【図解】バイアス電圧をイメージで理解しよう

【図解】バイアス電圧をイメージで理解しよう

こんちは!とまち(@tomachikeita)です。

オペアンプの記事で出てきた、バイアス電圧とはどのようなものでしょうか???

回路図をみると電源周りにこの形があると思います。

ここで作られる電圧のことですね。

たいていの場合、電源電圧の半分を作るためにR1R2が同じ抵抗値になっていると思います。

たとえば、電源電圧が9VR1R2が同じ抵抗値ならば…

バイアス電圧は9Vの半分で4.5Vになります。

(なぜこうなるかは分圧則を勉強しましょう!)

抵抗値は多種多様に設定されていて、これといってこの値を使わなければならないということは無いです。

 

じゃあ、この電圧はいったい何のためにあるのでしょう?

カンタンに言うと

「信号をオペアンプなどの素子がしっかり増幅として扱えるようにする前準備」に使われています。

 

電池などで駆動させることのできる音響機器は、増幅素子(オペアンプなど)を使う時に片電源で駆動させています。

オペアンプです笑

9Vで動作する機器だとすると、この片電源という状態は

V+に9V

V-に0V(グランド)

が掛けられている状態です。

この時このオペアンプは

「0Vから9Vの間に現れた信号を扱える」

のです!

ではここから順々に画像をもりもり使って解説しましょう!

まずこの回路でBIAS電圧が0V、つまりバイアス電圧が掛かってない状態を見てみましょう。

音は交流信号で波のような形をしています。

バイアス電圧が掛かっていない場合、0Vを中心として波形が出てきます。

ここでこのオペアンプは

「0Vから9Vの間に現れた信号を扱える」

でしたよね!

するとどうでしょう。

波が0Vから9Vの間にいる時しか増幅できないことになります!

この状態だとまともに音は出ません。

出たとしても、ブチブチと切れるファズのような音になると思います。


では次に4.5Vのバイアス電圧を掛けた時を見てみましょう!

図にある通り、4.5Vが中心の波形がでてきます。

これだと、入力の波形が0Vから9Vの間にあるので…

全ての波形をしっかり増幅させることが出来ました!

このように

バイアス電圧は入力波形を対応する電圧内にシフトさせることが出来るのです!


参考談ですが、

このバイアス電圧、両電源で駆動させている時はいらないのですね!

両電源は例えば

V+に9V

V−に-9V

のように、V-にマイナス電圧が掛かっている場合の事をいいます。

この場合、0Vを中心に波形を出せばよいので…

このような形になり、バイアス電圧はいらないという結果になります!

 

ただマイナス電圧を作り出すためには交流からトランスを通してレギュレーターで定電圧にして…

といろいろめんどくさいですね。

電池駆動させようとすると、バイアス電圧を作って動作させた方がカンタンで良いですね!

 

今回はこのぐらいで!