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2025年12月31日

2025年12月31日 (水)

電流帰還アンプ考察。1991年ではマークアレキサンダー氏は、Precision Monolithics Incの社員。

1991年公開の進化版論文。これを学習したほうがいい。

1991年ではMark Alexander氏は、Precision Monolithics Incの社員。

a_currentfeedback_audio_power_amplifier.pdfをダウンロード

 
 
 
 

以下、日本語訳

論部には、「実際、多くのオーディオパワーアンプは、741や4136のようなモノリシックオペアンプのディスクリートコピーです」が、通常はコストを削減するために多少簡素化されています。

本論文の目的は、出力から入力段へのグローバル電圧帰還を用いない新しいパワーアンプ設計について報告することです。また、帰還ループも1つではなく3つ使用します。AC閉ループゲインの大部分は電流帰還ループによって実現され、この回路は広帯域アンプの設計技術を多用しています。電圧帰還は他の2つのループでも使用されますが、低ゲイン入力段とDC制御アンプにのみ使用されます。アンプの入力段にはICオペアンプを使用し、回路の残りの部分は相補型MOSFET出力段を駆動するディスクリートバイポーラデバイスで構成されていることで、経済的な設計となっています。さらに、高価なマッチングトランジスタも不要です。 オーディオ愛好家の中には、入力段に複数のフィードバックループとICオペアンプを使用する新しいアンプ設計のアイデアに抵抗を感じる人もいるかもしれませんが、 プロトタイプの測定性能は、この新しいトポロジーが実現可能であることを証明しています。

2. 電流帰還型と電圧帰還型 モノリシック型およびハイブリッド型の電流帰還型アンプは、その優れた帯域幅対ゲイン特性から、非常に人気が高まっています。新しいパワーアンプ回路を検討する前に、これらの特性を徹底的に検討する必要があります。電流帰還型アンプと電圧帰還型アンプの違いを正確に理解するには、両方のタイプのモデルを構築し、入出力伝達関数を求めるための解析を行う必要があります。これが完了すると、2つのトポロジーを直接比較できるようになります。 電圧帰還型オペアンプは、図1に示すネットワークでモデル化できます。このネットワークは、差動-シングルエンド・コンバータ、トランスコンダクタンス・アンプ、RC補償ネットワーク、およびユニティゲイン出力バッファで構成されています。モデルに示されている抵抗Roは、実際には、その特定のノードに接続されたすべてのトランジスタによってgmステージの出力に現れる実効並列抵抗です。 RoCc時定数はアンプの支配的な極を設定し、積gmRoAbufは開ループDC電圧利得です。フィードバックはループ全体に適用され、出力から反転入力へ、抵抗R1とR2で構成される分圧器を介して戻されます。閉ループ電圧利得の周波数依存性は、以下の式で表されます

Masこれは図1を調べることによって書き留めることができます。これは次のようになります。

Mas3

Mas2

図1:この電圧帰還アンプのシンプルなモデルには、ほとんどのオペアンプに共通する基本的な構成要素が含まれており、解析には十分です。

この式からわかるのは、回路のDC閉ループゲインはほぼ1+ (R2/R1)に等しく、閉ループ極は次の周波数に存在するということです。 (積gmRoAbu fが十分に大きいと仮定)

引用ここまで

 
 
 
 

彼の主張では図1は電圧帰還アンプ。

しかし、図1が示すように Vo端には電力が出てくる。 たまたまVoで表現してあるが、出力はエネルギー(電力)である。

Vo と  出力電流の積がエネルギーであり、電力である。    電流がゼロであれば積はゼロなので、無出力と同義になる。

模式図1の出口側には dcカットコンデンサーがないので電力出力。

出力(電力)を抵抗で分圧し、R1への印加電圧は出力に比例する。またR2経由で電流を 演算素子Σを流している。(電流は 電位上位から下位にながれる)

Mas4_2

従って「電流大小の影響と電位の影響を受けたもの」が帰還している。これは普通のことだ。

帰還戻点の電位がVoより上位であれば帰還はしない。 これも当然のこと。

 「彼が主張する電圧帰還アンプは、電流も帰還している」ので、眉唾な論文とみて支障ないだろう。 アレキサンダー氏が示すfig1は、 電流帰還しておる

 彼を称賛する人間はオツムが悪いので、論文が導入部で破綻していることが理解できないらしい。

コンサルタント Mark Alexander氏は設計屋でなく、従来の電流帰還アンプを大声で唱えただけだと判る。

dcカットコンデンサーレスなのが彼の特徴らしいので、 論文を読み進めてみる。

Mas5

 
 
