高電圧増幅器

GBｺﾝﾃﾞﾝｻによる高電圧増幅器の性能改善 その1(2段接続)

出力段mosFETを2段接続した場合の問題を解決する
　GBｺﾝﾃﾞﾝｻ (ｹﾞｰﾄ ﾌﾞﾘｯｼﾞｺﾝﾃﾞﾝｻ)
の働きを説明します

Fig 31-1の回路でC151とC152の電流は等しく、その増減方向が互いに逆の関係にあります。
そこでFig 31-1を更に進化させたものが
　　Q101のｹﾞｰﾄとQ201のｹﾞｰﾄがC150を介してお互いにﾄﾞﾗｲﾌﾞし合う回路です。
　
　
　

　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。
　
　
　

　　I150：C150の電流波形

4kHz、±10Vpk正弦波入力に対する±2kVpk出力時のC150に流れる電流波形です。
　ここにI150の電流の方向は
　　Q101のｹﾞｰﾄに流れ込む方向が正
　です。
I150の正の半ｻｲｸﾙではQ101のｹﾞｰﾄが必要とする電荷をC150から供給を受け、負の半ｻｲｸﾙでは不要になった電荷をC150に戻しています。
Q201のｹﾞｰﾄは、I150の正の半ｻｲｸﾙ、負の半ｻｲｸﾙでの電荷が、Q101のｹﾞｰﾄのときとはまったく逆向きの流れとなります。
この電流波形I150は、Fig 31-3の電流波形I151と一致し、出力波形とは90°の位相差があります。
出力が-2kVから+2kVに到達するまでの間はI150の正方向の電流によってQ101のｹﾞｰﾄに電荷をﾁｬｰｼﾞし続け、ｹﾞｰﾄ-ｿｰｽ間電圧を上げますが
出力がﾋﾟｰｸの+2kVに達すると、Q101のｹﾞｰﾄに電荷をこれ以上ﾁｬｰｼﾞする必要がなくなるので、そのﾎﾟｲﾝﾄで電流I150は0となっています。
出力が+2kVから-2kVに到達するまでの間は電流や電圧の関係が逆になります。
また、I150の電流とQ201の関係も同様です。
Q101、Q201のｹﾞｰﾄをﾄﾞﾗｲﾌﾞしている電流I150は、ｺﾝﾃﾞﾝｻC150を充放電しているだけなので損失とはなりません(0ではないが)。
従って、極めて効率的にｹﾞｰﾄを高速ﾄﾞﾗｲﾌﾞ出来ていることになります。