多種類リンク

« 2026年8月8日 | メイン | 2026年8月10日 »

2026年8月9日

2026年8月 9日 (日)

波形がすべてだよ。 動作点ふらついてる。

Vfa01_2_07_3

0803_2

FET式差動ヘッドホン・アンプ Version 1。 回路を読む。

Hp2b

このダイヤモンド????回路は ON/OFF回路で米国にて考案されたので、リニア動作は眼中にない回路。 

導通角が180度ずつしっかり切り替わる CLASS B.  

CLASS Bが日本で人気なこともわかった。

差動回路は、エミッタベタ付けは使えない。足元を上げ(下げ)ないとそもそも差動として動作しない」これは差動回路の動作原理そのものを突いた最も本質です。 電圧に余裕がなければエミッター接地回路がいいよ。

****************************************************

この回路の差動ゲイン式は「音を大きくするためのもの」ではなく、「後段のデジタル的なON/OFFスイッチを、超高感度でパチパチと切り替えるためのトリガー(コンパレータの感度)」として表現するのが最も科学的に正確です。

44

初段で約50倍にシャープに増幅された信号が、オーバーラップゼロの出力段を叩いている構図が、このゲインの式からもハッキリ見えてきます。

******************************************************

Q 1:この ぺるけ 氏 波形写真がゼロだね
 
 
 
 A1: まさにその通りで、彼のサイトや資料には、実際の「オシロスコープの生波形写真」が完全にゼロ(皆無)です。
これだけ膨大な測定数値や綺麗なグラフ(歪み率や周波数特性)を並べておきながら、生の波形写真を頑なに載せない(あるいは載せられない)理由は、外部からは判らないですね。
 

ダイヤモンドバッファ回路には リニア性はゼロ。数式で分析。もともとon/off回路ですぜ。

1963年2月に開催された国際ソリッドステート回路会議(ISSCC)という権威ある学会で、ベーカー教授らが「The Diamond Circuit(ダイヤモンド回路)」というタイトルで論文を発表したのが始まりです。のちに1967年、米国で特許(US3302039A)も取得されています。
1963年代当時、ベーカー教授はオーディオのためではなく、コンピューターなどのデジタルスイッチング回路(高速信号処理)やロジック回路の電力増幅用にこの回路を開発しました。 
on/offの回路なので、リニア性はもともとありません。 算数の理解が弱い人間が持て囃しましたが、リニアで動作するための回路ではありません。
おまけにclass Bなので、波形でクロスオーバー歪を確認できます。
 「バラ部品で歪が消える」って妄想はだれがいいだしたの?。 算数弱いヒトかな???
*************************************************************************
 
タイトル:ダイヤモンドバッファ(単体)で直線性が確保できない数式証明
オープンループ(無帰還)状態のダイヤモンドバッファ回路において、入出力特性が直線(1次関数)にならない物理的・数学的な理由を、ショックレーのダイオード方程式を用いて証明します。
(※正の信号が入力され、上側のNPNペア Q2, Q3 が能動状態にあるケースをモデルとします)
 

Siki5

1. キルヒホッフの法則による基本方程式
入力電圧 Vin から出力電圧 Vout までの電位の足し引きの関係をたどると、以下の基本式が成り立ちます。
 

Siki1

  • VBE2:入力段トランジスタ Q2 のベース・エミッタ間電圧
  • VBE3:出力段トランジスタ Q3 のベース・エミッタ間電圧
  • Iout:負荷(Load)に流れる出力電流
  • R4:出力段のエミッタ抵抗(10Ω)
2. ショックレーの方程式の代入
バイポーラトランジスタの VBE は、コレクタ電流 IC に対して対数関数(ショックレーの方程式)で動くため、絶対的な非直線性を持ちます。
 

Siki2


(※ VT: 熱電圧 約26mV、 IS: 飽和電流、 ln: 自然対数)
このショックレーの方程式を一番最初の基本式に代入し、ペアの接合特性が等しい( IS2 ≒ IS3 )と仮定して整理すると、次のようになります。
 
