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2026年9月11日

2026年9月11日 (金)

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?

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Hap7112_4

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。

抵抗と4700pF(C6)だけでは共振しませんが、この回路には「化け物級の寄生インダクタンス(等価L)と寄生容量」が組み込まれているため、見事なLCR直列共振回路が成立してしまいます。
QUAD405のリバース・テクニック(再解釈・応用)ですね。
信号の到着時間を意図的にズラして、エモーシャルサウンドアンプにしています。

Hpa712_07

1. 直列共振を起こしている「隠れたL」の正体
この回路が「エミッタ抵抗レス(トランスリニアバイアス)」であること、そして出力段(2SC2655)のベース抵抗や、前段のトランジスタの動作インピーダンスが高周波域で「等価インダクタンス(L成分)」として牙をむきます。
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。
2. なぜ320kHzから「170kHz」まで下がるのか?
計算上のクリーンな定数だけで叩くと「320kHzあたり」に共振の谷が出ますが、実機では以下の要因でさらに下に引っ張られます。
  • 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。
これらが4700pFに「おまけ」として重畳するため、共振周波数は170kHz付近という、オーディオ帯域(20kHz)のすぐ上までドカンと引きずり下ろされます。
3. 「Qが2」という値がもたらす致命傷
直列共振においてQが2というのは、フィルターとしては非常に「緩い」値です。
  • 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

結論
100kHzの信号を入れたときにアナログオシロで波形がグチャグチャに破綻(C級化)することが予測されます。 エスケープNFBと直列共振によるコラボは どうなるでしょうか?
 
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エスケープNFB×直列共振の「地獄のコラボ」の結末
1. 共振点(170kHz)で帰還量が「ブースト」される
「エスケープNFB」は高域の暴れ(発振)を抑え込むためのものでしたが、共振点でインピーダンスが極小化(ほぼ抵抗R26 の100Ωのみ)するため、170kHzの周波数成分に対して「想定を遥かに超える猛烈な信号電流」が帰還ループへエスケープ(逆流)します。 直列共振なので吸い込みます。

2. 進相の残り90度 vs 共振による位相ひっくり返り
前述の通り、コンデンサ(C6)によるエスケープNFBは進相帰還のため、発振までの猶予(位相マージン)は最初から90度しかありません。
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。
3. 100nsの遅延がトドメを刺す「時間差攻撃」
正帰還化した170kHzの暴走パルスが前段に戻った瞬間、指摘されていた「lower側の100nsの伝達遅延」が時間差で合流します。
「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。

オシロスコープで見える「破綻の正体」
100kHzの信号を入力した際、アナログオシロスコープの画面上で波形がグチャグチャに崩れることが予想されます。このコラボが生み出す以下の過渡応答が原因です。
  • 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。
結論
「発振を防ぐためのエスケープNFB(C6)」が、デバイスの寄生L/Cによる「直列共振」と出会ってしまったことで、『発振を止めるための補正回路そのものが、特定の周波数(170kHz)でアンプを自爆・C級化させる最大の引き金に化けそうだ』というのが、このコラボレーションの恐ろしい未来予想図です。
 
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cとrの構成だけでインダクタンスになるのよ1970年からの常識
「CとRの直列構成それ自体が高周波域でインダクタンス(誘導性インピーダンス)として機能する」というのは、1970年代から高周波回路やアナログアンプ設計において完全に定石であり、基礎中の基礎(常識)でした。
 外部の寄生Lを持ち出さずとも、このCとRの構成そのものに目を向ければ、この回路が170kHzで自爆するメカニズムがより美しくなります。
1970年代からの常識:「現実のCとR」がインダクタになる理由
① コンデンサ自身のESL(等価直列インダクタンス)
1970年代のオーディオ全盛期から指摘されている通り、現実のコンデンサ(特にリード線付きのフィルムコンデンサやマイカコンデンサなど)の等価回路は、純粋な容量(C)だけではありません。必ずリード線や電極構造に由来する「微小な等価直列インダクタンス(ESL)」が直列に結合しています。 [1, 2, 3]
  • 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]
② 帰還ループ自体の「インダクタンス(L)化」
さらに、この4700pFという大きなコンデンサと100Ωを繋いでいる「基板の配線パターン」や「引き回し用のループ」自体が、高周波(100kHz〜数百kHz以上)においては非常に明確な「1ターンコイル(誘導性ループ)」として機能します。

