ダーリントン接続回路の基礎
１、ダーリントン接続回路の特徴
ダーリントン接続は、差動増幅器で入力範囲を広げたい場合やあるノードのインピーダンスを上げたい場合などでよく用いられます。実際、これらの特性はベースバイアス電圧が最低2Vbe以上必要という犠牲の上に成り立ちます。ではダーリントン接続回路の特徴を簡単にまとめてみましょう。以下のようなさまざまな使い方があります。
１、ベース電流を極小にしたい
２、出力電流の能力を上げたい
３、あるノードのインピーダンスを上げたい
４、レベルシフトしたい
２、基本回路構成
(a) 形式1 (b) 形式2 (c) 形式3
Fig.1 ダーリントン接続回路とその応用回路
Fig.1(a)にダーリントン接続回路構成例を示します。
基本的な構成から、ダーリントン回路において、Q1のエミッタはQ2のベースにつながる構成です。従って、Q1のエミッタ電流がQ2のベースに流れ込む形になっており、Q1のベース電流がβ倍されたエミッタ電流がQ2のベース電流になります。従ってQ2のコレクタ電流はIc=Ib×β1×β2となり、単品トランジスタで動作させた場合に比べ、約β倍のコレクタ電流を得ることが出来ます。
また、逆に考えるとQ2のコレクタ電流に対してQ1のベース電流は1/β1β2に減少します。この発想で考えるとベース電流を極小に出来るということです。つまり、Q1から見た入力インピーダンスを極大に出来るということです。これはあるノードのインピーダンスを上げ、ゲインを上げたい場合などに使えるということです。
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4、まとめと注意
１、ダーリントン回路は上記便利な特性を得ることができますが、動作させるためには必ず2Vbe以上の電圧が必要です。3Vbe、4Vbeのダーリントン回路にすることも可能です。その場合もVbeの電圧ロスには注意しましょう。
２、Q1のコレクタが十分能力のある電源等につながる場合で、Q1のベース電流が極端に大きく供給できる場合、Q1は大電流を供給してしまう可能性があるため、制限抵抗を入れるか、もしは安全動作領域)に注意する必要があります。回路の中で思わぬ大電流を供給してしまっている場合があります。
ダーリントン回路の場合も、入力インピーダンス、出力インピーダンスなど等価回路を使って各種計算が行なえます。
計算方法は
システムLSIのためのアナログ集積回路設計技術〈上〉
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エミッタ接地回路とは