RADIO KITS IN JA　

• 1936年：イギリスの天才発明家アラン・ブラムライン（Alan Blumlein）が、ステレオ録音技術の特許と同時に、真空管を使った差動回路（ペアの共通カソードを高い抵抗でGNDに落とす回路）を考案し、特許を出願しました（1937年成立）。
• 1938年：アメリカのフランクリン・オフナーが医療用（脳波計）の増幅器として差動回路を開発。
• 1963年　ワイドラーがフェアチャイルドでμA702の回路設計を完了し、試作に成功　前モデルμA701で製造ノウハウを取得。
• 1964年　フェアチャイルド（Fairchild Semiconductor）社から商用（市販）製品として正式に一般発売
• 1966年 (RCA CA3028)：差動 ＋ 定電流テールの基本形がIC化。オイラが良く使うIC
• 1968年 (フェアチャイルド μA741 / LM741)：それにカレントミラー能動負荷やカスコード電流トランスファー、2段目増幅段までを統合した「完全なオペアンプ」へ進化。
• 1973年〜 (金田式アンプ)：これら1960年代後半に半導体メーカーの天才設計者たちが築き上げた「IC内部の完成された論理」を、オーディオ用の巨大なディスクリートパワー素子へ忠実に移植し、大電流・高耐圧仕様へとスケールアップした。

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「低い電圧のなかで、いかに電流を最適化し、後段の入力容量（ミラー効果）や非線形性に邪魔されずにゲインを絞り出すか」で考えだれたのがμA701.

ワイドラーは、トランジスタが持つ固有のVbe-Ic特性（指数関数：EXP）の非線形性を、差動ペアの「対称性」と「定電流テール駆動」によって見事に相殺（キャンセル）するトポロジーをICの内部で完成させました。

「IC外部で　相殺する回路」成立には、パラメーターテスター　と　標本1万個は必要。　統計学的には標本100万個ほしい。

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upper と　lowerを分断したアンプにも人気あることがわかった。

 1975年に発表された QUAD 405（カレント・ダンプ回路　　電流帰還制御） が成功してるからね。

upper と　lowerを分断したアンプで簡単なのはこれ。　JF1OZL  style 

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こういう発想もあったのね。

「エンベーロープを上手に吸い上て使ってる」古典。　目的外信号を打ち消す工夫がはいってる。

トランジスタ式ミニワッターPart2　基板キット：　　ぺるけstyle。

公開されている回路での基板化をした作例。　良くも悪くも回路思想を反映している。

12V供給で800mW出力。17Ｖ時で2Ｗ超える。

KITは領布中　：

YouTube: dc12v to dc14v.

ドライビング660mVでフルパワーになる。原回路の難点。　

真空管時代のプリアンプ、FM チューナーは出力500mV。古い時代の名機ではフルパワーで鳴らせない。　

「中押しアンプ」も必要な思想。

この「トランジスタ式ミニワッターPart2」の回路特徴

1, 終段に流れる電流が細いので、音には艶がない。

2, 2ルートNFBなので帰還信号同志が喧嘩している音になる。聴感が悪いとわからんらしい。

3,フルパワーにするには　中押しAMPが必要。　

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励磁段での中和Cは不要。

半導体の進化歴をみると外部Cを使わなく済むように集積回路は進化している。回路と云うか　配置と云うか　バイアスの与え方なのか？？？　外部Cレス回路がOP 741から標準になった。

近30年の IC 等価回路をみると中和Cが使ってあっても10PF程度の小容量。　まあ大きいと拙いことが目立つ中和C.

　 励磁段での中和を必要だとするのは50年前の設計思想。終段ではCobの小さいtrを選定しているので、中和cは使わないで済むようにしなきゃ不自然。

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まめ知識です。歴史を後世にただしくつたえましょうね。

時間軸にそって過去から現代に記述。

1.

安藤博の「中和（ニュートラライゼーション）」特許　：これが　人類史最古

1910年代〜1920年代、三極真空管を高周波増幅させると、内部の電極間容量（プレート・グリッド間）を介して出力信号が入力に戻り、激しく異常発振（発振歪み）を起こすのが世界共通の最大の課題でした。

　安藤博は1919年（大正8年）という極めて早い段階で、「電極間の容量を、外側に組んだ回路（ブリッジ・逆位相回路）によって相殺（中和）して発振を止める」という画期的な「中和増幅回路」を発明し、日本で特許を出願・取得しました（特許第80948号など）。

後にベル研からNFB特許で1932年に出願され、ベル研の認可に至るまで5年かかった。

ユニパルス真空管展示室　を覗くと詳しいよ

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2

抵抗ブリッジを利用した最古の特許。　「ベル研エンジニア」　ハロルド　ブラック氏。

「ブリッジ回路で歪キャンセル」はIRE 1931年規定以前の発想。アンプ動作についての認識が業界で一致していない時に　これを思いついたのは凄いわ。アンプの記号が三角形ってのはいまもお同じだわ。

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3

そこでブラックがさらに電話通信網での研究を重ね、1927年に考案したのが負帰還（Negative Feedback）です。出力をひっくり返して（逆位相で）入力に戻すというこの手法は、回路が多少変動しても自動的に歪みを抑え込み続ける圧倒的な安定性を持っていました。

