミッタフォロアは、エミッタフォロアになっているはずです。単純ですし・・・。

バッファ接続しなければ、ちゃんと波形出ています。

バッファについては、べつの信号を入力すればちゃんと動作しているので、回路に問題はないとおもっているんですが・・・。

ご回答、ありがとうございました。