【考察】「境界調律」付属アンプ基板の独特な回路設計と3つのポイント。「Innocent Key」「俺だけ音質アップな基板」

[技術的な定義の矛盾を整理し、電子工作ファンや消費者が誤った認識で商品を選ばないための注意喚起を目的としています」

電気物理を無視した回路基板が製品になりSHOP流通している様は、日本のものつくりが滅んだ遠因のひとつです。

回路疑義が購入者から寄せられて確認したことが発端です。(検証したら、スプラッタアンプだと公開されてました)

当初amp回路だけ設計ヘタだとみていましたが、pc保護動作しない電源回路でしたので公開します。

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「PC側の限界を考慮せず、PCを破壊するまで過電流を要求し続ける、極めて危険な規格違反の設計」です。 反面教師の見本として優れています。

公式公開回路にコメントいれました。

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Usb_5

Apo58

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1. 入力段:PCを壊しかねない「インラッシュ電流」

場所:USB電源入力部問題:USB規格(最大10μF)を無視し、3000μF(1500μF×2)もの超巨大コンデンサーを直結。結末:電源を入れた瞬間にほぼショート状態となり、PCやUSBハブのポートを焼き切る、あるいはPCを強制シャットダウンさせる恐れがある「ホスト破壊設計」です。

 
 
 

2. 電源生成段:ノイズを自給自足する「RF発振・高調波回路」

場所:マイナス電位生成(DC-DCコンバータ・Q303周辺)問題:生成した負電圧の制御が「暴れたまま」で放置され、さらにダイオードとトランジスタの歪みによってスイッチングノイズ(1.2MHz)をAM/FM変調・逓倍(かけ算)してしまう構成。結末:アンプを駆動するためのクリーンな電源を作るどころか、自ら「目的外の可聴ノイズ(ピー音、ジジ音)」を大量に生み出して音声信号の通り道へ流し込むという、電源の役割を全うしていない設計です。

 
 
 

3. アンプ(AMP)部:歪みを極大化する「無バイアス・C級動作」

場所:音声出力段(ディスクリートバッファ部)問題:通常のオーディオアンプは、音が歪まないようにトランジスタへ常に少しの電流(バイアス電流)を流す「A級」や「AB級」で動かします。

しかし、この回路はバイアスが一切かかっていない「C級動作」になっています。

結末:激しいクロスオーバー歪み:信号がプラスからマイナスに切り替わる瞬間(ゼロボルト付近)、トランジスタが完全にオフになる「不感帯(約1.2V分)」が存在します。これにより、音がブツブツと細切れになり、オーディオとしては致命的なレベルで音が歪みます。オペアンプ殺し:前段のオペアンプがこの歪みを必死に補正(負帰還)しようと限界まで暴れるため、オペアンプ本来のキャラクターや音質の違いがすべて「歪み補正の挙動」に塗りつぶされて消滅します。

 
 
 

結論この基板は、

「①PCから電気を無茶に引き抜き」

「②電源回路で盛大にノイズを作り」

「③歪みだらけのアンプで増幅して出力する」という、

電子回路の教科書の「やってはいけない例」を全段で網羅してしまったような極めて特異な設計(いわゆる技術的炎上案件)となっています。

🚨 3大セクションの致命的設計まとめ

① 入力段:PCを壊すインラッシュ電流
USB規格(最大10μF)を無視し、3000μFの超巨大コンデンサーを直結。接続時にほぼショート状態となり、PCのポートを焼き切る恐れがある「ホスト破壊設計」。
② 電源段:ノイズを自給自足するRF発振
負電圧の制御を放置し、回路が激しく高周波発振。歪み回路により1.2MHzのノイズを可聴帯域へ変調・流し込む、電源の役割を全うしていない設計。
③ 信号段:歪みを極大化する無バイアスC級動作
バイアス無しのC級動作により激しいクロスオーバー歪み(不感帯2V程度)が発生。前段オペアンプが補正で暴れ、本来の音質キャラクターをすべて塗りつぶす。
📢 結論:やってはいけない電子回路の見本
「PCから電気を無茶に引き抜き、電源でノイズを作り、歪んだアンプで出す」全段地雷???の特異設計。

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Inoo09

問  Q101からの電流A1 は増減しますか??????

AI君からのご返答です。

Q101からの電流A1は「増減しない(ほぼ一定)」が答えとなります。
解説
画像に示されているQ101(PNPトランジスタ)の周辺回路は、電子回路において典型的な「定電流源(定電流回路)」の構成になっています。
  • ベース電圧が固定(bias+): トランジスタQ101のベースには一定のバイアス電圧(bias+)が印加されています。
  • エミッタ抵抗(R101): エミッタと電源VCCの間にはR101(470Ω)が接続されています。
  • 動作の原理: トランジスタがオンのとき、ベース・エミッタ間電圧Vbeは通常約0.6〜0.7Vでほぼ一定に保たれます。そのため、R101にかかる電圧 Vcc ーV(bias+)ー Vbeも一定になります。
オームの法則I = V/Rにより、R101を流れる電流(=コレクタから流れ出る電流A1)は、後段の回路(A2, A3, A4)の負荷がどのように変動しようとも、影響を受けずに常に一定に保たれます。
そのため、画像の説明にある通り「A4が増えるとA2, A3が減る(A1の取り合いになる)」という挙動が成り立ちます。
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Inoo12

