エミッタフォロワ（コレクタ接地）回路にも、いろいろな種類があります
これらは、重たい負荷（小さなRL)に、いかにして対応するか
色々工夫が凝らされた「改良版」、いわば派生種です
エミッタフォロア(コレクタ接地)回路の基本は、こちらに書きました
トランジスタ増幅回路の基本「エミッタ接地回路」は、こちらです
抵抗負荷（Reあり）のエミッタフォロワ
まずは、エミッタフォロワ回路の基本形です
負荷が「あまり重くない」場合や「出力振幅が小さい」場合よく使われます
実は、「抵抗負荷」のエミッタフォロワ回路は
「ちょっとした欠点」を抱えています
負荷が重く（小さく）なると、出力がクリップする
抵抗負荷のエミッタフォロワ回路では、
負荷が重くなると、出力の片側が「クリップ」してしまうのです
NPN型トランジスタでは、下側（マイナス側）
PNP型トランジスタでは、上側（プラス側）
がクリップします
なぜ出力が「クリップ」するのか？
両電源の方が理解しやすいので、こちらの回路で考えます
この回路に2.5V入力すると「下側」がクリップします
なぜか？考えてみましょう
出力がプラス側に振れる場合
トランジスタは、Vce≒０になりますので
プラス側は（+7.5V）近くまでOKです
（正確には、飽和電圧があるので、電源電圧までは振れませんが）
出力がマイナス側に振れる場合
マイナス側では、トランジスタがOFFになった場合が「最大の変化量」です
そして、トランジスタがOFFになった時は、下図の回路と同じです
この時、出力電圧は、-7.5VをRL(200Ω)とRe（500Ω）で分圧した
RL(200Ω）両端の電圧です
つまりマイナス側は・・・
-7.5Vｘ（200/（200+500））≒-2.14V
までしか変化できないことが判ります
抵抗Reを負荷にした「エミッタフォロワ」はこのようにも考えられます
15mAの「電流源」に「ReとRLが並列」に接続されている
電流源は「出力＝０V」時の「エミッタ電流」です
出力＝０Vの時、RL両端の電圧は０VですからRLは無い事と同じです
つまり、「電流源＝アイドル電流」になります
500//200≒142.86Ωですから
-15ｍAｘ142.86Ω≒ -2.14V
同じ答えが導かれます
定電流源の等価回路を使えば、単電源の「エミッタフォロワ」でも容易に計算可能です
単電源の回路で計算してみます
出力＝０V時のエミッタ電流（Ie）は
6.6V/500Ω＝13.2ｍA
負荷とReの並列和＝143Ω
13.2mAｘ143Ω≒1.89V
クリップをなくすには
エミッタフォロワ回路のクリップをなくすには
①アイドル電流を増やす
②Reの代わりに「定電流回路」を使う
③逆極性のトランジスタで駆動する（プッシュプル・エミッタフォロワ）
などの方法が考えられます
①アイドル電流を増やす
等価回路から、アイドル電流を増やせば「重い負荷」でもクリップが減ることが判ります
「じゃあ、アイドル電流を増やせばいいじゃない」という
いかにも「単純かつ力業」な方法です
Reの値を減らすか、Veを増やすことで、アイドル電流を増やします
左は、Reを250Ωにして、アイドル電流を2倍（26mA）にしました
確かに2.5Vまで、きれいに増幅できています
アイドル電流を増やすことは、最も簡単な方法ですが
- トランジスタの発熱
- トランジスタの最大電流
- ｈfeの直線性
- など・・・
簡単ではありますが、力業ゆえに、いろいろ別の問題も多いです
②定電流回路を負荷にする
エミッタ抵抗（Re）を「定電流回路」にする方法もあります
これは、ほぼ同じ電流（13.3ｍA）の定電流回路でReを置換えた回路です
シュミュレーションしてみると、ほぼ同じアイドル電流ですが±2.5Vまで出力が出ています
同じアイドル電流でも、定電流回路にすればReが無くなります
Reありの場合：13.2mAｘ143Ω＝1.89V
定電流回路：13.3ｍAｘ200＝2.66V
同じ電流でも、より大きな振幅が取り出せるわけですね
しかし、もっと大きな振幅では「電流を増やさなければ」クリップします
また、電流を増やしたとしても「定電流回路」の素子両端に「ある程度の電圧」を維持しなければ「安定動作」できません
いわば、マイナス側は、定電流回路の都合次第で、プラス側程は振幅が出ません
どうにかして、下側（マイナス側）も上側（プラス側）と「同じくらいの振幅」を出せないものでしょうか
③プッシュプル・エミッタフォロワ
どうせ、もう一つトランジスタを使うなら、
マイナス側もエミッタフォロアにしてしまおう
という発想です