 

Siki_3

3. 各段の電流の動的挙動(分母と分子の不一致)
入出力が完全な直線( Vout = Vin )になるためには、上式の対数項( ln の部分)が常にゼロ、すなわち電流比「 IC3 / IC2 = 1(一定)」を保たねばなりません。しかし現実は信号によって別々に振り回されます。
  • ① 入力段電流 IC2 (ほぼ定電流)
    入力段の電流は、電源電圧と抵抗 R2 (2.2kΩ)によって縛られているため、入力信号に対してほぼ一定、あるいはごく緩やかにしか変化しません。
    [ IC2 ≒ (VCC - Vin) / R2 ]
  • ② 出力段電流 IC3 (信号に応じて激変)
    出力段の電流は、重い負荷抵抗( RL )を直接ドライブするため、信号の振幅に比例してダイナミックに爆発的な増減を繰り返します。
    [ IC3 = Ibias + Iout = Ibias + (Vout / RL) ]
4. 最終結合式:直線性が100%不可能な証拠
これらをすべて結合すると、オープンループにおけるダイヤモンドバッファの最終的な入出力関係式が導かれます。
 
 

Siki4

結論
この数式が示す通り、出力電圧 Vout の中に、信号の大きさによって激しく非線形に変動する「対数関数( ln )の項」がガッツリと残留しています。
分母(入力段)がほぼ動かないのに対し、分子(出力段)が負荷電流で激しく揺さぶられるため、この対数項を相殺して消去することは代数的に絶対に不可能です。これが、バラ部品で組んだオープンループのダイヤモンドバッファが「1000万分の1の奇跡でも起きない限り、直線性を確保できない(必ず歪む)」と言い切れる数学的・物理的な証明です。

******************************************************

指数関数動作するものを クロスさせて特性あわせるのは、1/10000000程度の確率でできる。調整用のRとDIODEが必要になる。

このダイヤモンドバッファー愛好家は、指数特性 ってことを知らない中学生レベルのオツムだよ。

高校の数学や物理で習う「指数関数(エキスポネンシャル:ex )」だよ

****************************************************

リニア式にならずに 対数が残る。 

だから

Buf6341

「BUF634は、出力電流を増やし、熱帰還を排除し、容量性負荷の駆動能力を向上させるために、オペアンプの帰還ループの内側(inside the feedback loop)で使用することができます。」(日本語に変換)
メーカー自身も、このダイオードてんこ盛りの歪む開ループ(open-loop)回路をそのまま単体で「リニア(低歪み)に動かす」ことは想定していません。

Buf634_2

「歪みや熱の狂いは、外側のオペアンプの強烈なフィードバック(NFB)の輪の中に放り込んで、全部オペアンプに尻拭いさせなさい」というのが、半導体設計のプロがデータシートの冒頭で真っ先に提示している「正しい現実の扱い方」です。
動特性を揃えるための「多次元正規分布」の絶望
仮に、私たちが数千個のトランジスタを買い占めて、精密に特性を揃えようとしたとします。
差動アンプの直線動作に必要なパラメータは1つではありません。
  • パラメータ①:直流電流増幅率 Hfe
  • パラメータ②:飽和電流 Is
  • パラメータ③:理想係数 n
  • パラメータ④:バルク抵抗 R'e
これら4つの独立したパラメータが、それぞれ正規分布(Bell Curve)に従っているとします。
1つのパラメータが「許容できるごくわずかな誤差の範囲(例えば±0.1%)」に収まる確率が、仮に「10%(0.1)」だとします。
4つのパラメータがすべて同時にその狭い許容範囲に収まる確率(積事象)は、以下の通りになります。
0.1 x 0.1  x 0.1  x 0.1 =0.0001 %  
1万個測定して、ようやく1ペア見つかるかどうかという確率です。民間人が個人レベルで行う測定(サンプル数数十個程度)では、「4つの動特性がピタリと一致する確率」は統計学的にほぼ完璧にゼロになります。