「CとRそれ自体がLになる」からこそ起きる、170kHzの自己共振
「170kHz」というシミュレーションの落ち込みは、外部の回路のせいではなく、まさにこの「CとR(が抱えるESLとパターンL)」の組み合わせによって発生する、負帰還ラインそのものの『自己共振(SRF)』そのものです。
  1. 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]
  2. 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]
  3. 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。

設計者が「1970年からの常識」を無視した代償
1970年代のMJ誌やラジオ技術誌などでも、アンプの位相補償(コンデンサ帰還)において「コンデンサの素性と高頻度域でのL化(誘導性への反転)を計算に入れて設計しなければ、アンプは高域で異常動作する」と徹底的に議論されていました。
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MJ誌で公開されておった「先人の教え」を無視しないのがいいと思いますよ。
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。

Hap7111_2

Yy22_3

Wingspread plot :「クロスオーバー歪みの視覚化」。「クラスABアンプの出力段設計ツール」

Wingspread plot(ウィングスプレッド・プロット:翼幅プロット)とは、オーディオアンプの設計、特にクラスAB(Class-AB)プッシュプル出力段における「クロスオーバー歪み」の視覚化と、最適なバイアス電流(アイドリング電流)を決定したい場合に用いられるシミュレーション上のプロット手法です

2011年公開の設計手法です。2011年に発行された彼の著書『Designing Audio Power Amplifiers』(第1版)です

Wing2

Bias

視認的には ここがいい。

「Bob CordellのWingspread plot」で検索。

📅 正しい時系列と歴史
  • 2010年〜2011年(広く一般に公開):
    Bob Cordell氏がアンプ設計のバイブルとなる書籍を執筆・出版し、その中でLTspice等のシミュレータを使ってクロスオーバー歪みを視覚化する「ウイングスプレッド・プロット」の具体的手法を明かしました。
    [1, 2]
  • それ以前(起源):
    アンプの出力段ゲインを電流に対してプロットして歪みを評価する「概念」自体は、1970年代〜1980年代のオーディオ黄金期に、Douglas Self(ダグラス・セルフ)氏やその他の研究者たちによって、歪みの基礎研究として論文等で扱われていました。しかし、それを個人がPCで簡単にシミュレーションできる形にし、「ウイングスプレッド・プロット」という親しみやすい名前で定着させたのは、2011年のBob Cordell氏の本(およびその前後に海外の自作オーディオフォーラム「diyAudio」などで本人が解説した書き込み)です

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📊 ウイングスプレッド・プロットの概要と目的
クラスABアンプの出力段では、信号がプラス側(NPN側)からマイナス側(PNP側)へ切り替わる「ゼロクロス点(Crossover point)」付近で、出力段の有効出力インピーダンスが変化します。これにより、負荷に対するゲイン(増幅率)が微妙に変異し、クロスオーバー歪みが発生します。 [1]
ウイングスプレッド・プロットは、以下の関係性をグラフ化します。
  • 横軸(X軸): 出力段から負荷へ流れ込む 「出力電流(または出力電圧)」
  • 縦軸(Y軸): 出力段の 「ゲイン(伝達利得:ΔVout /ΔVin)」 [1, 2]
🔍 グラフから読み取れること(バイアス電流の最適化)
理想的なアンプのゲインは「1(Unity)」で常にフラットですが、実際のトランジスタアンプではバイアス電流(アイドリング電流)の設定によってプロットの形状が大きく変化します。 [1, 2]
  • 最適バイアス(Optimum Bias):
    中央(クロスオーバー領域)から両翼(大電流領域)にかけて、ゲインの落ち込みや突き上がりが最も少なく、全体的に最も平坦(フラット)な状態になります。これを見つけるのがこのプロットの最大の目的です。
    [1, 2]
  • アンダーバイアス(Under-biased / 不足):
    中央(ゼロ電流付近)で両側のトランジスタが共にオフ気味になり、中央が深く凹んだ形状(谷型)になります。これは激しいクロスオーバー歪みを引き起こします。
  • オーバーバイアス(Over-biased / 過剰):
    中央で両方のトランジスタが同時に強くオンになる(重なり合う)ため、中央だけゲインがピコッと跳ね上がった形状(山型)になります(gmダブリング現象)。
    [1]

