広 帯 域 （ 1MHz ～ 50MHz） 高 周 波 増 幅 器の制作
金野茂男
１．はじめに
１０ＭＨｚ以下～５０ＭＨｚ以上までの正弦波を出力する高周波発振器を、参考文献（１）を手引きに、ほぼ複製の形で、製作することができた。その内容については、参考文献（２）として、著者のホームページで公開している。が、この発振器の出力電力は小さい。参考文献（２）の「１．はじめに」の項で記述しているとおり、出力電力の大きい正弦波が欲しい。そのため、表題のような増幅器を製作することにした。具合が良いことに、参考文献（１）中に、手頃な高周波増幅器が紹介されていた。その増幅器の仕様は大凡次のようである。
電源電圧
入力インピーダンス
出力インピーダンス
周波数帯域
電力利得
動作モード
出力電力

＋１２Ｖ
５０Ω
５０Ω
１ＭＨｚ～５０ＭＨｚ１０ｄＢ
ＡＢ級（Ａ級と異なって、正弦波の片端部に歪みが出る）
１Ｗ

この増幅器も、前回の発振器と同じく、参考文献（１）を手引きに殆ど複製の形で製作した。そして、ほぼ仕様通りの増幅器を作り上げることができた。写真１がその外観である。参考文献（１）で紹介されている増幅器と瓜二つであることが分かろう。以下で本増幅器の製作過程について報告をする。なを、本増幅器の回路などの詳細解説は参考文献（１）が詳しいのでそれに譲る。
実は、著者としては歪みの無い正弦波出力が欲しい。ＡＢ級動作する本回路を複製したことに自信を持って、本回路に若干の変更をすることにより、歪みの少ないＡ級動作をする増幅器も製作した。著者の目的にかなった、このＡ級型増幅器ついても報告をする。

写真１同じ。

製作したＡＢ級型広帯域高周波増幅器の外観。外観は参考文献（１）とほぼ

-1-

帯域

高周波増幅器１ＭＨｚ～５０ＭＨＺ

参考文献 「高周波回路の設計・製作」、鈴木憲次、ＣＱ出版社

出力波形 ＡＢ級C
Ａ点

Ｃ点

3.9Ω B

Ｂ点

出力T1

入力

ET250Ω

78L050.1μタンタル

2SC1970
1S1588A10μ1kVR
K
Out

In+12V

Gnd
0.1μ
タンタル

T1 アミドン社 FT37-43 φ0.3
T2

バイファイラ巻き５回

アミドン社 FT50-61 φ0.6 15回
0.01μ セラミック・コンデンサ

Ａｍｐ－３での特性
電源＋１２Ｖ，無入力時Ｉｃ＝７０ｍＡに設定、入力信号８ＭＨｚ

Ｖｐｐ＝０．７ＶＡ

トランジスタ互換表より、２ＳＣ１９７０の互換品を検索
Ｃ１００１，Ｃ２９９１，Ｃ２１３１，Ｃ２２８３－ＫＡ，
Ｃ３０２０，Ｃ２７６２，Ｃ３１０７，Ｃ２５５９－ＫＡ

高周波用パワートランジスタ（１７９ＭＨｚ用）

2SC1970

１．０Ｖ

フェライトコア アミドン社
東京ラジオデパート３階斉藤電気

1S1588０．７Ｖ

Ｂ

ボントン ￥１６２０円

トップ付近に少し歪み有り（ＡＢ級故）Ｖｐｐ＝７．５Ｖ

汎用小信号高速スイッチングダイオード相当品

１Ｎ４１４８秋月電子 ５０本入り２５０円

Ｃ
Ｉｃ＝１００ｍＡ

初期設定 設定箇所は１カ所のみ（１）入力信号なし、１ｋＶＲを中間位置とし、電源オン（２）コレクタ電流が５０ｍＡ～７０ｍＡとなるように、１ｋＶＲを調整。→６５ｍＡとする。

動作例
入力信号 ９ＭＨｚ正弦波、１Ｖｐｐ
出力負荷６０Ωとして、出力信号１５Ｖｐｐ、
この時のコレクタ電流

図１

直流で１７０ｍＡ

その他入力大とすると、出力大。
出力Ｖｐｐ＝１４Ｖでも、Ｉｃ＝１４０ｍＡ、かつ発熱小。
Ａｍｐ－１でのほぼ同じ特性を示す。が、Ａｍｐ－２は、Ａ，Ｂ点での電圧は同じだが、何故かＣ点での電圧が極めて小さい。Ｉｃも初期設定値とほぼ変わらない？？？

