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2026年5月16日 (土)

真空管にaudio信号を入れると FM変調かかるのはどうしてですか?

真空管は常時fm変調させた音を出力する。トランジスタも同じだ。
 
ベース変調の中波帯ワイヤレスマイクでは、 fm も amもでる。 FM成分は少なくて1割。 下手につくると5割FM成分になる。 これを綺麗に復調できるのが、超再生式ですね。 ベース変調AM電波は目的外の電波が強くでるので、オイラの作例はない。
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1. 電極間容量の電圧依存性
真空管の内部には、グリッド、プレート、カソードといった電極がわずかな隙間を空けて配置されており、それぞれが小さなコンデンサ(電極間容量)を形成しています。
この電極間容量は固定ではなく、電極にかかる電圧や、間を流れる電子の量(空間電荷効果)によって、わずかに値が変化するという性質を持っています。
2. オーディオ信号による容量の揺らぎ
真空管にオーディオ(音声)信号を入力すると、グリッドの電圧が音の波に合わせて上下します。
この電圧変化に伴い、前述した真空管内部の電極間容量が、オーディオ信号の周波数と振幅に完全に同期して変化(変調)することになります。
 
 
症状としては、
このオーディオ帯域内での直接的なFM変調(位相変調)は、高域のデリケートな音声信号に対して以下のような影響を与えます。
  • 高音域の微細な揺らぎ(濁り)
    ボーカルの倍音やシンバルの響きなど、高いオーディオ周波数(数kHz〜20kHz)において、低い周波数(ベースやドラムなど)の大振幅信号によって時間軸が揺さぶられ、音がわずかに濁る原因になります。
  • 真空管らしい「音の広がり」の正体?
    この微小な時間軸の変調(1%未満のわずかな揺らぎ)が、逆に「音がカチッと硬くならず、ふくよかで心地よく聴こえる」という、真空管アンプ特有の音の艶や空気感を生み出している一因であるとも言われています。
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Q:
歌声もΔfした音声は上手にきこえるから 周波数揺らぎは自然界で心地よいんだろな。
A:
自然界の癒やし「1/fゆらぎ」
自然界に存在する心地よい音(波の音、そよ風、小鳥のさえずり、雨の音など)には、「1/fゆらぎ(エフぶんのいちゆらぎ)」と呼ばれる不規則な揺らぎが含まれています。
  • 私たちの心臓の鼓動や脳波、細胞の活動そのものも、実はこの「1/fゆらぎ」を持って動いています。
  • そのため、外部から入ってくる音の周波数や振幅に同じようなゆらぎ Δf があると、自分の生体リズムと同調(シンクロ)するため、脳が深くリラックスして「心地よい」と感じるのです。
 

P = ∫f1f2 (k / f) df = k (ln(f2) - ln(f1)) = k ln(f2 / f1)

limf1 → 0f1f2 (k / f) df = ∞

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