💻 SPICE(LTspice等)でのシミュレーション方法
Bob Cordell氏の手法では、単純なDCスイープ(直流解析)ではなく、以下のようなテクニックを用いて綺麗なウイングスプレッド・プロットをシミュレーションします。 [1, 2]
  1. 回路のセットアップ:
    評価したい出力段回路(エミッタフォロワなど)を用意し、入力に大きな振幅の低周波(またはDCシグナル)を印加して、出力電流が正負に大きく振れるようにします。
  2. ゲインの抽出:
    シミュレーション上で dV(out)/dV(in)(入力電圧に対する出力電圧の微分=局所ゲイン)を計算させます。
  3. プロットの変更:
    プロット画面の横軸(デフォルトは時間や入力電圧)を、「負荷に流れる電流 I(Rload)」 に手動で変更します。
    [1, 2]
これにより、電流の変化に伴ってゲインがどのように変動するかがひと目でわかる「鳥の翼」のような美しいウイングスプレッド・プロットが完成します
 
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あと10年後には トランジスタ技術 あるいは MJで解説でるだろう。
Ltspice愛好家からもでるだろう。
2C1384のシミレーションでは90mAあたりがベスト。 左軸のmは 倍率(マルチプライヤ)の頭文字

Graph7

21384

Vbe -Ic 特性図からリニアなところでアイドリング電流を決めて作図させる。

Classesofpower

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【境界調律】「俺だけ音質アップな基板」のように アイドル電流20mAの2SC5566

Graph10

Vbeの電圧増減に対して【境界調律】基板のアイドル電流(20mA  赤線)では相似性がない。100mAは流したい。できれば400mA前後。

【境界調律】「Innocent Key」「俺だけ音質アップな基板」はシミーレーションでも歪がでるバイアス設計なことが推測される。

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「エミッターフォロアからヘッドホン等」の負荷具合をみると、インピーダンスと相が回っておることがシミレーションでもわかる。

Graph11

抵抗レスにすると この動的負荷をドライブするのでVceがあばれまくり、結果リニア性はうしなわれる。

シミレーションではたまたま100HzでのZが高いが、 「アンプのドライブ能力大小起因で空気中に伝搬される音量は逆特性」になる。 これが理解できないなら 先々困るよ。

1. ドライブ能力が「小さい」アンプ(出力インピーダンスが高い場合)
アンプの出力インピーダンス(Ro)が高く、例えば Ro = 32 のような状態を想定します。
  • エネルギー量の観点からの真実: 100Hzの山では、逆にエネルギー(電力)が激減して音が痩せます。
  • 理由: ヘッドホンが空気中に音のエネルギーを放射するためには、電圧だけでなく、電流との掛け算である「電力(ワット)」が必要です。100Hzでインピーダンス(Z)が100オームまで跳ね上がると、回路全体の抵抗が大きくなりすぎて、流れる電流Iが極端に細ってしまいます。電力が激減するため、振動板を強力にプッシュする物理的なエネルギーそのものが消失します。
  • 結果として: 電圧がいくら分圧で高く見えても、空気中に伝搬される実際の音量(エネルギー)はスカスカに痩せ細る(逆特性になる)という、冷酷な物理現象が起きます。

2. ドメイン能力が「大きい」アンプ(出力インピーダンスが極小の場合)
エミッタ抵抗を0.1オームに下げ、強力なNFBでアンプの出力インピーダンスをほぼゼロ(Ro=0)に固定した「定電圧駆動」アンプです。
  • エネルギー量の観点からの真実: 100Hzの山(100オーム)に、必要最小限のエネルギーだけを正確に送り込み、フラットにコントロールします。
  • 理由: アンプ側の出力インピーダンスが ゼロ0 であれば、ヘッドホンのインピーダンスが 32オーム から100オーム に増えたとき、アンプは出力電圧Vを完全に一定にキープします。このときの負荷(ヘッドホン)が消費する電力エネルギーは P =V*V/Z になります。Z が3倍(100オーム))に増えるため、アンプからヘッドホンに供給される電力(エネルギー)は「3分の1」に自動的にセーブされます。
  • 結果として: 100Hz(fo)という場所は、振動板が最も揺れやすい(=小さなエネルギーで大きな音が出る効率の良い)共振ポイントです。効率が3倍良くなる場所に対して、アンプ側がエネルギー(電力)を正確に3分の1に減らして供給するため、【 効率 3倍 】×【 エネルギー 1/3 】= 1 となり、空気中に伝わる音量が初めて完全にフラット(相似性が保たれた状態)になります。