回路図、素子の説明及び若干のメモ-2-２．設計・製作
図１に、回路図を示す。参考文献（１）の回路図そのものである。今回素子を入手するに当たって、少し手間がかかったのは、高周波パワートランジスタ２ＳＣ１９７０だけであった。既に、廃品となっていた。が、発振器の素子と同じく、ネット販売で入手すること が で き た 。原 価 は １ 個 １ ６ ０ ０ 円 程 度 。そ の 他 の 素 子 類 は 、秋 葉 原 で 簡 単 に 入 手 で き た 。
この増幅器は参考文献（１）でも記されているが、ＡＢ級動作である。即ち、歪みのない正弦波が入力しても、増幅された出力波形には片端部に若干の歪みが残る。後掲の写真３を参照。著者としては、歪みのない、綺麗な正弦波が欲しい。が、まず、本回路で正常動作をする増幅器を複製することが第一である。正弦波に歪みのないＡ級動作をする回路の製作は、次の課題である。
採用したこの高周波増幅回路は非常に巧妙な回路であり、素子数も少ない優れた回路でもあると思う。著者の理解した所では、パワートランジスタの熱暴走を防ぐために、ダイオ ー ド １ Ｓ １ ５ ８ ８ を ト ラ ン ジ ス タ に 熱 接 触 さ せ 、「 コ レ ク タ 電 流 Ｉ Ｃ の 増 加 → ト ラ ン ジ
スタの加熱→ダイオードの加熱→ベース電流の低下→コレクタ電流の低下→トランジスタの加熱減少→ダイオードの加熱減少→ベース電流の増加→コレクタ電流の増加→」の閉サイクルで、パワートランジスタの悪特性である熱暴走を防いでいる。パワートランジスタにダイオードを熱接触させ、トランジスタの熱暴走を防ぐ典型的な回路である。しかし、このダイオードには、もう１つの重要な役割を持たせている。トランジスタのベース電圧
Ｖ ＢＥの バ イ ア ス 電 圧 分 も 供 給 さ せ て い る の で あ る 。 シ リ コ ン ダ イ オ ー ド の 順 方 向 電 圧 降 下分約０．８Ｖがトランジスタのベースのバイアス電圧となっている。つまり、ベース電圧に付加されている。これにより、トランジスタはＢ級動作ではなく、ＡＢ級動作するようになっている。うまい方法である。回路の動作時に、回路図のＢ点をオシロスコープでモニターしてみた。中間電圧は直流約０．８Ｖ、それに入力の正弦波交流がのっていた。
図２に、プリントパターン図を示している。参考文献（１）に掲載されていたパターン図をなぞるようにして作成した。素子類は「表面」実装となる。製作は参考文献（１）を手引きにしていれば、何の困難も無く作り上げられる。ただ、ダイオードとトランジスタの熱接触を確実にし、トランジスタの放熱に留意すること。
特記として記述しておく点がある。１ｋＶＲの可変抵抗を回しすぎないことである。回しすぎると、回路図から読み取れようが、可変抵抗の抵抗値が極端に小さくなり、ダイオードに過電流が流れてしまう。当然、この電流は小さな抵抗値となっている可変抵抗中も流 れ る 。可 変 抵 抗 が 焼 き 付 く 。実 際 、著 者 は 不 注 意 に も 、可 変 抵 抗 １ 個 を 焼 い て し ま っ た 。

図２

プリントパターン図。素子は「表面」実装とする。

３．調整・特性回路が組み上がったら、調整箇所はだだ１カ所である。但し、ダイオードとトランジスタの間の熱接触及び絶縁が確実であることが前提である。調整・特性については、参考文
献（１）が詳しい。詳細は文献に譲るが、少し記述をしておこう。
電源を入れる前に、１ｋＶＲは最大抵抗値としておく。試験・調整時には、＋１２Ｖの
電 源 線 は 電 流 モ ー ド と し た テ ス タ ー を 経 由 し て 供 給 す る こ と 。大 凡 の コ レ ク タ 電 流 Ｉ ｃ（ これは電源の電流値と程同じ）を常時モニターしておくためである。コレクタ電流をモニタ-3-