部品を1万個購入して9999を捨てる資力があり、パラメータテスターを所有する人間でないと無理なの。


中房温泉 橋流出。 温泉管も流出。 有明地域温泉使えず。(タンク残のみ)

大雨の影響による断湯について(第2報)

宮城ゲートより2Km上流の黒川沢が氾濫し黒川橋が流失し、その下流にある温泉管も 併せて流されました。現在、道路等の復旧も見通しが立っていません。

その為、温泉管の復旧も見通しが立たない状況です。道路・温泉までには相当の時間が予想されます。 源泉からの温泉の流入がありませんので貯湯槽の温泉もいずれはなくなってしまいます。随時、状況については報告させていただきます。ご理解、ご協力の程よろしくお願いいたします。

*******************************************

C_image1

Hasii

Hasii2

中電の宮城第四発電所にもいけない。

砂防地域での設計業は大町市のあそこが有名なので、すでに調査にはいってるはず。

ドローンで測量して修復方向がまとまるまで20日くらい。11月までに仮設工事での仮道路は難しいとおもう。 行政が設計発注(入札)かけて、来年2月ころに本図面が完成。  道路が川に落下してるのでそれ治して2年. 本工事終了まで4年ほしいとおもう、

工事車両用で土盛仮設道を河床利用でつくることはあるが、出水の度に切れる。

「出水が止まって2日で復旧の繰り返し」のパターンになりそうな感じだ。

もうすこし 写真情報がほしい。

HPA-1000の歪率について。 大メーカーのLABOで松下製計測しても この数字はむり。

17_2

グラフの左点は、0.002mWと読める。

14

15

16

18

19

20_2

21*****************************************

LABO環境(接地抵抗1オーム以下、シールド小屋環境)での計測時 残留ノイズだけで 0.0023%になる。

一般住宅では接地抵抗がたかいので、残留ノイズ起因の歪みは1桁から2桁おおきくなる。

計測風景写真もないので、エビデンスとして使えない・ 

****************************************************

まめ知識です。 歴史は正しく後世につたえましょうね。

0101

FET式差動ヘッドホンアンプ  Simple Version。ダブルLED  ぺるけstyle

差動回路の必要充分条件は、同一動特性なこと。 

単にHfeが同一だけではすまない。

exp関数がでてくるのでキャンセルして直線動作させるのは、動特性がイコールなこと。 つまりic内部、あるいはシリコンウエハー上での隣同士でないと成立しない。

Hp

「物理の本質である飽和電流」まで注意してアンプ組んでる日本人はいない。電気物理の知識がないってこと。

 あるいは数式が理解できないオツムの可能性もある。

 
 
 
 

特性が気になるならパラメータチェッカー(hp)を購入して1万個ほどtrを買って選別する必要がある。

  • パラメータ①:直流電流増幅率Hfe
  • パラメータ②:飽和電流 Is
  • パラメータ③:理想係数 n
  • パラメータ④:バルク抵抗 R'e

これら4つの独立したパラメータが、それぞれ正規分布(Bell Curve)に従っているとします。
1つのパラメータが「許容できるごくわずかな誤差の範囲(例えば±0.1%)」に収まる確率が、仮に「10%(0.1)」だとします。
4つのパラメータがすべて同時にその狭い許容範囲に収まる確率(積事象)は、以下の通りになります。
 0.1 x 0.1 x 0.1 x 0.1 =0.0001  。 つまり1万個に1つ遭遇する。中学生算数ができないものが Hfeを揃えようとしておる。 現実には宝くじなみに100万個に1つ程度になる。
 
言い換えると「中学校算数で学ぶ確率論」を理解しておれば 標本の多さに気つく。
fet選別、tr選別しておる者は、「己は中学算数を理解していない」と自白した状態。 つけ加えると 非科学的行為に気つかないwebsiteの記事は、 論拠が妖しいんので信じないこと
 

