定電流負荷の動作点の妙

アイドリング時において、Q3のICはひたすら1ｍAの定電流を流しています。この時、左図のようにRLを介してコレクタにVLを繋ぎました。RLの値はまあ1ｋΩ程度にしておきましょう。さてどうなるか。1ｍAの定電流はQ2、Q3を流れるだけでRLには流れないので、Q3のVCはVLと同電圧になります。VL=5VならQ3のVC=5V、VL=7VならVC=7V、VL=3VならVC=3Vです。定電流負荷の動作点はこのように外部から定められます。

ここでVL=VC=7Vとして、Q3のベースに信号電圧を入力してみましょう。

ベースにプラス電圧が入力されたとき、Q3のICの増加電流が2ｍAとすると、その増加分はすべてRL（1ｋΩ）から供給されQ3のIC=3ｍA、VC=5Vとなります。Q2のICはもちろん1ｍAです。ベースにマイナス電圧が入力されたとき、Q3のICの減少電流が0.3ｍAとすると、その減少分はすべてRL（1ｋΩ）に流れQ3のIC=0.7mA、VC=7.3Vとなります。Q2のICはもちろん1ｍAです。

どうです？電流の動きが見えましたか？そして実際には右図のように2段目（Q4）を接続して非常に大きなゲインを得、またQ4のコレクタ電位を-15Vにとれば出力電圧が+15V～-15Vの範囲でスイングすることになります。回路を見やすくするためにQ4のコレクタ負荷を抵抗RCにしましたが、初段でせっかく無限大のゲインを確保したのに、2段目のゲインはRC/100でしかありません。これでは意味がありませんので、Q4の負荷も必ず定電流負荷にするのです。

しかし、ゲインが無限大の増幅回路などどうやって使うんだ？使いようが無いんじゃない？と思われますよね。しかし、この回路が実はオペアンプの内部に使われていて、それ故、オペアンプはあのように裸ゲインが大きく（110～120dB）、高速に動作するのです。つまり、ここにオペアンプの核心部があると言えるでしょう。もう少し言葉を添えると、ゲインが無限大の増幅器は負帰還（ネガティブフィードバック）によって、目的のゲインを得るのです。（反転増幅回路、非反転増幅回路、等）

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