ー し 、 無 入 力 信 号 時 、 Ｉ Ｃが ５ ０ ｍ Ａ ～ ７ ０ ｍ Ａ と な る よ う に 、 １ ｋ Ｖ Ｒ を 調 整 す る 。 これだけである。が、くれぐれもこの可変抵抗を回しきることが無いように留意すること。
ＩＣが２００ｍＡ以上となると、トランジススの発熱が目立って来るのが解る。十分に許容以内ではあるが。負荷を６０Ωとした時、入力信号電圧振幅に対して、１０倍以上の出力信号電圧振幅が得られる。
試験測定の１例
入力
９ＭＨｚ正弦波、１Ｖｐｐ
ダミー負荷 ６０Ω
出力
１５Ｖｐｐ
電源電流
１７０ｍＡ（≒Ｉｃ）

４．本増幅器のＡ級動作への変更
以上で紹介した本増幅器は、参考文献（１）で明記しているとおりＡＢ級動作である。
回路図１を理解すれば、この増幅器をＡＢ級動作から、Ａ級動作へ変更するのは、至って簡 単 で あ る こ と が 分 か る 。 ト ラ ン ジ ス タ の Ｖ ＢＥ電 圧 中 の 直 流 バ イ ア ス 電 圧 分 を 少 し プ ラ ス側に増大すれば良い。そのために、回路で幾つかの試行を行った。最終的に、図３で示している回路変更とした。ダイオードのカソード側に抵抗を接続して、アースするだけである。この抵抗により、かつ１ｋＶＲの設定値にもよるが、ＶＢＥのバイアス電圧を少し大き く す る こ と が で き る よ う に な る 。も し 、Ａ 級 動 作 を 要 求 し な け れ ば 、抵 抗 を 取 り 付 け ず 、カソードを直接アースにすれば、ＡＢ級動作をする図１の回路そのものとなる。
調 整 に お い て は 、 前 と 同 じ よ う に テ ス タ ー で Ｉ Ｃを モ ニ タ ー し て お く こ と 。 電 源 を 入 れる前に、１ｋＶＲを最大値としておく。電源を入れてから、テスターを観察しながら、可変 抵 抗 値 を ゆ っ く り 回 し 続 け て い く 。増 幅 器 は 途 中 か ら Ａ Ｂ 級 動 作（ 写 真 ３ を 参 照 ）を し 、更 に 可 変 抵 抗 を 回 す と Ａ 級 動 作 （ 写 真 ４ を 参 照 ） と な る 。 当 然 Ａ 級 動 作 時 の Ｉ Ｃは 大 き くなる。

1S1588A

1S1588
1kVR

KA

1kVR
K

変更24Ω

図３

ＡＢ級動作からＡ級動作のための回路の変更部

ＡＢ級動作と比較すると、Ａ級動作では大きな直流コレクタ電流が流れ続けるので、トランジスタでの消費電力が増大する。従って、発熱も大きくなる。トランジスタの放熱を確実にしておく必要がある。前述したＡＢ級動作をする増幅器は、素子を「表面」実装していた。トランジスタの放熱は、トランジスタの放熱板（コレクタに接続）を、基板の銅薄板にシリコンシート板を挟んで取り付けていた。写真１を参照。最初、試しに、この増幅器をＡＢ級動作からＡ級動作にさせてみた。図３の変更から分かるように、２つの回路の 間 の 変 更 は 極 簡 単 に 行 え る 。Ａ 級 動 作 時 に は 、結 構 ト ラ ン ジ ス タ が 発 熱 を す る 。や は り 、放熱をもっと効率的に行っておくべきであろうと考えた。
素 子 を 「 表 面 」 実 装 で は な く 、 通 常 の プ リ ン ト 基 板 の 使 用 方 法 で あ る 、「 裏 面 」 実 装 とし て み る こ と に し た 。 こ こ で 、「 裏 面 」 と は 、「 表 面 」 の 反 語 と し て 用 い た だ け で あ る 。
要 は 、「 素 子 を 通 常 通 り プ リ ン ト 基 板 に 実 装 す る 」 こ と を 意 味 し て い る 。 高 周 波 回 路 な ので、動作不調を来すのでは無いかと危惧したが、何らの問題も無かった。これにより、パワートランジスタには、大きめのヒートシンクを取り付けることができた。放熱はより効果的となったはずである。写真２がＡ級動作もする増幅器の外観である。トランジスタ部分の配置形状が写真１と異なっているだけである。最終的のプリントパターン図は図４に示している。
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写真２ 修正した増幅器。この基板では、追加の抵抗は基板の下に借り止めをしているので、表面上には見えていない。

