電子回路で「プッシュプル回路」という用語がよく出てくる。
どんな回路なの？
こんな疑問を解消します。
プッシュプル回路は、『互いに逆の動作をするトランジスタを組み合わせて出力を増幅する回路』です。
ICのデジタル出力でよく使用されるため、回路設計者なら必ず覚えなければなりません。
そこで今回は、『プッシュプル回路の動作』について解説していきます！
・ プッシュプル回路の構成
・ プッシュプル回路のプッシュ動作
・ プッシュプル回路のプル動作
・ プッシュプル回路が動作しない場合
・ プッシュプル回路のクロスオーバー歪み
・ プッシュプル回路と合わせて覚えておくべき回路
★【2023最新版】回路設計の年収は？現役エンジニアが解説します！
困っている人 回路設計に興味がある。 年収はどれくらいなの？ こんな疑問を解消します。 回路設計エンジニアは『経験を積めば1,000万円も狙える職業』です。 トヨタ自動車やキーエンスなど、多[…]
プッシュプル回路とは
プッシュプル回路は、『互いに逆の動作をするトランジスタを組み合わせて出力を増幅する回路』です。
デジタル回路でよく使用される出力形態であり、回路設計者が最初につまずきやすい回路となります。
なお、マイコンの汎用I/Oでは『プッシュプルorオープンコレクタ(オープンドレイン)』のどちらかが必ず使用されています。
機会があればデータシートをチェックしてみて下さい。
今回は、『PNPとNPNのバイポーラトランジスタを使用した回路構成』で動作を説明していきます。
プッシュプル回路の構成
プッシュプル回路は、以上のような構成となっています。
入力Vin：NPN-TrのベースとPNP-Trのベースを接続
出力Vout：NPN-TrのエミッタとPNP-Trのエミッタを接続
なお、NPN-Trのコレクタ/PNP-Trのコレクタには、『増幅したい電圧値の電源』を接続して下さい。
プッシュプル回路のプッシュ動作
まずは、プッシュ動作から説明します。
『NPN-Trのベース・エミッタ電圧 ＜ Vin – Va』の場合、NPN-TrがONします。
上図の場合、『NPN-Trのベース・エミッタ電圧 = 0.7V ＜ Vin – Va = 1.0V』であるため、 NPN-TrがONしてVout = 10Vとなるのです。
Vin⇒Voutに電流が流れるため、『プッシュ（＝押す）動作』と言います。
プッシュプル回路のプル動作
次に、プル動作を説明します。
『-PNP-Trのベース・エミッタ電圧 ＞ Vin – Va』の場合、PNP-TrがONします。
上図の場合、『-PNP-Trのベース・エミッタ電圧 = -0.7V ＞ Vin – Va = -1.0V』であるため、 PNP-TrがONしてVout = -10Vとなるのです。
Vout⇒Vinに電流が流れるため、『プル（＝引く）動作』と言います。
プッシュプル回路が動作しない場合
最後に、動作しない場合を説明します。
『-PNP-Trのベース・エミッタ電圧 ＜ Vin-Va ＜NPN-Trのベース・エミッタ電圧』の場合、どちらのTrもOFFのままです。
上図の場合、『-PNP-Trのベース・エミッタ電圧 = -0.7V ＜ Vin – V a = 0.0V ＜ NPN-Trのベース・エミッタ電圧 = 0.7V』であるため、 どちらのTrもONせずに0V（＝GND）となります。
中間電圧だと、負荷に電流は流れません。
プッシュプル回路のクロスオーバー歪み
今までの内容を踏まえて、Vinが正弦波の場合を考えてみましょう。
Voutは完全な正弦波ではなく、『Vout = 0V 付近が歪んだ波形』となるのです。
この歪を『クロスオーバー歪み』と呼びます。
クロスオーバー歪みを低減する回路については、別途紹介させて頂きます。
プッシュプル回路と合わせて覚えておくべき回路
プッシュプル回路について理解できたら、『オープンコレクタ』も覚えておくことをオススメします。
NPNトランジスタをスイッチとして用いた出力形態
こちらも、『電子回路を扱う上で必須の基礎知識』です。
知らなかった方は、ぜひ下記をご覧ください。
困っている人 電子回路で「オープンコレクタ」という用語がよく出てくる。 どんな回路なんだろう？ こんな疑問を解消します。 オープンコレクタ出力は、『NPNトランジスタをスイッチとして用いた出力形態』です。 […]
プッシュプル回路の動作まとめ
いかがでしたでしょうか。
電子回路設計者にとって『プッシュプル回路は必須の知識』です。
プッシュプル回路の動作をしっかりと理解しましょう。
この記事が、皆様のお役に立てば幸いです。
＼現役の回路設計エンジニアが解説！／
人気記事 【2023最新版】回路設計の年収は？現役エンジニアが解説します！
人気記事 【2023最新版】電子回路でオススメの本 7選を紹介します！