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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」
この 続きです。
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「diodeのカソード側に信号を入れて逓倍する。」技術
これ戦時中1942年の米軍技術が起点。 そのとき点接触型diode (1n4148の先祖)で成功した。
ラジオでfmワイヤレスマイク や 逓倍利用マーカーを製作するときのセオリーだ。
タヌキと熊がコンニチハする田舎住まいのおっさんでも知っている定番技術。
現代の逓倍つきaudio回路がトラ技から紹介されていた。
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初段回路でコモンモード(同相)成分を完璧に相殺しようとするとき、オペアンプに入ってくる正相信号 V+(t) と逆相信号 V-(t) の関係は、理想的な対称性(反転)だけでは表せません。実際の音楽信号には、録音現場の空気感や位相の揺らぎである微小な非対称成分(過渡ディテール) Δv(t) が含まれています。
これを高精度な回路で差動合成(減算)すると、出力 V_out(t) は次のようになります。
ここで、コモンモードノイズ V_cm は完全に消去されますが、初段のオペアンプが持つ有限なスルーレート(SR)や過渡応答の遅れ(タイムラグ τ)により、高速で微小な非対称変化 Δv(t) は以下のように微分回路的な制約(時定数)を受けます。
このとき、測定器が流す「1kHzの一定なサイン波」に対しては不連続な変化がないため Δv(t) = 0 となり、測定器上の歪み率(THD)は極限まで低くなります。しかし、複雑な音楽信号においては、エンベロープの立ち上がり(過渡成分)である Δv(t) の高周波成分がオペアンプの帰還ループ内でノイズとして誤判定され、力づくで相殺(間引き)されてしまいます。
低抵抗リレーアッテネータ(例:R = 600 Ω)における、部屋の温度(T = 300 K)と帯域幅(B = 20 kHz)における熱雑音(ボルツマン定数 k_B)の電圧成分 v_n は以下の数式で表されます。
これにより、測定器(Cosmos ADC)の画面上のノイズ床は極限まで下がります。しかし、この低抵抗(R_L = 600 Ω)を出力電圧 V_out = 1.7 Vrms(ピーク電圧 V_p ≒ 2.4 V)でドライブするとき、オペアンプの出力段が排出しなければならない出力電流 I_out は激増します。
最新の高電流オペアンプであっても、半導体の内部では、この引き出される電流に比例して熱変調(サーマル・テイル:Thermal Tail)が発生します。オペアンプ内部の局所的な温度変化 ΔT(t) は、出力電力の動的な変化に依存します。
この内部温度の揺らぎ ΔT(t) は、オペアンプ初段の入力オフセット電圧の動的な変動(ゆらぎ)を引き起こし、音楽の微小な「余韻」や「空気感」の信号をベースラインごと非線形に揺さぶります。
測定器を満足させるために抵抗値を下げて熱雑音 v_n を物理的に減らすほど、オペアンプへの電流負荷 I_out が増え、半導体内部の熱的な動的変調 ΔT(t) によって音楽の繊細な情報密度が引き算されていく という、皮肉なトレードオフの数式関係になっています。
「技術的に深い解釈を行うことを目的としています」
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| 製造工程・構成要素 | 物理的・電気的な変化(なぜ変わるか) | 聴感上の音色・ノイズへの影響 |
|---|---|---|
| ① ウェハーの厚み | 厚いほどチップ全体の熱容量が増え、熱的・機械的振動(ピエゾ効果等)に対して安定する。薄いと熱応答は早いが、基板からの歪みストレスを受けやすい。 | 【厚い】 音の重心が下がり、腰の据わった太い音になる。 【薄い】 レスポンスは早いが、線が細くキンキンしやすい。 |
| ② N層/P層の添加ガス成分 | ドーパント(リン、ボロン、ヒ素等)のブレンドやガス純度で、結晶欠陥の量が激変。キャリアの移動度や1/fノイズ(フリッカノイズ)を左右する。 | 不純物や欠陥が少ない(ガス純度が高い)ほど、音の背景の「静寂感」が極まり、微小な空気感(エロさ・解像度)がリアルに浮き出る。 |
| ③ レーザートリム:汎用IC | 【トリムなし(標準)】 焼き切り工程を一切行せず、ウェハー上の結晶成長そのままの個体差(ミスマッチ)を抱えたまま出荷される。 |