トランジスタには、「コンプリペア」と呼ばれる、近い特性をもった「逆極性の品種」があります
※2SC1815では、2SA1015が「コンプリペア」になります
この「コンプリペア」を使って、エミッタフォロワを互いの負荷にする
「プッシュプル・エミッタフォロア」という方法です
「プラス側とマイナス側、それぞれエミッタフォロアで、電流を押したり引いたりすればいいんじゃない（プッシュプル）」というわけです
こんなふうに、コンプリペア「エミッタフォロア」の組合せ回路です
今回、入力振幅をわざと大きくしてみました
なんと！
下側（マイナス側）も上側（プラス側）と同様に振幅が出ています
プッシュプル・エミッタフォロアの威力はすごいのですが・・・
中央（0V）付近に段差が見えますよね、これ、目の錯覚ではありません
これは「スイッチング歪」といって、上下のトランジスタが切り替わる付近で、連携がうまく行っていないのです
トランジスタは、ベース/エミッタ間が0.6V以上にならないと動作しません
この回路では、+0.6V～0V～-0.6Vの間は、どちらのトランジスタもONにならない
「不感地帯」ができてしまっているわけです
これを、改善した回路が右側です
ベース/エミッタ間に0.6Vのバイアスがかかるように、ダイオードが入っています
バイアスをかけると「不感地帯」が無くなり、「スイッチング歪」が改善されます
このシュミュレーションを見ると、プッシュプル・エミッタフォロアは
上（下）のトランジスタが動作している時
下（上）のトランジスタはOFF状態です
上下のトランジスタが、交互に動作する＝動作効率が良い
そして、バイアス電流を加減することで、交互動作をコントロールすることができるのです
これが、プッシュプル・エミッタフォロア最大の特徴です
交互動作は、バイアス（アイドル電流）でコントロールできます
どのように交互動作するかにより、次のように呼ばれます
A級（Class A）動作
- 両方のトランジスタが常に動作状態で、OFFしない
- 歪率がとても良い（スイッチング歪が無い）
- 発熱が大きく、動作効率は悪い
B級（Class B）動作
- 片方のトランジスタが動作時、もう片方が完全にOFF
- 動作効率が非常に良い
- スイッチング歪が生じる
AB級（Class AB）動作
- 少振幅時＝A級動作、大振幅時＝B級動作になるようにアイドルを調整
- A級とB級の利点をバランスよく狙ったもの
- オーディオ回路でよく使われる
※参考：C級動作というのもあります
バイアスを加減して、入力が「一定レベル以上」でしかトランジスタが動作しないようにしたものです
いわば、「不感地帯」をわざと大きくしたような回路です
効率が非常に高く、主に「高周波回路」で使われます
ただし、歪はとても大きくなります
高周波回路では、わざと歪ませて「整数倍の周波数」を取出す回路（逓倍回路）もあります
バイアス付きの「プッシュプル・エミッタフォロア」回路は、見た目まさに「改良型」といった感じです
しかし・・・実用回路にはもうひと工夫必要です
スイッチング歪は改善しましたが、大きな電力を連続して取出すと
熱暴走する危険があります
そのため、実用回路では、エミッタに電流を制限する抵抗を入れます
エミッタ抵抗とバイアス電圧で、アイドル電流を調節します
さらに大きな出力（例えば、100Wのアンプなど）では、エミッタ抵抗の他に「バイアス用ダイオード・トランジスタ」を、出力トランジスタとくっつける（熱結合）場合もあります
熱結合することで、熱暴走を防ぎ「より安定」に制御できるわけです
なんだか、ここまで「魔改造」されると、抵抗負荷エミッタフォロアとは、別物に見えます
しかしながら、動作の本質は全く同じ「コレクタ接地回路」です
まとめ
抵抗負荷のエミッタフォロア回路では、振幅が大きくなると片側がクリップします
-
NPN型トランジスタでは、下側（マイナス側）
- PNP型トランジスタでは、上側（プラス側）
エミッタフォロア回路で、出力のクリップを避けるには
- アイドル電流を増やす
- 定電流回路を負荷に使う
- プッシュプル回路を使う
などの方法があります
プッシュプル・エミッタフォロアは、
- 適切にバイアスを与えないと、スイッチング歪が発生します
- バイアス（アイドル電流）の与え方でA級、AB級、B級動作になります
- 通常は、熱暴走を防止する目的の「エミッタ抵抗」を入れます
- 大電力を必要とする回路では、バイアス素子を出力素子と熱結合します
※抵抗負荷、定電流負荷のエミッタフォロアは、常にA級動作です