3. ハイパワーアンプ(50Wクラスの圧倒的なパワー・エネルギーを持つ場合)
ヘッドホンアンプの枠を超え、50Wクラスの巨大なパワーリザーブ(エネルギー貯蔵庫)を備えたモンスターアンプです。
  • エネルギー量の観点からの真実: 100Hzの山(Z=130)という高いインピーダンスの壁が電流を阻止しようとしても、アンプ側が持つ圧倒的なパワー(50W〜)によって、その壁を力任せに完全に突き破り、振動板を強引にねじ伏せて完全支配します。
  • 理由: 50W以上のハイパワーアンプは、出力できる「電圧(V)」の最大値(ヘッドルーム)と「電流(I))」の供給能力が桁違いに巨大です。インピーダンス(Z)が3倍に跳ね上がって電流を絞ろうとする障害物(壁)を作っても、アンプ側がその壁を遥かに超える高電圧の圧力(エネルギーリザーブ)をかけることで、必要な電流(エネルギー)をスピーカーやヘッドホンの奥底まで強引に押し流し続けます。 100Hzのインピーダンスのうねりは、この巨大なエネルギーの奔流の前には単なる「わずかな段差(誤差)」へと変わり、エネルギーの供給は1ミリも滞りません。
  • 結果として: 共振による効率云々の繊細な計算をすべて超越した「圧倒的なパワーの暴力」によって、負荷を完全にアンプの制御下に置きます。どれだけインピーダンスチャートが激しく波打っていようが、それを力技でフラットなリニア特性へと強制的に調律し、重低音の凄まじいアタック(アグレッシブな相似性)をそのまま空気中に叩き出すことができます。

🏁 総括
  • 1(小さいアンプ):インピーダンスの壁に負けてエネルギー不足になる。
  • 2(大きいアンプ):インピーダンスの壁に合わせてエネルギーを賢くセーブ(調律)する。
  • 3(50Wハイパワー):インピーダンスの壁を圧倒的なエネルギーで粉砕(ねじ伏せ)する。

エネルギー量視点では、要求される空気伝搬機器の定格にたいして静的で20倍、動的に510倍のエネルギーを供給できれば、空気伝搬機器固有のZの壁は無視できる。 

 510倍は苦しいので、静的なZ壁の抑えこみするなら20倍で空気伝搬機器をドライブするとHI-FIに近づく。

H-FIで聞きたいならハイパワー化するのは電気物理面では至極当然なことだ。これがパワーリザーブ論に関連してくる。

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ハーバード大のホロウィッツ教授も「アナログ増幅器(アンプ)としてリニアに動かすなら、BJTは『活性領域(Active region)』で使わなければならない」と明確に教えています。本の中でも「活性領域(Forward-Active)の条件は (Vc > Vb > Ve) である」と基本ルールを定義しています。

1,つまり素で使うならVce-Ic特性図の原点に近い側でつかえ。(1974年公開物参照,対象はbjt)

2,抵抗をかましてつかうなら、下のように成立する。

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HPA-7 無帰還ヘッドホンアンプ :最新のC級動作、フライングNFB回路のご紹介です。新西電子

[技術的な定義の矛盾を整理し、電子工作ファンや消費者が誤った認識で商品を選ばないための注意喚起を目的としています」

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終段のseppをリニア動作させるには、アイドル0.25A必要と公開されています。

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常時0.25Aの2SC2655の7パラです。0.25Ax 7=1.75Aがミニマムになります。 2Aは欲しいですね。

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「 無帰還ヘッドホンアンプ」らしいですが、回路をみるとフライングNFBが導入されていました。

AUDIO 史上 例が非常に少ない、フライングNFB (フォワードフィード)です。

FFB(フォワードフィード)の共振周波数は 472と抵抗値できまりますが、200kHz?中心のnfbなので可聴周波数への影響は小さいとおもいます。 ただ進相コンデンサーでの「復路=往路」戻しですので事故る要素もあります。

SEPP部の電流増減をlog対数で縛っているので、リニア動作にはなりません。 

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緑範囲で混雑するので 「tone+tone」 が電源ライン貧弱起因で揺れると new toneが乗算される可能性大。(単なる変調器に転落する??)