良くも悪くも「ガサツで大雑把な音」になりやすいが、高級ICのような神経質さがなく、「泥臭く、ガッツのある『いなたい』サウンド」として独自の味になる。 (8インチウエハー) |
| ④ レーザートリム:高級IC | 【トリムあり】 高価 ウエハー段階のテスト中にレーザーで薄膜抵抗を微細に焼き切り、入力トランジスタのミスマッチ(オフセット電圧)を物理的にヌル(ゼロ)へ追い込む。 |
測定器上の歪率やDC精度が極限まで跳ね上がる。聴感上は「抜群の透明感、立体感、シャープな解像感」が宿るが、後段のパッケージ収縮ストレス(標準モールド等)で元の木阿弥になりやすい繊細なガラスの美しさ。 (トリムは3インチ・4インチ限定) |
| ⑤ リードフレームの純度 | 一般のタフピッチ銅から無酸素銅(OFC)や4N〜6N銅への変更。結晶粒界での信号(電流)の電気的パルスの歪みや熱起電力を抑える。 | 純度が高いほど高価、中高域のトゲや突っかかりが抜け、シルキーで歪み感のない澄んだ音色になる。歪みっぽさが消える。 |
| ⑥ ボンディング線の材質 (4大金属の特性差) |
【金 (Au)】 小信号ICの標準。アルミパッドとの接合界面の安定性が高い。 【銅 (Cu)】 近年の高集積・コスト対策用。金より電気導電率が高い。 【銀 (Ag)】 超ハイエンド・高熱伝導用。酸化対策が必要な特殊プロセス。 【アルミ (Al)】 10Wアンプ等、大電流(パワー系)ICの絶対的標準。太いワイヤで数アンペアを駆動。 |
【金 高価】 艶やかで、ミッドレンジに豊かな色気が乗る優等生サウンド。 【銅】 高域の立ち上がりがシャープで、低域の押しが強いソリッドなパワー系。 【銀 極高価】 レンジが宇宙的に広く、ハイスピードでどこまでも伸びる高解像度。 【アルミ】 固有のハンダ的な「いなたい」落ち着きがあり、中低域がガツンと太く、スピーカーをゴリゴリ押し出す骨太な音色。金の過度なシャリつきがない。 |
| ⑦ 封止材:樹脂 | 【標準モールド】 安価な一般モールド。硬化収縮でチップを物理的に圧迫する。 【ロー stress】 高価 硬化時の収縮率を極限まで抑え、チップへの圧迫を低減したオーディオ専用樹脂。 |
【標準モールド】 チップが物理的に締め付けられることで、音が硬く突っぱり、ダイナミクスが死んだ平面的な音場になる。 【ロー stress】 締め付けから解放されるため、突っかかりが取れて音が柔らかくなり、奥行きや左右の立体感が豊かに広がる。 |
| ⑧ 封止材:CAN | 【メタルCANパッケージ】 最高に高価 内部が中空(または不活性ガス封入)の金属缶。チップへの外部応力や硬化収縮ストレスが物理的に「完全ゼロ(100%解放)」。外部電磁シールド効果も最強。 |
内部応力由来の微小な動作アンバランスが100%消失する。音が驚くほど伸びやかで、ストレスフリーな解放感と圧倒的な静寂のリアリティが宿る。一度聴くと戻れない魔力がある。 |
| ⑨ 洗浄等薬液・プロセス | ウェハー表面の可動イオン(ナトリウム等)や有機不純物の除去度。不完全だと表面リーク電流が増え、ランダムノイズや経時劣化の元になる。 | 洗浄の精度が極めて高いと、「サー」というホワイトノイズやプチプチした雑音が劇的に減少し、超低域の解像度が上がる。 |
IC製法ですでに公開されておる 音色との関連をあげてみた。
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エンジニアであれば既知の公開済み情報(30年前からの公開物)なので、目新しいことではないがdiy派むけにどうぞ。
新川ボンダーが元気なころ(1980年から2000年)には オイラもボンダーオペレートはできたし、 ccd カメラがチノン製だった。
新川ボンダーの育ての親は、富士電機 黒田部長。 部長には世話になった。
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山田製作所(アビックヤマダ)が元気なころには、時折 顔出しておった。 山田製作所時代が懐かしい。
音響向けicは ボンダーは銅線使用がいまは主流。
オイラは、製造系のFA装置を設計するおっさんです。
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2段 C級動作アンプ(エレキサンド)をご紹介。
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「天地波形非対称増幅」型 AUDIO AMPをご紹介する。
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電圧帰還制御アンプの亜種。 「電流帰還ぽく偽装」してはある。
