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2025年3月31日

2025年3月31日 (月)

CLASS D アンプの動作について。1959年にBaxandall氏公開の古典技術。

FM TX AMPで使うCLASS Cのバイアス。

Classcbias

 
 
 
 

CLASS D.

The operation of class D amplifier was invented in 1959 by Baxandall, who suggested using LCoscillator. The motivating factor research in class D amplifier is efficiency。(原文は、IJOSR-0214-1.pdfをダウンロード)

audio amp分野で有名な P. J. Baxandall氏が1959年公開LC発振回路での提示である。Baxandall1959JM.pdfをダウンロード

彼がD級と名づけた。中身はスイッチング増幅器の一つである。Engineering56-06.pdfをダウンロード

Baxandall tone control circuit がトーンコントロールで有名である。晩年の論文をあげておく。Baxandall.pdfをダウンロード

これをみて高周波amp設計すればok.

高周波用途なので1970年代に放送局電力増幅として実証実験された古典技術。日本では国策としてNHKが技術確立。

原理としては、低周波(高周波)信号増幅段でバイアスON/OFFを高速(100kHzから30MHz)で行えば生成できる。言い換えるとデジタル(ON/OF)でのバイアスで成立する回路。「動作点」の考え方はあてはまらない。

特徴1  机上での効率は従前のLC発振回路より高い

特徴2  音質は劣る(情報密度は下がる

特徴3  ON/OFFの立上特性・遅延が話題になる分野。on/offの技術上限は1960年も今も20ns前後。

出口には増幅された高周波がそのままでてくる。 それを完全除去するには減衰量120dBは必要だが、 そこまでゼニを掛けたアンプは庶民には手が届かない。インダクタを入れてしまうと 増幅した元信号が遅延する傾向もでてくるので、バランスが難しい。

Classdamp

特徴は、低周波信号情報の50%はコンパレーターで必ず捨てていること。模式図では7割ほど捨てている。元信号との相似性は劣る方向の増幅回路。

パルスの立ち上がり立下りがあるので、歪率はアナログアンプより大きく5%ほど。効率優先の回路なので歪は大きくて当然。 

フィルター回路多数でそれを誤魔化して表記している。(闇があるので注意)

Classdoperation

 
 
 
 
 
 

CLASS E

1975年 (N.0.Soka1)が発表したE級電力増幅器は, D級と同様スイッチング増幅。

D級 と E級の優位性の論文

Amplifier classes such as E and F are basically enhancements of class D,

元信号の大半を捨てるCLASS Dの仲間なので、 AUDIO 愛好家が好むとは思えない。欠落した音楽情報が大好きなタイプむけの回路。 

焼損防止目的で、動作させない時間があるのも特徴。(こうなると元信号との相似性は減っていく)

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民間企業でのCLASS D、CLASS E 研究はNHKより25年ほど遅れてはじまっている。

CLASS A アンプのバイアスについて。   amplifier class A biasing

勉強をしないユトリ世代が 誤ったことを宣伝しているので、 ここは基本についてあげておく。

電気技術分野では、日本はかなり後発国になる。真空管時代の技術を使っていまにいたる。

戦中はヘテロダイン通信機が普及していた米国。 超再生式で奮闘していた日本。

「ゼロバイアスで知れ渡った回路 を エレキギターアンプ会社が、グリッドリークバイアス」と呼んで意匠権をクリアした世界でもある。 しかし真値はひとつ。

「純A級アンプは最終段SEPP(class B)のデバイスの電流がいかなるときも枯れず」と公開中なので、自らCLASS Bに属すると認めている。 

この分野は、 SEPPにせずにシングルアンプの方が部品数は減るしデバイス電流管理は楽になるが、メーカーのプライドが邪魔をしていまさら戻れない世界でもある。

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Simplebias

Biasextremes

Inputcharacteristics

Outputcharacteristics

show here

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増幅動作を1つのトランジスタ(fet)で行っているのが、class A. つまりpush,pullの概念がない。 「概念がない」と表現して理解できない場合には、中学校勉強をしなおした方がよい。

バイアスポイントは図示されている。

「自称 CLASS AA」についてのバイアス説明が不存在なので、そこには論理性はない。

 
 
 
 
 
 
 
 

push-pull回路はCLASS B.

SEPPでの実測効率は10%ほど。音のよいとの評判記事をみても供給エネルギーの9割は捨てているのが特徴。トランスタイプのCLASS B で効率30%。

Classbbias

Classbpushpull

Crossoverdistortion

crossover distortion対策に、current damper回路を入れてCLASS AB. 

current damperは1960年代で議論されて、1970年あるいは1971年に確定した技術。 当時の月刊誌(英語圏)で論議されていた。 PNP主流時代の回路例。

Pwramp_1960

 
 

 
 
 
逆相信号がほしい時に使う [ phase splitting 」回路例で2つ。負荷の等しいことが成立条件。

Phasesplitter

Emittercoupledphasesplitter

 
 
 
 

ワイヤレスマイクで使う LC共振負荷回路は CLASS B. これを説明した本はかなり少ない。昭和20年代に刊行されたらしいがまだ当時記事をみていない。 

Classbrfpower

インダクターだけの負荷では現実に下側が歪になる。

 
 
 
 
 
 

ベル研究所が販売していたスピーカーの音は、公開しておいた。

audio 愛好家であればbell研のスピーカーは持っていたいものだ。


YouTube: Bell speaker " model A-40" sounds    de RADIO KITS IN JA

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