 

電位差1ナノボルトもあれば 帰還は成立する。 民間人が持つ計測機器では測れない世界。

オイラ達が購入できるコンデンサーは、中華テスターで楽に計測できる程度の漏れ電流がある。CでDCストップしたと信じるのは勝手だが、計測して電流(漏れ電流)が帰還している事実をみたほうがよい。漏れ電流は、 トランジスタのベース電流より大きい値なので、無視はできない。

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帰還回路において、「電流 vs  電圧」での支配性をみると。 これは電圧になる。

金属のイオン化勾配を見た時に、電位差が生じるので金属が腐食する。電位差があるので電子移動に成功する。 

したがってニュートン力学では、「 電位差ゼロでは電子移動しない。電子移動しないので帰還制御は存在しない 」。  電子移動するかどうかで考えるのは物理の基本である。

帰還制御(NFB)は、電位差に主導権を持たせた「出力エネルギーの部分帰還」であり、遅延した信号を新しい信号に加算することだ。 

結果、信号質は劣化し、「加算された信号」を「新しい信号」と 「遅延信号」に分離することははほぼできない。可逆性は非常に低い。

遅延時間はデバイス特性、基板パターン長、基板パターンインピーダンスにも左右され一義的には定まらない。 標高と地場の影響も受ける分野ではある。

ダイオードを通過させると信号は1ナノ秒遅延する。半導体では遅延10ナノ秒から遅延100u秒まで様々な製品がある。

2015年頃の三菱電気論文だったと記憶しておるが、標高1000mとゼロメートル地点では、半導体デバイスの劣化具合に差がみられ、標高1000mのほうが4割ほど劣化が早い。

3球ワイヤレスマイクの製作 通電確認:2025年12月29日

先日の真空管ワイヤレスマイクを通電確認してみた。

ラジオに近づけると、飽和して歪むので30cm程度は離す。


YouTube: 3球ワイヤレスマイクの製作 通電確認: 6av6+6av6+6be6。2025年12月29日公開

今回のは6be6が元気すぎて、回り込み気味になったので回路中のR8を18kにまで下げた。

結果g1の電流が増えてコンダンタスが低下、発振強度を下げた。 通常より20%ほど発振を弱くした,

7極管のg1電流とコンダクタンス関係具合は NHK発行のラジオ技術に図が公開されている。真空管ラジオ屋なら、備えてあるだろう技術本。

基板はRK-320.   2024年11月に公開済み。ケースはリードS-10.

いまのところ、このサイズに3球載せた作例は、オイラだけらしい。

Rk320

PA-63R は2024年末で終了した記憶P1010011

PA-63Rは、サトー電気にだけ在庫がある。 買っておいたほうがいいと思うよ。

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通算601作目。


YouTube: 自作ワイヤレスマイクのサイズ確認

球のワイヤレスマイクとしては第93号。 過去作品はYAHOOにて放出済み。 

ケースは奥澤さんの製品でコンパチがでているが、電源トランスは流通していない。

不人気なので祐徳さんも扱わない。

テクニクス クラスAA

模式図がおちていた。 class Bで確定。

Vs2xj2fg

印刷物をスキャナーで取り込んだものが落ちていた。 ご丁寧に B CLASS と記述がある。

模式図に沿うとと、 A CLASS + B CLASS = CLASS ーAA   となる

模式図の「インダクター2連により180度進相した信号」と「R経由で掛る信号」の時間差2 lineがある。 これについて説明しているCLASS ーAA信者はいない。

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CLASS ーAA信者は、 B CLASSの音で納得している。

Classaa_cd

フルディスクリート「電流帰還アンプ」とは。 アレキサンダー氏論文は眉唾でした。

コンサルタント業のマーク・アレキサンダー氏がアナログ・デバイス社に提出した既知の電流帰還方式のまとめが1981年に、an-211として公開されている。

This application note was written by Mark Alexander, who received his BSEE from the University of Toronto in 1981. Mark is a consultant for Analog Devices and describes a unique power amplifier topology that is the result of his long interest in audio power amplifier design and careful listening to audio systems.

このアプリケーション ノートは、1981 年にトロント大学で BSEE を取得した Mark Alexander によって執筆されました。Mark は Analog Devices のコンサルタントであり、長年オーディオ パワー アンプの設計に興味を持ち、オーディオ システムを注意深く聴いてきた結果生まれた、独自のパワー アンプ トポロジについて説明します。

AN-211.pdfをダウンロード

Ss

an-211中に、

Before dissecting the new audio amplifier circut in detail,some background on the differences in operational characteristics between voltage feedback and current feedback amplifireseis appropriate.