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負帰還ではなく 「AUDIO 用 正帰還アンプ」もご紹介する
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audio分野ではレアな 「C級動作アンプ( OP AMP による ON/OFF 動作)」を紹介する。
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「アース側信号ラインが断したアンプ」をご紹介する
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IREでは、one deviceでの導通角で動作状態(バイアス)を呼ぶ。 つまりSEPPのように2 deviceで成立する回路は B級になる。これが1931年以降の事実。
テクニクスも CLASS Bで論文提出。
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NE5532.
「NE5532は無信号時に出力電流100uA流下する変態設計」です。
変態を利用した回路です。
YouTube: JF1OZL style .Emitter-follower-power-amplifier. test2. This model is RK-284.
おちていた。
アナログオシロでみたらクロスオーバー歪が確認できるとおもう。
ただしQ5→Q7での直線性は40dBくらいなので、アンプの信号レンジは40~50dbくらいだ。カレントミラーとは そういう動作。ic内部であれば70dBくらいの信号レンジになる。
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どうやら 「境界調律」もふくめて クロスオーバー歪があるAMPが流行りらしいことわかった、
[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」
診た、たま消た。
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DIODEをいれてショックレー方程式にあがなう回路と診るのが正しい。信号のリニア性はDIODEとVbeの喧嘩になる。
RFの周波数逓倍回路を 現代audioでみるとはおどろいた。信号ラインにDIODEをカソード上で吊るすと逓倍できる。だいたい30次あたりまで生成できる。
これをAUDIOでみる時代か、、
歪率は diode次第だ
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公開回路が示すように エコーサウンドデバイスを使っておる。
kuroda_amp120191221.pdfをダウンロード
人気??の2SC2837の特性上で、不感帯モードが存在する、オマケに余韻もついてくる。 SEPP AUDIO用としては疑念がつく。
ベースに信号が入ってからawakeするまでの時間がサンケンから公開されておる。終段sleep状態は不感帯モード中。BIASは0.73V以上掛けないとだめだろう
電荷ぬくまで1.4μ秒は必要なので、音がまともにでてくるかはよくわからん。曲の終わりで無信号になっても余韻出てきそうだ。(データシートには残留音でる時間が1.4usあると明示してる)
余韻 ととるか お邪魔な残留音ととるかは user次第。
余韻はオシロ波形で公開されておった。 SR=30V/usと OP627(SR=55v/us)の効果はある。
進相によってアンプの平坦特性はきえるね。挙動的には1950年のインピーダンス利用のブースト回路にちかい。
と思って回路みたらピーキングコイルはいってるわ。なんだよ1950年の古典でした。75年前の古典をもってきたのが流行りか、、、。
トラ技の公開回路は 非線形動作を基本としておる。
アレキサンダー氏は exp × log = Linear になるように考えてある。特性同士での完全キャンセルは困難だが設計はそれをねらっている。
| 評価項目 | アレキサンダー型アンプ (元祖) | 黒田式アンプ (kuroda AMP-1) |
|---|---|---|
|
op ampの電源ラインからの信号吸いだし思想 |
物性相殺の数理 ・expとlogの相補バランス |
NFB丸投げ ・表面的なギミックの模倣 |
| TR(Q7/Q8)の挙動 | 線形電流変換の仲介 ・対数補正を伴うリニアなキャリア輸送 |
upperは2SC1845任せの電流制限 |
| オペアンプ出力の処理 | 対数補正回路へ接続 ・半導体接合で変換 |
抵抗R11で接地。後段へはC=680PFで結線。出口エネルギーの大半を捨てる。 |
| 開ループ時の歪み対策 | 事前に中和・消去 ・exp × log = Linear |
