レプリカバイアス

2SK79によって2SK183のバイアス・レプリカントを作り、従来の1/μのバイアスによるPSDCと比較してみました。

レプリカバイアスの概要

SITは、3極管がプレート電圧の変化でプレート電流が変化すると同じように、ドレイン電圧の変化でドレイン電流が変化する素子です。
ゲートに与えるバイアス電圧を、ドレイン電圧の変化に合わせて変化させることで、ドレイン電流が変化せず一定に保てる回路を考えました。

下図をご覧あれ。

SIT１のゲートバイアス電圧VBは、演算増幅器AによってSIT１のソース電圧がアース電位となるように制御されます。
SIT1とSIT２の特性が同一であるならば、SIT1とSIT２のゲートとソースとドレインの電極全部の電圧が同じだから、SIT1のドレイン電流ID1とSIT２のドレイン電流ID2が等し い。
ID1は定電流IREFと同じで、ドレイン電圧VDSを変化させても変化しないから、ID2も変化せずに一定を保つことができる。
SIT1は、SIT2がドレイン電流一定で動作した状態を模擬（レプリカ）して、得られたVBの値（レプリカント）をSIT2に提供するものである。

従来の1/μバイアスによるPSDCの実験回路

VDSに対する2SK183のゲートバイアス電圧の変化分が、2SK183の1/μとなるように、（VR10kΩ＋5.1kΩ）/100kΩで設定しています。
VR5kΩは2SK183のゲートバイアス電圧の固定分を5.1kΩの電流で調整するためのものです。
VDSを10〜85Vまで変化した時のドレイン電流IDをグラフの青ラインで示します。

2SK79にる2SK183のバイアス・レプリカントによる実験回路

2SK183と同じSITの仲間の2SK79をレプリカに使い、小さいIREFで動作するようにしました。
2SK79のμが2SK183よりも大きいため、ドレインからゲートに適当な負帰還をかけてμを調整しました。
この回路のVDSを10〜85Vまで変化した時のドレイン電流IDをグラフの赤ラインで示します。

VDS-ID特性をグラフに示す

VDSが70V以下ではVDSに伴ってIDが上昇し70V以上では逆に下降に転じます。70Vとその時のIDは調整次第で決めることができます。
ラインの頂点部分にはVDSが変化してもIDが変化しない範囲があり、青よりも赤のラインの方がその範囲が広いことは明らかです。