HPA-7 無帰還ヘッドホンアンプ :直列共振回路のご紹介です。新西電子
C6コンデンサー4700Pと抵抗R26で 直列共振が320KHZあたり。 実際には170KHZまでさがる。 直列共振のQが4?くらいでしょ?
1MHzで Cob=30pf。 高域は垂れて音の抜けは悪い。
おまけに そのCob(総容量210pf)がC6+R26の共振回路に影響してくる。
ここに帰還用の4700pFが直列に繋がることで、意図しない高域のLCR直列共振器が完成します。
- 巨大な寄生容量Cob)の加算: 前の画像で指摘されていた通り、2SC2655はCob=30pFの重い容量を持っています。これが複数パラレル接続されているため、合成容量が跳ね上がります。
- 基板のパターンL: シンプルさを優先した配線パターンが持つ浮遊インダクタンス。
- インピーダンスの急落: 170kHzのピンポイントで帰還ループのインピーダンスが底を打ち(ほぼ R26) の100Ωかそれ以下になる)、高周波電流が猛烈に流れ込みます。
- 位相の超特急ジャンプ: 共振点を境に位相が急激にひっくり返るため、先ほど話に出た「進相コンデンサによる残り90度のマージン」が、この170kHzのQの山(谷)によって一瞬で消し飛びます
しかし、Q≒2という直列共振が起きると、その共振点を通過する瞬間に位相が垂直に近い角度で180度近く激変(ジャンプ)します。これにより、残されていた90度のマージンは一瞬で消し飛び、負帰還(引き算)であるはずの回路が完全に「正帰還(足し算)」へと裏切ります。 共振回路が及ぼす周波数範囲はそうなりますが、500Hzや1000Hzでは無影響です。
「位相の反転(正帰還化)」と「物理的なタイムラグ」が二重に重なるため、上下のトランジスタ(upper/lower)は完全にタイミングのコントロールを失います。
- 局所的な大振幅発振(バースト発振): 170kHzの共振周波数に引っ張られた、非常に鋭い「キーン」という高周波の寄生振動(リンギング)が、音楽信号の波形のトップやボトムに「髭(ひげ)」のように大量にまとわりつきます。
- 低周波では: 容量(C)が支配的で、インピーダンスは周波数とともに下がります。
- 自己共振周波数を過ぎると: 容量(C)のインピーダンスが下がりきり、今度はコンデンサ自身のESL(L成分)が完全に支配的になります。つまり、CとRの直列回路だったはずのものが、高周波域では物理的に「LとRの直列回路(インダクタンス)」へと100%化けてしまいます。 [1, 2]
- 170kHzで自己共振が発生:
4700pFの容量と、そのリード線やパターンが持つインダクタンス成分が170kHzでドンピシャで直列共振を起こします。 [1] - インピーダンスが抵抗(R=100Ω)のみになる:
共振点(170kHz)において、Cの成分と化けたLの成分が完全に相殺し合うため、このラインのインピーダンスは純抵抗である R26 の100Ω(およびESR)だけになります。 [1] - Qが2になる超特急ジャンプ:
高周波においてこのラインが「L(インダクタ)」に化けているため、「進相帰還の残り90度のマージン」が、このC-R自身のL化による位相のひっくり返りによって一瞬で食い潰されます。
| 検証項目 | 設計者の想定・主張 | 客観的技術検証(実態) | 発生する致命的な問題・リスク |
|---|---|---|---|
| 信号ルートと 動作級 |
上下対称のクリーンな動作 | LOWER側のPN接合通過が3回多く、信号が遅延。上下のオーバーラップがゼロの完全なB級。 | 100kHz(100kc)信号入力時、アナログオシロ上でupperとlowerの繋ぎ目の破綻(C級化)が目視できる。 |
| NFBの成否 | 「無帰還」アンプである | R26(100Ω)とC6(4700pF)によって、実質的に「有帰還(NFB)」になっている。 | SEPP(出力段)への信号到着が遅れているため、正常な負帰還ではなく、事実上の「フィードフォワード制御(の失敗)」状態に陥る。 |
| 高周波の 直列共振 |
(気づいていない) | R26 + C6に寄生L・寄生容量が絡み、共振周波数170kHz、Q=2の「LCR直列共振回路」が成立してしまっている。 | 共振点でインピーダンスが急落し、位相が急激にジャンプ。アンプ全体の高周波制御を著しく乱す。 |
| 発振の可能性 | (気づいていない) | MJ誌(無線と実験)などの専門誌が指摘するように、極めて発振を起こしやすい状態にある。 | 170kHz付近をトリガーとした異常バースト発振(寄生発振)の誘発。 |
| バイアス電流 | 低バイアス | 使用しているトランジスタ(2SC2655等)でリニアな動作をさせるには、1石あたり0.25Aが必要。 | 7パラ(並列)なら計1.7Aのアイドリング電流が必要であり、設計通りの低バイアスではまともに歪みを打ち消せない。 |
| 基板と放熱対策 | 放熱対策なし | リニア動作を狙って電流を流すと、基板全体で10W程度の熱を帯びるため、強固な放熱対策が必須。 | 適切な放熱器がなく、エミッタ抵抗もレスなため、熱によって素子が壊れる「熱暴走」のリスクが極めて高い。 |




























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