完全放棄 ・非線形パルスのまま次段へ |
| SEPPでの信号接合部状態 | 破綻せずリニアに動作 ・対数補正により時間軸が一致 |
完全に破綻 ・PNP/NPNの3倍の速度差で破綻 |
| 高域におけるNFBの役割 | 軽微な過渡補正 ・開ループ特性が良いため安定 |
過負荷による失速 ・速度差の歪みを補正しきれない |
| 高域電源リップル(PSRR) | 高い防御力を維持 ・物性相殺によりリップルを遮断 |
完全喪失 (垂れ流し) ・出力へリップルノイズが混入 |
| 製作記事の波形公開 | あり (理論通りの実測波形) ・AN-211等の論文に堂々掲載 |
雑誌には不記載 |
この回路は、「自分でわざと信号をR11で捨て、C5で低域を切り、その破壊した分を高性能OPアンプの超能力(多量NFB)で力ずくで復元させている」設計コンセプトらしいですね。
余韻1.4usはトランスリニア回路??によって足算されて大きくなる。シングルトーンではバレナイが、マルチトーンではバレル。 IMDをみたいね。
和製の嘘
トランスリニアから「電流の積が一定になる式Ic1 x Ic2 = Ic3 x Ic4 」 を導き出して一般に公開したのは、ハリス社や発明者のSteven R. Jost氏ではなく、
後年(主に2000年代以降)になってこの特許を発掘し、勝手に数式で解析した日本のオーディオ研究家や自作アンプファンの個人ウェブサイト群です。
後年のファンによる個人解析記事を、さも「1990年にハリス社が公式に発表した特許の数式である」ようにとらえておるのは間抜け。 英語特許読んでごらんよ。
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ギルバート氏が定義した「Translinear」の本当の語源は、以下のフレーズの略(造語)である。
"Transconductance is linear in the (collector) current"
(伝達コンダクタンス gm が、コレクタ電流 Ic に対して比例(リニア)している)
すなわち、半導体の内部パラメーター(gm = Ic / Vt)の一次関数関係を指しているに過ぎない
ギルバート氏は「電流密度の積はイコールです」を証明した。密度だよ。
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トランジスタ内部の自明な対数(ショックレーの非直線)特性をパズルのように組み合わせて相殺し、結果として極めてオフセットの少ない、綺麗な直線性を生み出すためのバッファアンプ特許であり、動特性が同一であることが前提である。 つまりIC内部でしか成立しない。
トランスリニア特許は、トランスリニアは、多重変調回路( TRを抵抗レスでスイッチング動作させるIC 内部回路 :1974年執筆)。論文表題は TRANSLINEAR CIRCUITS: A PROPOSED CLASSIFICATION
上図のように コレクター電流が10ピコアンペア~50uAでしか成立しないのね。工業系インテリなら既知だよ。
「電流密度の積が一定」これが、ギルバート氏の定理。
半導体製造工程においてのpn接合面についての理論を論文にしたので、バラ部品を対象にしていない。 アルファベットは J 或いはJcで表現される。
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まあ50Hzから70Hzのシングルトーンもみたいと思うのですね。
くりかえすが、トランスリニアは演算器向けの乗算回路なのですね。コレクター電流1pAからながしても50uAくらいの世界。 そうするとexp関数、log関数だけの支配化になって直線性が確保できるの。ここもlh0002, an-227に書いてある。
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R25 (4.7kΩ) を経由して電流が供給されています。(35V - 12V) / 4.7kΩ ≒ 約4.9mA です。ツェナー自身の動作電流を引くと、Q8のベースに供給できる電流 Ibは最大でも数mA以下に厳しく制限されています。R11 (22Ω) という非常に重い(低い)抵抗が繋がっています。この20mAで終段は400Wほどドライブできて、エネルギー変換効率0.1くらだから出力40Wは成立する。 ただし入力と出力の相似性はよわい
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オイラ的には エコーで1.4us鳴るデバイスはつかわないよ。 この時代に エコー付きデバイスは流行らないとおもうけどなあ。 それとも流行りなの???
