回路の機能
-
負荷抵抗の値や電源電圧が変化しても負荷に対し一定の電流を流し続ける回路です。
いわゆる定電流源です。
(負荷抵抗や電源電圧の変化に対して、定電流源として動作可能な範囲があります。)
定電流源は内部インピーダンスが大きい (理想的には無限大)ので、
高抵抗の代わりに使われることもあります。
回路図
回路の動作
-
直流負帰還回路の一種と思われ、回路規模の割には解析が難しく感じられます。
まずRB経由でトランジスタTr1のベースに電流(IB1)が流れるので
Tr1のコレクタからエミッタに電流(IE1)が流れます。
コレクタ電流は負荷に流れる電流(IL)そのものです。
そして電流増幅率(hFE)が大きければ、IL ≒ IE1 が成り立ちます。
また、IE1はREの両端に電圧VBE2を発生させます。
電圧VBE2の値が0.6〜0.7[V]に達するとトランジスタTr2の
ベース電流(IB2)が流れます。このためTr2のコレクタから エミッタに電流(IC2)が
流れ始めます。IC2が流れ始めるとTr1のベース電流(IB1)が減少するので
エミッタ電流(IE1)が減少します。以下、
VBE2が減少 → Tr2のベース電流(IB2)が減少 → IC2が減少 → IB1が増加 → エミッタ電流IE1が増加 → VBE2が増加
と動作がループして、ある電流値でバランスします。
このため、ILが一定となります。
やや説明が重複しますが、一定電流が流れている状態で、
何だかの理由で負荷電流(IL)が増加した場合は、
下図のような負帰還動作により、ILは一定に保たれます。
本回路の定性的な動作は以上なのですが、問題は、
各部の電流がバランスする点がどこになるかです。
Tr2が能動状態になるためにはVBE2が0.6〜0.7[V]になる
必要があります。また、IB2＜IE1の関係があります。よって
VBE2 ≒ RE * IE1
となります。またIL ≒ IE1なので
IL ≒ VBE2 / RE = 一定
となり、負荷(ZL)に対して一定の電流(IL)を流すことが出来ます。
この回路はILの式にVBEが入っていますが、 VBEは温度の影響を受け易いので
温度変化に対する安定度はよくないでしょう。
参考文献
- CQ出版社、CQ connect−感度の低いVBE基準の定電流源 https://cc.cqpub.co.jp/system/contents/3612/