電子回路について問題です。npnトランジスタ1個、pnpトランジスター1個、抵抗2個を使って正負両方(ただし電流の絶対値は同じでいい)の電流源を作るにはどうしたらいいでしょうか?

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1283609

2026-04-17 22:40

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結論は、±の両電源を用意し、NPNとPNPで同じ構成の定電流回路を上下に1つずつ作って出力端子で合流させる方法になります(電流値は抵抗で決めます)。

理由として、トランジスタ2石と抵抗1本で作る基本の定電流源(エミッタ抵抗で電流を決める方式)を、上側はPNPで「電源から出す電流源」、下側はNPNで「電源へ吸い込む電流源」として対称に置くと、出力端子から見て正方向にも負方向にも同じ大きさの電流を作れます。電流値はだいたい I ≒ 0.6V / R(0.6VはVBEの目安)で決まり、上側も下側も同じRにすれば絶対値を揃えられます。

ただし、トランジスタのVBEや温度で電流がずれるので高精度にはなりません。また「±どちらの電流を流すか」を外部から選ばない限り、同時に2つが働いて打ち消し合う形になりやすいので、実用上は出力端子の接続先(電圧条件)か、制御信号でどちらか一方だけが動くようにする前提が必要です。


追記


結論は、そのつなぎ方だけでは「正負反転のカレントミラー」にはなりません。ベースを全部くっつけても、電流の向きが反転した同じ大きさの電流を安定にコピーする動作条件がそろわないからです。

理由は、カレントミラーは「同じ極性のトランジスタ2個でVBEを一致させ、片方をダイオード接続して基準電流を作り、もう片方にコピーする」ことで成立します。PNP同士ならPNPミラー、NPN同士ならNPNミラーとしては作れますが、PNPのベース電位でNPNを直接駆動しても、NPN側のエミッタ基準が違うので「同じVBEになる点」が自動的に決まりません。結果として、NPN側は飽和したりカットオフになったりして、反転して等しい電流にはなりにくいです。

補足として、正負反転をしたいなら本来は「NPNミラー+PNPミラー」をそれぞれ作って結合するか、抵抗で電圧を作って上下のトランジスタを制御する必要があります。しかし部品がNPN1個、PNP2個、抵抗2個だと、ミラーを2組作る数が足りないので、狙っているような反転ミラーは難しいと考えたほうがいいです。


追記


結論は、(1)+側はPNPで電流源、-側はNPNで電流シンクを1組ずつ作るのが基本で、(2)共有も動きますが基本は左右別々、(3)バイアス用の定電流は数mA程度にするのが無難です。

1. はい。VBEマルチプライヤに流す電流は基本的に一定で良いので、+電源から押し込むPNPの定電流源と、-電源へ吸い込むNPNの定電流シンクを用意します。2石構成にすると電源変動の影響が減りやすいので、PNP2個とNPN2個があるなら各側を少し良く作る方向はありますが、最低限は各側1石+抵抗でも成立します。

2. 共有しても「音声信号そのもの」が流れる場所ではないので大きな問題にならないことは多いです。ただし片チャンネルがクリップしたり保護回路が動いたり、温度や配線の影響でその定電流が揺れると、もう片方のバイアス点にも揺れが回りやすく、クロストークやアイドル電流の微妙な動きの原因になります。安定性優先なら左右別々に用意するのが定石です。

3. 目安は2mAから5mAくらいがよく使われます。小さすぎると、トランジスタの漏れ電流や調整抵抗の接触の影響、ノイズの影響が相対的に大きくなってバイアスが落ち着きにくいです。大きすぎると、定電流源側の損失が増えたり、必要以上に発熱源を作って温度安定が取りにくくなります。決め方としては、VBEマルチプライヤの両端電圧(だいたい2V前後から数V)に対して、流したい電流Iを決め、抵抗合計がだいたい R合計=V/I になるように選び、さらに定電流源トランジスタの損失が (電源電圧差)×I で無理のない範囲に収まるかを確認すると良いです。

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