図４

最終の「裏面」実装のプリントパターン図回路に変更を加えた増幅器では、１ｋＶＲの可変抵抗器の調整で、ＡＢ級としても、Ａ級としても動作させることができる。試験中の入力正弦波と出力正弦波をオシロスコープでモニターした画面を、写真３，４に示しておく。

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写 真 ３ Ａ Ｂ 級 動 作 の 時 の ８ Ｍ Ｈ ｚ 入 力 信 号 （ 橙 色 ） と 出 力 信 号 （ 青 色 ）。 出 力 信 号 の上端部に歪みが見える。

写 真 ４ Ａ 級 動 作 の 時 の ８ Ｍ Ｈ ｚ 入 力 信 号 （ 橙 色 ） と 出 力 信 号 （ 青 色 ）。 出 力 信 号 の 上端部に歪みは見えない。

５．終わりに製作過程において気がついた点について、列記する。
（ １ ） 当 初 、 参 考 文 献 （ １ ） に 従 い 、 素 子 を 「 表 面 」 実 装 に し た が 、「 裏 面 」 実 装 と し ても 動 作 に 何 ら 問 題 は な か っ た 。 複 製 す る な ら ば 、「 裏 面 」 実 装 の 方 が 良 い で あ ろ う 。
（２）ダイオードのカソード側に抵抗を付けることを勧める。この抵抗のない図１に示している回路の最初の製作・調整において、１ｋＶＲの可変抵抗を焼いてしまった。回路図１を見れば分かることである。可変抵抗を回しすぎると、５Ｖの直流電圧がそのままダイオードにかかることになる。過電流が流れ、可変抵抗が焼かれた。注意することに越したことは無いが、修正した回路のように、ダイオードのカソード端に数十オーム程度の抵抗を付けておけば、１ｋＶＲの可変抵抗を回しきってもそのような事にはならない。可変抵
抗 を 回 し 過 ぎ る と 、 Ｉ Ｃが 増 大 過 ぎ る の で 、 テ ス タ ー で Ｉ Ｃを モ ニ タ ー し て い れ ば 、 容 易 にチェックはできるが。
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（ ３ ）参 考 文 献（ ２ ）で 紹 介 し て い る 自 作 し た 高 周 波 発 振 器 の 電 源 電 圧 は ＋ １ ５ Ｖ で あ る 。
今回の回路の電源電圧は＋１２Ｖである。この直流電圧を＋１５Ｖに変更しても心配なく動作するであろう。電源電圧が同じ方が装置としては至便であるから。
（４）高周波パワートランジスタ２ＳＣ１９７０は廃品種である。入手し難いかもしれな
い。ＣＱ出版社の「トランジスタ互換表」を参考にした、２ＳＣ１９７０の互換品を、図１中に記しておいた。が、それらのトランジスタが容易に入手できるか定かでは無い。参考にした「トランジスタ互換表」は結構古いものでもあったので。聞く所によると、この「トランジスタ互換表」は、大分前に絶版・廃刊となったらしい。今後は、最新の「トランジスタ規格表」の特性一覧を読み込み、２ＳＣ１９７０の互換品を自ら探す必要があろう。著者がそれをやるかどうかは、未だ決めていない。２ＳＣ１９７０、及びその互換品を少し多めに在庫しているからである。

参考文献（ １ ）「 高 周 波 回 路 の 設 計 ・ 製 作 」、 鈴 木 憲 次 、 Ｃ Ｑ 出 版 社 、 １ ９ ９ ２ 年 。
（ ２ ）「 Ｐ Ｌ Ｌ － Ｖ Ｃ Ｏ 方 式 の ５ ０ Ｍ Ｈ ｚ 帯 域 正 弦 波 発 振 器 の 製 作 」、 金 野 茂 男 、 ２ ０ １
４ 年 １ １ 月 、 著 者 の ホ ー ム ペ ー ジ （ URL http://kinno-homepage.sakura.ne.jp ） で 公 開 。
２０１５年-7-１月