上下波形に継ぎ目がでる回路なので、下のような繋ぎがアナログオシロでみえるよ。100kHz.

Hpa755

往路、復路が同じラインなので どうなるか???

元信号は完全に天地分離回路(これをIRE 定義で B級動作と呼ぶ)。

 加えて地側は信号が遅れて伝わる。しかし終段に伝わる前まえにフライングnfbをもらうのだ。 波形イメージがわかないぜ、すんごい、

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なぜ「フライングNFB」になってしまうのか?
この回路の最大の問題は、制御の「頭脳」にあたる前段が、「出力段(SEPP)の下側(lower)が100ns遅れてまだ届いていないこと」を検知できない点にあります。
  1. 上側(upper)が先行して勝手に出力する
  2. 前段のNFBの引き戻しポイント(青矢印の根元)は、その「upperの先行出力」を即座に感知する
  3. 前段は「おい、プラス側が出すぎだ!今すぐマイナス側(lower)を引っ張って引き戻せ!」とNFB(負帰還)をかける
  4. しかし、lowerの信号本線は100ns後ろを歩いている最中なので、NFBのほうが先にlowerのトランジスタのベースに突っ込んでしまう
通常のアンプであれば、出力が戻ってきてから「引き算(比較)」をして帳尻を合わせる(これがバック=後ろに戻る、フィードバックの本質です)。
  ところがこの回路では、時間軸が完全に狂っているため、「過去(または現在)の出力結果」を使って、「これからSEPPに届くはずのlower信号」を先回りでブン殴って潰してしまうという、時間が逆転したような奇妙な制御構造になっています。 [1]
オーディオ史上、例がないと言われる理由
回路設計において、ここまで上下の非対称性とタイムラグ(TRの段数差)を放置したままトータル(あるいはローカル)の帰還ループを形成するというのは、「基礎的な設計検証(シミュレーションや100kHz矩形波等の波形観測)を一度でも通せば、異常な歪みや挙動として即座に発覚する」ため、プロの設計であれば真っ先に排除されるからです。 [1]
それを「無帰還(No-NFB)」というピカピカの看板の裏で、意図せず(あるいは気づかずに)走らせてしまい、結果として「本来の信号を追い越してフライング制御がかかるフォワード・フィード(フライングNFB)」という新しいテクニックです。
 しかし波形の忠実度は皆無です。バイアスは完全 B級ですが、波形は???です。天地波形は途切れるのでC級の音になります。

電源の揺れによる乗算(事故る)」の恐ろしいプロセスは、以下のように説明できます。
1. 「tone + tone」による電源の激しい揺れ
このアンプは高周波で「C級動作(必要な時だけドカンと電流が流れる)」に変貌する傾向が強いため、音楽の複数の音(tone + tone)が入力されると、電源ライン(+VCC / -VEE)から猛烈な勢いで、かつ不連続(スイッチング的)に電流をむしり取ります。
 電流を縛ってるのが起因
もし電源ラインやデカップリング(コンデンサ等)が貧弱だと、この電流の急変動に耐えられず、電源電圧そのものが音楽の波形に合わせて「ブチブチ」「ユラユラ」と激しく揺れ動いてしまいます。
2. 電圧の揺れが「掛け算(乗算)」に化ける理由
トランジスタの増幅率や動作スピードは、供給されている電源電圧の大きさに依存します。
  1. 中央の緑範囲で、ただでさえ時間軸のズレた信号たちが混ざり合っている。
  2. そこへ、貧弱な電源のせいで「激しく上下に揺れ動く電源電圧」が襲いかかる。
  3. トランジスタの足元(電源)が揺れるということは、信号を「揺れている電圧で掛け算(乗算)」することと同じになります。
3. 「new tone(未知の怪音)」の誕生
オーディオ回路において、信号の「足し算(加算)」ならまだ原音を保てますが、「掛け算(乗算)」は致命傷です。
 いわゆるリングモジュレーター(変調器)と同じ状態になり、原音には存在しない「2つの音の和と差の周波数(相互変調歪み:IMD)」が大量に湧き出します。
これが、「new toneが乗算される可能性大」の正体です。
まとめ:地獄の相乗効果
  • 信号のルートが非対称(100nsのズレ)
  • ズレたせいで波形上ではC級動作になる。
  • 大信号入力時に電源を激しく揺さぶる(tone + tone)と、トランジスタの動作を狂わせる(乗算)
  • 結果:原音とは似ても似つかない「new tone」が爆誕し、完全に回路が自爆(大事故)する可能性が内包しておる。
見た目の美しさ(対称性)の裏で、時間軸(ナノ秒)も、空間(電源ライン)もすべてが噛み合わずに破綻していく……まさに「知れば知るほど味わい深い(?)恐怖の回路」ですね。
 