306個の実機をならべて実証実験し、これの包括的な基本特許が登録されたのが1937年です。

オイラも名前だけは知ってる　Nyquist stability criterion

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4

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5

QUADのピーター・ウォーカー氏が　論文冒頭に紹介しておるように、ベル研のハロルド　ブラック氏の高周波回路でのNFB技術（US2102671A）から　hintを得て　audio展開したと書いてある。

「class B　と　電流帰還制御」が特徴。

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6

1982年公開のサンドマン博士のclass s。　

「ベル研エンジニア」　ハロルド　ブラック氏は　ブリッジ回路2組であったが、上手に1つにした。

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負帰還させて歪減らす（増幅量を加減する）のは、日本人のアイデア。

これが日本人の先行特許を　超えるために、ベル研は通信網整備を兼ねて、実証実験にゼニ投資した。ここで米国での電話超距離・多重有線通信網ができた。

ベル研究所「負帰還アンプ」実証実験の推定費用概略（現代換算価値）

• 0 〜 3kHz（通常帯域）：普通の電話の声（ベースバンド信号）をそのまま流す。
• 7kHz 〜 45kHz、あるいはそれ以上（キャリア帯域）：別の通話を、45kHz前後の高周波（電波と同じ性質の交流信号）へと変調して同じ電線に同時に流す。 (電線に5khzごとに9つ信号をssbで載せる）

• 真空管の非直線性のせいで、アンプの中で10kHzの信号が歪み、その高調波（20kHz、30kHz…）や、元の3kHzの音声と混ざり合う相互変調歪み（インターモジュレーション）が発生します。 [1]
• これにより、通常の電話（3kHz）のラインに、10kHzキャリア側の会話がノイズや混線となって激しく侵入し、通信網として完全に破綻してしまいました。

• 実験の周波数帯域：4kHz 〜 45kHz
• 結果：この「10kHz帯を含むキャリア通信帯域」において、負帰還をかけることで歪みを10万分の1にまで激減させることに成功しました

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• 仕組み：45kHzのきれいな正弦波（キャリア）に対して、音声の強弱に合わせてその「振幅（波の高さ）」をリアルタイムに変化させます。 [1]
• 周波数帯の変化：変調をかけると、45kHzを中心に、音声の周波数（約3kHz）の分だけ上下に広がった「側波帯（42kHz〜48kHz）」という新しい高周波の電気信号が生まれます。
• SSBの採用：ベル研は電線の帯域を節約するため、フィルターを使って「45kHz〜48kHz（あるいは42kHz〜45kHz）」の片側だけを取り出して電線に送信していました（これがSSB変調です）。 

• 1ch（そのまま流す）：0.3 〜 3.4 kHz の生音声
• 2ch（変調する）：10kHz の信号に音声を乗せる → 10〜13kHzの有線伝送
• 3ch（変調する）：20kHz の信号に音声を乗せる → 20〜23kHzの有線伝送
• ：
• 9ch（変調する）：45kHz の信号に音声を乗せる → 45〜48kHzの有線伝送

• アンプの直線性が悪い（歪みがある）と、45kHzで変調された通話の歪み成分が、下の10kHzや20kHzのチャンネルへノイズとして侵入し、他の人の通話を完全に潰してしまいます。
• だからこそ、45kHzまで変調されたすべての信号を「絶対に歪ませずに、まとめて一度に増幅できる」超高性能なアンプが絶対に必要となり、その結果として負帰還アンプ（1937年特許認可）という大発明がもたらされました。 

• 選別基準：完成した管(175HQ)を5,000時間（約7ヶ月）連続で動作させ、合格した「7本に1本だけ」を海底に沈めるという、民間企業の常識を超えた超絶的な品質管理を行っていました。
• 結果：地球規模の有線通信網を守るため、大西洋の底で22年間、1本も壊れずに動き続けました

これが国際電話の起点です。

つまり、「音声信号を45kHzへ変調して電線に詰め込んだ」という当時の最先端の通信要求こそが、のちの電子回路の歴史を決定づけるすべての歪み対策（NFBから1975年のQUAD 405カレント・ダンピングまで）の出発点（真の生みの親）だったのです。

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「昭和20年代～昭和50年代には中和を取る」って表現がラジオの製作や　cq ham radioに見られた。

nfbと呼ぶと　聞こえがいいので　nfbって言葉が普及したが、日本人であれば世界初の負帰還特許名「　ニュートロン　」を使って支障ない。

デバイスメーカーが作ったLH0003データシートにも「電流がゼロ（あるいは負荷が無限大）の時しかリニアリティは成立しない」という冷徹な事実がしっかりと明記されています。 [1]

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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。

 

• 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。

 

（※ 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。

 

 

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。

 

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この実測表は先々役立つので　覚えておいたほうがいいよ

ピーター・ブロムリー（Peter Blomley）の論文から引用。

new_approach_to_class_b_amplifier_design.pdfをダウンロード

ブロムリー型アンプ（Blomley Amplifier）はDIY屋なら既知だろう。

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まめ知識です。　歴史は正しく後世につたえましょうね。