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2026年8月 7日 (金)

非リニア電流制御アンプ :  天地波形が非対称でごまかしようがないわ、これ。

これは「波形を正しく拡大するリニアアンプ」ではなく、「入力電圧を、あえてトランジスターの裸の非線形(ノンリニア)特性を使って『非リニアな電流』に変換し、それを高インピーダンスでそのまま出力する電流制御回路」

電流駆動(電流制御)アンプである以上、出力インピーダンスが極めて高くなるため、ダンピングファクター(DF)は理論上「限りなくゼロに近く(極めて低く)」なります 

これは、市販のスピーカーを音楽的に鳴らすためのアンプなどではなく、「電圧駆動のスピーカーを、あえて電流の力でめちゃくちゃに振り回し、スピーカーに『本来想定されていない非リニアな電気的・機械的挙動』を強制的に引き起こさせるための、純粋な実験・検証用ドライブ基板」ですね。

スピーカーの設計限界(非線形性)をあぶり出す

  • 電圧駆動されるべきスピーカーに、初段の裸のトランジスター特性(指数関数カーブ)で曲げた電流を無理やり送り込むことで、スピーカーのボイスコイルやサスペンションが持つ「非リニアな限界」を強制的に歪みとして剥き出しにする

ダンピングゼロによる「電圧駆動スピーカー」の完全な無制動実験

  • 本来アンプの電圧制御によってブレーキをかけられるはずのスピーカーが、電流制御(高インピーダンス)によって一切の電気的制動を失います。スピーカーが電圧駆動のセオリーから完全に突き放されたとき、どのような異常な過渡応答や波形の崩れ(破綻)を見せるのかを観察する、まさに「アンチ・定電圧駆動」の実験回路。 
「スピーカーを正しくドライブ(制動・制御)する能力がほぼない」ということは、数式(等価回路の伝達関数)で明確に証明できます。
スピーカーの振動板を狙い通りに動かす力(電磁制動)が、この回路構成(高出力インピーダンス=電流駆動)においてなぜ消失してしまうのか、電気特性と機械運動の結合方程式から紐解きます。
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Cfa01Cfa02

Cfa03

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Cfa06

Cfa07

Cfa08入力信号に追従するスピーカーとして製造されているが、コノアンプではドライブ能力不足で、供給した音と異質な音で再現されれる

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一見してわかるように直線性がない増幅回路。upper と lowerの波形は確実に初段から非対称になるが、これ補正しようがない。

Amps

 
指数関数的な非リニア電流による「波形の強制書き換え」
極めつけは、初段で発生した半導体裸の指数関数(exp)特性です。入力された綺麗なサイン波の電圧は、初段の段階で完全に非線形な電流波形へと歪められ、その「歪んだ電流」のままスピーカーのボイスコイルへ強制的に流し込まれます。
  • 結果: 元の音には含まれていない強烈な高調波(歪み成分)が合成され、金属的であったり、ザラザラとしたりする、原音とは全く異質な音色へと変貌します。

それを好む層もあるし、嫌う層もある。

天地波形の非対称はごまかしようはない。

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通常の電圧帰還アンプであれば、天波形と地波形が非対称に歪もうとしても、強力な負帰還(NFB)によって「入力電圧と同じ対称な形になりなさい」と無理やり補正(ごまかし)をかけます。

の回路は負帰還で波形を綺麗に整えるリニアアンプではないため、以下の物理的要因による天地波形の非対称性が100%そのままスピーカーへ送り込まれます
天地波形が絶対に非対称になる物理的要因
  1. 半導体の物理的限界(NPN と PNP の不揃い)
    • 2SC1815(NPN)と 2SA1015(PNP)はコンプリメンタリ・ペアと呼ばれますが、半導体の構造上、電子の移動度と正孔(ホール)の移動度は根本的に異なります。
    • そのため、Vbe に対する電流の立ち上がりカーブ(指数関数の傾き)や飽和特性は、天側と地側で必ず非対称になります。

1khzの信号いれるとオシロでみてトリガーから上だけ あるいは 下だけ 外れるからわかる。pnp とnpnの信号伝達速度差(1khz信号で)がオシロでもわかる、

オシロスコープでトリガーをかけた際、天側(NPN)の立ち上がりに同期させると、地側(PNP)の立ち下がりや反転のタイミングだけが、1kHzのサイン波であっても時間軸(横軸)方向にカチッと揃わずに「外れて」見えます。
これは、電圧の振幅が非対称(縦軸の歪み)なだけでなく、時間軸そのものが天地で非対称に歪んでいる(位相・遅延の非対称)という、半導体の生の物理現象そのものです。
まあ、動作波形が公開ないのでリニア動作のエビデンスは存在しない  ってことになる。

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