差動入力回路の信号レンジは66dBが理論値。 現実には50dBの入力レンジがあれば由だろう。 入力レンジ拡大には2段差動がもっとも効果があるが、それでも理論値は95dBまではくるすぃい。 CD音源が 信号レンジ80dBなので、「85～90dBの信号レンジはほしい」のはメーカーエンジニアの考え。
ショットノイズ（散弾ノイズ）の壁
リーク電流を相殺しても、トランジスタの接合部をキャリア（電子や正孔）が通過するときに発生する「ショットノイズ」は消せません。アイドル電流を小さくしていくと、このノイズの比率が相対的に大きくなり、実用的な信号として取り出せる下限が存在します。
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| 項目 | 差動入力方式（一般的なアンプの初段） | 対数（Log）関数利用回路（コンプレッサー等） |
|---|---|---|
| 主な用途 | 音楽信号の増幅（パワーアンプ、プリメインアンプ） | 音量（ダイナミックレンジ）の圧縮・制御、VCA |
| ベースとなる物理特性 | 差動対の特性（双曲線正接 tanh 特性） | VBE と IC の関係（純粋な指数・対数特性） |
| 素の特性 |
超ノンリニア（非線形） ※熱電圧 VT ≒ 26mV に支配される |
超ノンリニア（非線形） ※ただし理想的な対数カーブを描く |
| 生の動作リニア範囲 |
極めて狭い（40〜50dB程度） カレントミラーの電流比上限とイコール |
極めて広い（100dB〜120dB以上） ※対数軸（dB）として直線的に動作する |
| 設計の目的 | ノンリニア性を「力技で消し去りたい」 | ノンリニア性を「積極的に利用したい」 |
| アプローチ手法 | エミッタ抵抗で線形領域を少し広げ、負帰還（NFB）で強引に入出力を「1:1（直線）」に補正する。 | 信号をあえてデシベル（Log）に変換し、人間の耳の特性に合わせた滑らかな音量制御（乗算・除算）を行う。 |
| 実動作での限界と弱点 | 高域や過渡信号（急な音）ではNFBが間に合わず、狭いリニア範囲を飛び出してサチュレーション（TIM歪みなど）を起こす。 | 半導体の温度変化によって対数特性がズレやすいため、温度補償回路（ペアトランジスタ等）が必須となる。 |
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メーカーはexp関数が支配する コンプレッサー型パワーアンプに路線変更した。
コンプレッサーが軽度にかかった音に人気があるらしい。
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1. 電流が小さすぎる壁（リーク電流とノイズ）
\(\exp \)関数（またはLog関数）の直線性を下側に広げようとすると、微小電流（ナノアンペア（nA）やピコアンプ（pA）の領域）を扱うことになります。しかし、ここでは以下の問題が発生します。
- 半導体固有のリーク電流（逆方向飽和電流 Is）に埋もれてしまい、数式通りの綺麗なexpカーブから外れてしまいます。
- 熱雑音（ノイズフロア）により信号が完全にかき消されます。
2. 電流が大きすぎる壁（バルク抵抗の存在）
逆に、信号の上側を広げようと大電流を流すと、トランジスタ内部の純粋な「半導体接合」以外の部分、すなわちシリコン素材そのものの物理的な抵抗（バルク抵抗・オーム抵抗）による電圧降下 I x R が無視できなくなります。
- これにより、本来は綺麗なexp関数で動くべきベース・エミッタ間電圧が、ただの「直線の抵抗器」の特性に支配され始め、動作が破綻（サチュレーション）します。LH0003も同様に大信号入力時には抵抗器特性になる（data sheetに記述ある)
だからこそ、高級な「100dB超」のアンプは例外的な細工をしていた
内部でオペアンプと組み合わせて、常にベース・コレクタ間の電位差をゼロに保つ（バーチャルショートを利用したギルバートセルなどの応用）が流行り。