歪計のFFTは10次あたりまでなので、100kHzあたりから上の歪はノーカウント。 固定周期信号で測定するので超よい数字になる。歪エネルギー分布は信号より低い周波数でぱらぱらとある。
トラ技では動的歪は計測してくれてないので、実際の歪は不明。
わざと計測しない手法もあるのがアンプの分野。
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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」
回路疑義が購入者から寄せられて確認したことが発端です。(検証したら、スプラッタアンプだと公開されてました)
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USB PORTの使い方からアウトでした。
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全体の流れです。
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ご指摘がありましたので、教材はwebから素直のお借りしました。(もっと詳しく見ろと叱られたので詳しくみました)。細部検証はまだ途中です。
終段に20mA程度しか流していないようですね。そこはノンリニア域とdata sheetでは公言しております。
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、忠実性に疑念が生じる」という普通のことですわ。
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エミッタ抵抗Reを排除した構成のため、外付け抵抗による電圧フィードバック(自己帰還)に頼らず、トランジスタ内部の動特性reのみでダイレクトに電流変換を行っています。」
つまりVceの直線範囲( 飽和してない領域 )だけ使えます
正し1mWが最大出力です。それを超えるとスプラッタアンプです。
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左の丸は低域で発振中、ボボボと聞こえそうなかんじ。或いは過入力でdc電源が変調されていることが多い。 基板側の電源周りが貧弱な可能性もすけて見える。
同じ強さで出力されない理由は、外部からは不明。 右はノイズの絨毯。
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通常トーンは下図のようになる。高域ノイズが全然ちがうのわかりますか?
地球上での測定なので、絶対的な「熱雑音の壁(約-131dBV)」を超えられない。-120dBv,-130dBvで計測を切っている。計測者は電気物理を理解しておる。
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-3.51 dBFS という、入力値上限(0 dBFS)の目の前まで強引に持ち上げられている。-6.39 dBFS にまで不自然に引き下げ、送り側のボリューム(WaveGeneの設定)を絞ってセコく手加減してあげているのである。出力レベルが異なる時点で、この2つのデータは比較困難であり、測定の一貫性をドブに捨てている。ファラデーシールド工事は軽自動車の購入金額より高価であり、マイ電柱工事はコンクリ支柱20万円+高所作業車費用+工賃+材料費、それに交通誘導費用が加算される。
6600vのstepdownトランスは日立製品が一番質がよい。いまは、10KWで15万円程度だ。高圧トランスの性能は付属実測データ表みればわかる。幸い500kw~50MWあたりの日立トランスであればオイラが世話になってる会社の守備範囲だ。
オーディオ専用地球アース工事 は地質との相談になるが200万程度からになる。 都市部ではレクサス程度の費用になる。
ま、土地持ち人間にしか出来ないことである。
オイラが手掛けた太陽光発電特別高圧(3MW)でもA種(共同接地により1Ω以下)が要求されたので 800万投資して3年後には抵抗値あがって、また300万投入したわ。年換算100万円ていどこの田舎じゃ必要だわ。 低抵抗値の維持もゼニ持ちしかできないことだわ。
「ファラデーシールドでノイズを63dB前後下げる」のが施工した上限。それを超えるノイズ減衰無理。産総研からの届いたシールド工作物の仕様書も最低減衰量60dBだね。1回納入したら5年後にまたオーダーきて納品したよ
だから 電源周りの接地抵抗が重要になる。
日本の住宅事情でコンクリアパートではSN80dBの確保は無理。75dB前後が限度。
常温環境では、 -131dBV(約0.3 microvolts:0.3μV)は上限。
日本のaudio diy系 はさほど科学的に進めてないことを公開しておるwebsiteが多いですわ。audioは神話でなく科学で考えたいですね。
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大切なので もういちどUPしておきます。
さて、高速CCD撮像動画での反論をお待ちしております。
どこかのおじさんが噛みついてきたので、設計者側公開データをもとに反論したました。それだけのことです。
エレキ用としてgoodだと評価しておることをお忘れなくお願いいたします。
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特徴としては
1.biasがウルトラ浅いのでリニア性はほぼない。
2, 中間トランジスタのVbeが ゼロボルト⇒0.67Vになるまで 35n秒は必要( スイッチング動作) IRE定義で 完全なC級動作。
3: sepp をリニア動作させるには Vbe 0.9v~1.0v必要(data sheet参照).2段でのC級動作確定。audio用 amp分野では世界初。 ずばりエレキサウンドに特化しておる証明。
4: 歪まない範囲でのAMPの最大出力は Vceに左右され、このTRでは1mW??くらいが最大出力。
5
. 広域でスプラッターを撒くエビデンスが公開されている。 強くないが低域発振も存在しる。
X-yaha. 12AU7を低圧 A級動作(12AU7+NE5532 直結)は6月に公開済みだが
「12AU7+コンデンサー+NE5532」にしてみた。
YouTube: X-yaha plus。model is rk-376.