と公開されておるので、

コンサルタント Mark Alexander氏は設計屋でなく、従来の電流帰還アンプを大声で唱えただけだと判る。従って彼の論文中、眉唾な部分も載っておる。深く信じると穴に落ちる そこは大人なら読み取れるだろう。

Accuphaseの論文からもそれは読み取れる。

Sannsui_tanaka 7769.pdfをダウンロード。

山水 田中氏論文は1981年公開。「電流帰還アンプのsepp部はclass B だと認める」ことから、アレキサンダー氏推奨の電流帰還アンプは始まる。 なぜなら彼が認めて引用しておるからだ。 

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日本人による電流帰還の説明文を紹介する。

3アレキサンダー氏が 顧問になれるかどうかは 疑念がある。PMIの社員として講演しておる。

Pm1_2

PMIは最終面ではANALOG DEVICE社に吸収されるので、親密な関係にあっただろう。 

Photo

 

Accuphase P-550は1994年リリース。

2

 信号大小でR1に掛かる電圧の変化が生じる。 そのΔVをトランジスタで受けて電流変化に変えて増幅素子にいれている。 R1での電流変化は直に取り込めないので、オームの法則が成立する前提で設計されている。
 しかし、微小電流変化分は抵抗を温めるのに使かわれてでてこない。抵抗内部での電荷移動時にはエネルギーを吸ってしまう。吸えない量を人間は観測しているだけだ。DC低圧で真空管動作させれば、エネルギー的に説明できない現象にぶち当たる。
 
 
 

アキュフェーズ説明の電圧帰還。

Photo_3

 
 

論文を挙げておく

accuphase1211.pdfをダウンロード

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電流帰還アンプを調査中。差動入力等負荷回路ではこうなるらしい。

Photo_2

出力をNFB抵抗経由で上流に戻し、帰還量を抵抗比率できめている。

current dumping回路の部品点数が多い。

 

SEPPにして正負電源供給では供給電圧の中点(電位)が出力端電位点になる。正15V,負15Vであれば出力端電位はゼロボルトになる。

 出力端ゼロボルトからスピーカーにエネルギーを流すにはどような方法がありますか?

 その状態で、ニュートン力学ではエネルギーが移動しない。現実には音になるので出力端電位はプラス側に 0.05Vから0.1Vほど寄せてある。 本音と建て前の世界がここにもある。

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スピーカー下流端を電源中点にすれば、論理上では電位差ゼロにて、ゼロインピーダンスになる。

ここをZ=8オームに設計すると  上側、下側の回路抵抗はアンバランスになる。結果、等電流から外れた動作に傾く。どう誤魔化すか?? がプロ領域なのだ。

帰還回路インピーダンスより 「マイナス入力」インピーダンスの低いことが、 アキュフェーズで主張されているので、大半の帰還回路は電流帰還タイプになるのも事実。

電流帰還制御デバイスをあげておく。


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帰還具合の精度向上にアクティブ素子が使われているのがAUDIO メーカーのトレンド。アクティブ素子による遅延時間大小は議論対象になる時代になった。

愛好家としては上記遅延時間を無視するのが楽である。

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2022年6月に公開した「 2SA1015/2SC1815フルディスクリートヘッドホンアンプ 」

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これも出力をNFB抵抗経由で上流に戻し、帰還量を抵抗比率できめている1969年の古典。

「マイナス入力」はTR6 ベースが受けている。 「アキュフェーズが公開主張している電流帰還」との違いを説明できますか?

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部品点数を増やして高音質を狙うのもよいだろうが、信号伝達時間が長くなる弱点がある。立ち上がりが遅いとの表現になる。 基板でのパターンも等長、等インピーダンスにしないと10kHzあたりから到着時間差が計測できる。 (東芝研究所:生産技術の品管に友達がいて、さんざん聞かされた。 2.5inch HDDの担当)

高パワー半導体は遅延時間が大きくなるので、音の立ち上がりが遅れた音に傾くのが物理特性。FETは立ち上がりが遅い。技術改善されつつあるがトランジスタが立ち上がりは優れている。FETが優れた特性になるまでもう10年はほしいと思う。

出力1~2W位のデバイスで聴いたほうが躍動感はよいね。

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