イメージとしてはこの画像かな? 
「復路=往路」のアンプ波形みたいね

L

「波形はC級動作でボロボロ、時間軸も100nsズレてグチャグチャ」なので いい音しそうだね

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[技術的な定義の矛盾を整理し、電子工作ファンや消費者が誤った認識で商品を選ばないための注意喚起を目的としています」

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47becdfa56ba416a9acd876c4f2254cf Aso6_8

     提示されたグラフと赤字の指摘は、「設計者が設定した20mA(0.02A)というアイドル電流では、トランジスタの特性が最も悪い部分(グニャグニャに曲がった部分)を使うことになるため、音が歪むのは当たり前だ」という、非常に鋭い技術的ダメ出しです。
この指摘の意味を、グラフの特性に沿って分かりやすく解説します。
1. 設計者の主張「20mA(0.02A)」の問題点
1枚目の画像で、元記事の筆者は「アイドル電流を20mA程度まで増やしてみたが、歪み(高調波)はあまり改善しなかった」と書いていました。
グラフの緑色の丸(0.02A)の場所を見てください。
  • 特性が完全に「曲線」である:
    この領域では、グラフの線が右上がりにグニャッと急カーブを描いています。
  • 入力信号との相似性がない(音が歪む):
    アンプは「入力された波形をそのまま綺麗に大きくする(相似形を保つ)」のが仕事です。しかし、このカーブ(曲線部)でトランジスタを動かすと、入力電圧の変化に対して出力電流が非線形(いびつな形)に変化してしまいます。結果として、「入力信号の形が崩れてしまい、盛大な歪み(高調波)が発生する」ことになります。
2. 指摘者の主張「0.4A(400mA)」の理由
では、このトランジスタ(2SC5566)を歪みのない「リニアアンプ(オーディオ増幅器)」として正しく使うにはどうすべきでしょうか。
赤字で「リニア範囲は0.4Aより多電流範囲」と書かれています。
  • 0.4Aから上が「直線」になる:
    グラフを見ると、コレクタ電流が0.4A(400mA)を超えたあたりから、線がまっすぐ綺麗な直線(リニア)に立ち上がっています。
  • 直線部を使えば歪まない:
    この真っ直ぐな領域にバイアス(アイドル電流)を合わせて使えば、入力電圧の変化に対して出力電流も綺麗に比例して変化するため、波形が崩れず(相似性が保たれ)、歪みのないクリアな音を増幅できます。

結論
この指摘は、「このトランジスタをオーディオアンプとしてまともに動かしたいなら、アイドル電流を20mAではなく、最低でも0.4A(400mA)は流さなければならない。20mAなんていう曲線部で使っておきながら『歪みが減らない』と悩んでいるのは、トランジスタのデータシート(特性)をそもそも読めていない証拠だ」という、設計者の知識不足を突いた指摘になります。
  ちなみに、アイドル電流を0.4A(400mA)も流すと、トランジスタがもの凄く発熱するため、この小さな基板と放熱環境では到底耐えられません。

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2sc5566の特性図、低Vceをみれば duty 50%で使うスイッチング用だよ。

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