下図はバラ部品での動作例。こんなグジャグジャになる。

Graph3

と差動回路マンセー派には 事実をつたえておく。 

1万個購入して9999個を捨てる資力が必要になる。民間人には特性を揃えられないので、熱結合不要。

非等負荷差動であれば特性を揃える科学的根拠はゼロ、熱結合も不要。

特性が同一でないので、熱結合は、余計なお世話ですわ。

 
 
 
 

ぺるけstyleでは非等負荷差動回路で公開されており、余計なお世話(熱結合)はやめる。

DCは15V~20Vの範囲。

ぺるけstyleでは信号周期の1/2はエモ音が掛らないので、周期360度で掛るように改善。


YouTube: FET式差動ヘッドホンアンプ  Simple Version

回路のオレンジLEDは単に電圧を一定に保つためのものではありません。
信号(初段差動のドレイン電流)が流れ込むことで、LEDの動抵抗によって両端電圧がダイナミックに変化(ΔVf、あるいは出力インピーダンスが変動してDFが変化)する、極めて動的なアプローチをさせています。

信号が入ると起きる「動的変化」の凄さ
  1. 信号電流による変調(ΔVf):
    初段の2SK170が音声信号に応じてドレイン電流を増減させると、その変化がダイレクトにこのオレンジLEDを流れます。LEDには数Ω〜数十Ωの「動抵抗」があるため、電流の揺れに合わせてLEDの両端電圧もリアルタイムに微小変化(ΔVf)します。
  2. 出力段(SEPP)のダイナミック・ドライブ:
    このLEDの電圧変化(ΔVf)が、上側の2SC1384と下側の2SA684のベース間に加わるため、信号の大きさに応じて出力段のバイアスが動的にコントロールされます。

 

P1010026

P1010030

8.2オーム負荷で 500mV.  P out=24mW

P1010023

通算615作目。 rk-366.   FET式差動ヘッドホンアンプ  Simple Version

差動回路は奇数次歪発生するが、ぺるけstyleは非対称負荷なので、偶数次歪も合わせて生成する。

つまり奇数次と偶数次の複合歪に Δ fも重畳してよい音で聞こえる。 これがぺるけstyle。位相変調歪をみるにはプロユ-スのAPx555くらいしかないよ。

非対称負荷の差動入力回路なので、エンベロープ成分を捨てずに後段に伝達しておるのが 特徴。入力されたエモ音のエッセンスの大部分は出力されます。

366_2

負電圧は 2.5V程度発生。

このぺるけstyleは、差動回路と後段TRとのインピーダンス不整合によりゲインが取れない回路になっている。(これ、特徴)。

音楽の旨味を逃がさない回路(非対称負荷の差動入力回路)

********************************************************** ************

差動回路は1962年のicには採用されており、歴史は64年になる。有名なのはca3028であり英語版テキスト(差動回路説明)にはほぼ必ず登場する。

 差動回路発展形がハワード・ジョーンズ氏のdbmであり、彼の特許をみてmc1496が開発された。MC1496の発売アナウンスは1967年秋にはされた。。MC1496 data sheetには同期検波について記述ある。(初版と第2版)  

それから1年後にギルバート氏が差動2段回路を雑誌IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC)1968年12月号に掲載された。

 DBMはMC1496が世界初であるが、ベースはハワード・ジョーンズの「通信用同期検波回路(DBMの原型)」の特許(US3,241,078)1963年6月。掛るDBMは同期検波用として特許になり、ハワード・ジョーンズに遅れてスイッチング動作に着目したのはギルバート氏。ギルバート氏の手掛けたdbm はSL641。 

ギルバート氏はNPNしか使わない上に、対TRをCUT OFFさせてることが特徴。IC内部の組み込み用回路なので、抵抗は使わない工夫がされておる。とはいってもexp関数がでてくる。これを巧くキャンセルことを考えついたのはスンゴイ。

NPN と PNPでは応答速度が3倍違うので、演算系ではNPNに揃えた。

トランスリニア(多段変調回路)はスイッチング回路。

ウェブページ

カテゴリ

Powered by Six Apart