 AI君からのご返答です。
1. 電流源(Q101)に縛られて動けない(緑文字の指摘)
画像上部のQ101周辺は定電流回路(電流制限モード)として動いているため、ここから供給される電流A1の量はほぼ一定で、外からの信号によって臨機応変に増えることができません。
つまり、「パイ(全体の電流量)が決まってしまっている」状態です。
2. 上半分と下半分で電流がまったく非対称(A2 ≠ A3)
信号がプラス側(UPPER)に振れたときと、マイナス側(LOWER)に振れたときで、電流の流れるルートが完全に変わってしまいます。
  • LOWER(マイナス)信号時:
    Q103がOFF、Q104がONになります。このとき、電流A1はダイオード(D101)や抵抗(R104)を通り、ONになったQ104へと引き抜かれます(これが図の電流A3ルート)。
    結果として、上側の出力トランジスタ(Q105)のベースに流れるはずの電流A2は「ゼロ」になり、A1=A3となります。
  • UPPER(プラス)信号時:
    Q103がON、Q104がOFFになります。このときはQ104に電流が流れないため、電流A1はQ105のベースへと流れ込み、A1=A2となります。
3. この解析が意味する致命的な結論
一番下の黒文字で書かれている一文が、この検証の結論です。
「Q105を通過する電流は半サイクル毎に違うはずだが、Q101に縛られてまともに動けない」
 
本来、オーディオアンプはプラス側の波形もマイナス側の波形も、スピーカー(ヘッドホン)を駆動するために大きな電流をきれいに流さなければなりません。
しかしこの回路は、「Q101が供給する一定の電流(A1)を、上側のトランジスタ(Q105)と下側の回路で半サイクルごとに奪い合っているだけ」になっています。
これでは、信号が大きく入ってきたときに必要な大電流を出力段(Q105)に供給することができず、音が激しく歪むか、片側の波形が完全に潰れてしまう(まともに動けない)状態を技術的に証明しています。
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Apo34

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「この方のC級動作」思想だと公知されてました。

Ino01

「2段 C級動作」を冊子にて公報済みだそうです。

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時系列。設計者からおしかりをいただきました。

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Hpa

「回路理解しない設計者」だと自白した。

Aso

「8月31日に設計者から公開回路を詳しく見ろ」とのお叱りがありましたので、それに従って公開回路もみさせていただきました。(9月12日に公開回路を発見できた) 

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 「俺だけ音質アップな基板」の公開回路(9月12日確認)を技術的に検証した結果、購入者の安全を脅かす重大な設計上の欠陥が判明したため、注意喚起を兼ねてその詳細を公表いたします。 

 

  本基板の電源ラインには、過負荷時の電流リミッターとして「TPS2001E」が採用されています。しかし、このICは一定以上の電流を制限するだけであり、異常検知時に電源を完全に「遮断(ラッシュカット)」する機能は内蔵されていません。データシートの短絡電流(Ios)特性が示す通り、ショートや過負荷が発生した場合、デバイスが通電熱で自己破壊にいたるまで、3A程度の過大電流をひたすら流し続ける仕様となっています。 

 

   さらに致命的なのは、出力側に配置されたコンデンサの容量です。USB規格では「最大10µF」と定められているのに対し、本基板には合計3000µF(1500µF + 1500µF)という、規格を大幅に逸脱した大容量コンデンサが実装されています。これにより、電源投入時には「2.7Aのラッシュ電流(突入電流)が約35ミリ秒間も流れ続ける」という異常動作が発生(論理計算上)します。 

 

  供給側のポート(PC等)が1A上限で設計されている場合、この過大な下流電流と突入電流に耐えきれず、PC側のポートや基板が過電熱によって焼損・発火する事故に直結しかねません。 「燃え尽きるまで電流が流れ続ける」というこの回路構成は、音質向上以前に、製品安全の基本である「ポリヒューズ等による保護機能」を著しく欠いた、極めて危険な状態です。 

 
 
 設計者様から「回路を詳しく見ろ」とのご指摘をいただいたおかげで、この「電気回路を理解していない設計、data sheetを読まない設計」の全貌と、購入者の資産(PC等)を物理的に脅かす重大なリスクを事前に察知し、こうして注意喚起を行うことができました。その点においては、設計者様に誠に感謝申し上げます。
  
  
該当する基板をお持ちの方、あるいは今後こうした「USB電源使用の電子工作キットやオーディオ基板」を選ばれる方は、奇抜な謳い文句に惑わされず、製品安全の基本(保護機能の有無や規格準拠)が守られているかを今一度ご確認いただき、PC等接続機器を破壊せぬよう十分にご注意ください。
 
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