差動入力回路の扱える信号レンジについて
トランジスタ差動入力回路の信号レンジは66dBが理論値。 現実には50dBの入力レンジが確保できればラッキーだろう。 入力レンジ拡大には2段差動がもっとも効果があるが、それでも理論値は95dBまではくるすぃい。 CD音源が 信号レンジ80dBなので、「85～90dBの信号レンジはほしい」のはメーカーエンジニアの考え。diy派は波形が非公開なので真値がわからんが、電気物理学に縛られておるのでまあ50dBていどだ。
ショットノイズ（散弾ノイズ）の壁
リーク電流を相殺しても、トランジスタの接合部をキャリア（電子や正孔）が通過するときに発生する「ショットノイズ」は消せません。アイドル電流を小さくしていくと、このノイズの比率が相対的に大きくなり、実用的な信号として取り出せる下限が存在します。
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| 項目 | 差動入力方式（一般的なアンプの初段） | 対数（Log）関数利用回路（コンプレッサー等） |
|---|---|---|
| 主な用途 | 音楽信号の増幅（パワーアンプ、プリメインアンプ） | 音量（ダイナミックレンジ）の圧縮・制御、VCA |
| ベースとなる物理特性 | 差動対の特性（双曲線正接 tanh 特性） | VBE と IC の関係（純粋な指数・対数特性） |
| 素の特性 | 超ノンリニア（非線形） ※熱電圧 VT ≒ 26mV に支配される |
超ノンリニア（非線形） ※ただし理想的な対数カーブを描く |
| 生の動作リニア範囲 |
極めて狭い（40〜50dB程度） カレントミラーの電流比上限とイコール |
極めて広い（100dB〜120dB以上） ※対数軸（dB）として直線的に動作する |
| 設計の目的 | ノンリニア性を「力技で消し去りたい」 | ノンリニア性を「積極的に利用したい」 |
| アプローチ手法 | エミッタ抵抗で線形領域を少し広げ、負帰還（NFB）で強引に入出力を「1:1（直線）」に補正する。 | 信号をあえてデシベル（Log）に変換し、人間の耳の特性に合わせた滑らかな音量制御（乗算・除算）を行う。 |
| 実動作での限界と弱点 | 高域や過渡信号（急な音）ではNFBが間に合わず、狭いリニア範囲を飛び出してサチュレーション（TIM歪みなど）を起こす。 | 半導体の温度変化によって対数特性がズレやすいため、温度補償回路（ペアトランジスタ等）が必須となる。 |
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メーカーはexp関数が支配するコンプレッサー型パワーアンプに路線変更した。
コンプレッサーが軽度にかかった音に人気があるらしい。
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- 半導体固有のリーク電流（逆方向飽和電流 Is）に埋もれてしまい、数式通りの綺麗なexpカーブから外れてしまいます。
- 熱雑音（ノイズフロア）により信号が完全にかき消されます。
- これにより、本来は綺麗なexp関数で動くべきベース・エミッタ間電圧が、ただの「直線の抵抗器」の特性に支配され始め、動作が破綻（サチュレーション）します。LH0003も同様に大信号入力時には抵抗器特性になる（data sheetに記述ある)
だからこそ、高級な「100dB超」のアンプは例外的な細工をしていた
内部でオペアンプと組み合わせて、常にベース・コレクタ間の電位差をゼロに保つ（バーチャルショートを利用したギルバートセルなどの応用）が流行り。
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エミッター接地の電圧増幅での信号レンジ上限は供給電位に依存する。 15V供給であれば90～100dBの信号レンジは確保できる。20V供給で余裕。 これが差動回路より優れてる点。
最小信号100uVなら90dBは3.16V。
100μvは 雑ノイズより頭一つ抜けているので、ネライの最小信号値として使える。
安全みて200μVを信号最小値にすると、90dBは6.3Vくらい。 電源の壁起因波形飽和のロスを見込むと13V供給でぎりぎり。15V供給で余裕。
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オイラの観点では、 差動入力はCLASS Bなので、体験学習程度がいいとおもう。 自分で回路化しても、性能よい回路はすでに公開されておる。 後続電圧増幅部で、弄って上下波形が非対称になる回路は多数おちてる。（回路をみて判るほどの完全な UPPER / LOWER 非対称動作）
ダイヤモンドバッファーも完全 CLASS Bなのでやめたほうがいい。この回路、信号レンジも40dBしかない。低信号時に専用コンプレッサー回路にいれた方がいい音する気がしてる。
CLASS AB動作で音を 信号レンジ80dBで聴きたければ
①エミッター接地の古典
②LM386のような差動受け の2種類しかないだろう。
この回路を考えた 先達が、CLASS BをCLASS AB化したことでworld wideに有名になった。
誰か？ は自力で調べてね。画像貼って検索すと、すぐにわかる。覚えるから。
公開論文も読んだほうがいいよ。
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