高電圧増幅器
GSBｺﾝﾃﾞﾝｻによる高電圧増幅器の性能改善
出力段mosFETを2段接続した場合の問題を解決する
GSBｺﾝﾃﾞﾝｻ(ｹﾞｰﾄ・ｿｰｽ ﾌﾞﾘｯｼﾞｺﾝﾃﾞﾝｻ)
の働きを説明します
Fig 31-1
本来、正側のmosFET Q101のｿｰｽ(ｹﾞｰﾄ)と負側のmosFET Q201のｿｰｽ(ｹﾞｰﾄ)間の電位差は、任意の出力電圧に対してほぼ一定な電圧を保ち続けます。
そこで考案されたのが、
ｺﾝﾃﾞﾝｻC152を通して低ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽであるQ101のｿｰｽが高ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ201のｹﾞｰﾄを
同様に、
ｺﾝﾃﾞﾝｻC151を通して低ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ201のｿｰｽが高ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ101のｹﾞｰﾄを
ﾄﾞﾗｲﾌﾞする回路です。
ｺﾝﾃﾞﾝｻC151、C152の容量値は1000pFほどあれば機能します。
ここに使うｺﾝﾃﾞﾝｻは高耐圧品で高価であり、また、一般的に容量値が大きくなればなるほど、耐圧は小さくなります。
そこで、C151、C512は、効果を損なわないぐらいまで容量を抑えた高耐圧ｺﾝﾃﾞﾝｻを選択します。
抵抗R101、R102、R201、R202はFig 21-1回路と同じ高抵抗値5MΩですが、更に大きな10MΩぐらいの抵抗値にすることもできます。
これらの抵抗値を大きくすることは、電力損失を小さく抑えられることは勿論のこと、物理的に小さなｻｲｽﾞにすることが可能になります。
これらの抵抗をﾘｰﾄﾞ品から物理的に小さな面実装品に置き換えられ、他の部品や金属ｹｰｽ間のｽﾄﾚｰ容量を減らし性能劣化を抑えることができます。
そこで考案されたのが、
ｺﾝﾃﾞﾝｻC152を通して低ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽであるQ101のｿｰｽが高ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ201のｹﾞｰﾄを
同様に、
ｺﾝﾃﾞﾝｻC151を通して低ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ201のｿｰｽが高ｲﾝﾋﾟﾀﾞﾝｽであるQ101のｹﾞｰﾄを
ﾄﾞﾗｲﾌﾞする回路です。
ｺﾝﾃﾞﾝｻC151、C152の容量値は1000pFほどあれば機能します。
ここに使うｺﾝﾃﾞﾝｻは高耐圧品で高価であり、また、一般的に容量値が大きくなればなるほど、耐圧は小さくなります。
そこで、C151、C512は、効果を損なわないぐらいまで容量を抑えた高耐圧ｺﾝﾃﾞﾝｻを選択します。
抵抗R101、R102、R201、R202はFig 21-1回路と同じ高抵抗値5MΩですが、更に大きな10MΩぐらいの抵抗値にすることもできます。
これらの抵抗値を大きくすることは、電力損失を小さく抑えられることは勿論のこと、物理的に小さなｻｲｽﾞにすることが可能になります。
これらの抵抗をﾘｰﾄﾞ品から物理的に小さな面実装品に置き換えられ、他の部品や金属ｹｰｽ間のｽﾄﾚｰ容量を減らし性能劣化を抑えることができます。
Fig 31-2
Q101-G：Q101のｹﾞｰﾄ波形 Q201-G：Q201のｹﾞｰﾄ波形
4kHz、±10Vpk正弦波入力に対する±2kVpk出力波形です。
Q101-G、Q201-G 及び出力の位相にズレがなく、周波数が4kHzでも出力波形は歪んでいません。
4kHz、±10Vpk正弦波入力に対する±2kVpk出力波形です。
Q101-G、Q201-G 及び出力の位相にズレがなく、周波数が4kHzでも出力波形は歪んでいません。
Fig 31-3
I151：C151の電流波形 I152：C152の電流波形
4kHz、±10Vpk正弦波入力に対する±2kVpk出力時のC151、C152に流れる電流波形です。
ここにI151、I152の電流の方向は
I151は、Q101のｹﾞｰﾄに流れ込む方向が正
I152は、Q201のｹﾞｰﾄに流れ込む方向が正
です。
I151が増加している半ｻｲｸﾙでI152は減少ｻｲｸﾙであり、逆に、I151が減少している半ｻｲｸﾙのときI152は増加ｻｲｸﾙにあります。
また、電流I151とI152の振幅はほぼ一致しています。
4kHz、±10Vpk正弦波入力に対する±2kVpk出力時のC151、C152に流れる電流波形です。
ここにI151、I152の電流の方向は
I151は、Q101のｹﾞｰﾄに流れ込む方向が正
I152は、Q201のｹﾞｰﾄに流れ込む方向が正
です。
I151が増加している半ｻｲｸﾙでI152は減少ｻｲｸﾙであり、逆に、I151が減少している半ｻｲｸﾙのときI152は増加ｻｲｸﾙにあります。
また、電流I151とI152の振幅はほぼ一致しています。