15V供給で出力は0.3V 8.2オーム負荷。11mWだ。上側の電圧の壁が最初にきた。
50Hz~100kcまでフラット。
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通算615作目; RK-376
X-YAHA plus カソードフォロア
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。
| 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。 |
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
視認的には ここがいい。
「Bob CordellのWingspread plot」で検索。
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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。I(Rload)」 に手動で変更します。 [1, 2]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。
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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。
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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。
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。
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。
[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。
「 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。
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.
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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[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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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。
基本はこのsite (日本語) にあるので読むべき
英文として以下の3つはお薦め
1,Bob Cordell 『Designing Audio Power Amplifiers』
2,『Audio Power Amplifier Design』 著:Douglas Self(ダグラス・セルフ)
3,Thomas-C.-Hayes-Paul-Horowitz The-Art-of-Electronics-1989
IbとIcはリニアでないので注意。日本語圏でこれを指摘しておるのは さきほどのwebmaterだけ。日本 audio diyはそれなりなので、 英語圏で学んだ方がいいかと思う。
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2SC1815のaudio amp用 bias.
単純なエミッター接地では2mA程度だが HI-FI用には直線部をつかう。ネライのBASE 電位も決まってくる。100mAでは熱暴走することを確認済み。
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電位を上げすぎると放熱でくるしむので、低電圧大電流でつかう、。他trでは無線では24v 200wも多々みかる。 2sc3422は エミッタ接地時にはVce=2vで使えとのメーカー指定だ。
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Vceを上げていくと歪が増える。これは特性図に公開されていないが、回路設計屋の常識。
下図ノイメージ。 5v供給のほうが直線性高い、
Vce を高くしていくと、ベース・コレクタ間の逆バイアス電圧が大きくなるため、ベース領域の「空乏層」がどんどん広がっていきます。
その結果、実質的なベース幅が薄くなってしまい、ベース電圧(Vbe)が全く同じであっても、Vce が高くなるだけでコレクタ電流Ic が勝手に増えてしまう現象が起きます。これが原因で、高い電圧領域でも綺麗な直線にならず、湾曲(非線形)が生じます.
メーカーは 最も直線出力になるVceを数字で公開してある(エミッター接地).
2SC3422ならば Vce=2v
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「 Bob Cordell's Power amplifier book」で検索してください。日本で上記動作を説明しておるところはレアですが、英語圏ではかなりみつかります。
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audioで hi-fiを狙うなら、最大定格Icの20~40%程度をアイドリングにすると艶のある音になる。放熱とのバランスで決定。
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「艶の無いaudio 回路」を紹介します。
「audio 分野」での「C級動作例」。
1:「HPA-1000無帰還A級オールディスクリート・ヘッドホン」 【境界調律】で有名なSITEで公開中のHPA-7。
これは、upper と lower の信号到着時間差があるaudio ampです。lower 信号到着よりもupper起因のnfbでジャブのように撃たれます。
もちろん [完全B級]です、 [天地波形は分断]され、[波形連続性はNFBで否定]します。つまりC級動作です。
上記のように C6とR26の直列共振を利用し、進相で高域をもどします。相の余裕が90度しかなく、150Khzあたりでの帰還信号が低Zで戻るので、周波数特性は100kHzから200kHzにかけて面白くなります。
アナログオシロで観測すると クロスオーバーしていないことがわかると思います。
2:
OP AMPで後段をON/OFF(スイッチング)動作させてます。 入力信号は切断されます。
「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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ここ回路の特徴はSEPP 部のバイアスが定電流で縛ってあること。これショックレー方程式に逆らっていておる
入力信号増時に、動的バイアス変化が必要なのは、「ショックレーの方程式」で1949年に公開、1956年ノーベル賞受賞。
どうやら東北大学(ZEP社 オーナー母校)ではショックレーを教えないらしい。あるいはノーベル賞を超える出願中かもしれない。
通常設計であれば、バイアス回路へ適切な抵抗を経由して電源供給(給電)を行うことで、大信号時におけるトランジスタのベース電流の増大や、ショックレーの方程式に基づくV_be(ベース・エミッタ間電圧)の動的上昇をコントロールし、CLASS ABの領域を維持する設計を組み込みます。しかし、HPA-1000の給電路にはそれを真っ向から否定する設計です。
公式回路図に黒四角(バイアス回路)で囲まれた 上下接続を確認すると、電源からの給電路には抵抗ではなく、定電流ダイオード(CRD)やLEDを用いた定電流源回路が居座っています。
大信号時(ピーク364mA駆動時)には、最終段トランジスタを動かすために大量のベース電流を必要としますが、SEPPベース電流給電路が定電流でガチガチにロックされているため、バイアス回路自体を流れる電流量は強制的にスカスカに枯渇します。
V_beマルチプライヤの動作原則として、流れる電流が減れば、生成されるバイアス電圧は2.8Vを維持するどころか、さらに下方向へとガクンと引き下がってしまいます。
AMP定番でない回路なので、歪を認識しない層はエモーシャルな音と捉えます。
大信号時にショックレーの壁(3.0V以上)を越えなければならないのに、給電路を定電流ロックしたので、逆に電圧が2.8V未満へ自壊(崩壊)していくという正反対な挙動を起こしています。
「抵抗経由での動的給電」というアナログアンプ設計の基本を無視し、見栄えの良い定電流源で給電路を縛ってしまった構造が、HPA-1000をCLASS AB動作にすら入れさせず、CLASS Cへと叩き落としているハードウェア的な決定打です。「全域で純A級」という公称スペックは、回路の骨組みの段階で二重、三重に自己破綻しています。
この歪んだ音を好む層がいるので支持されておることはWEBで散見できます。
現実を橙色でついきしてみた。
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6Vp-pならスケールアウト。 逃げ道はないぽいぞ。
2v rms(5.66V p-p) までしか計測できない測定器に 6Vp-p(2.12Vrms)ではスケールアウト。過入力0.5V。飽和モードで計測。 つまりスプラッター量の監視をした状態。
ね、「スプラッターアンプ」として設計者が自己宣伝してたね。
測定器側がエラーを吐き出し中。
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dataとしての信用は????。 みずから0.5vも過入力で歪んだ状態(飽和モードで計測)と宣言しておるので、測定器を泣かせない範囲での状態をみたいね。
工学的な「測定エラー(破綻)」を「独自の高音質設計」と言い換えてしまうプロモーションは上手だね。
ハーバード大学でポール・ホロウィッツ教授のつかっていたガリ版印刷を書籍にしたものですね。
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「世界最高峰のバイブルを開いたら、エミッターフォロアなんて最初の『入門』の章でサクッと終わってた。欧米の大学が研究テーマにしない理由がよく分かった。彼らにとって、これは研究するものではなく、『知っていて当然の、ただの道具』なのだ」
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YouTube: EEVblog 1752 - Texas Instruments SCREWED UP the NE5532!
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