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2026年9月

2026年9月14日 (月)

FM-MPX IC 基板一覧

List

音さえ出ればHi-Fi

Hpa122_2_2

43530_9

アレキサンダー電流帰還パワーアンプ ALX-03を調査した。「アレキサンダー氏提唱の電流=ゼロ点」がないね

[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」

Lm386_up_3

Alx03

2026年9月13日 (日)

黒田氏が採用した逓倍回路。トランジスタ技術2019年10月号

[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。

Ku445

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Teibai2_4

「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。

Kui


Diode

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1. 1942年、FM無線機「SCR-300(BC-1000)」の衝撃
1942年は、米軍が世界初の本格的なポータブルFM(周波数変調)無線機である「SCR-300」(通称ウォーキートーキー)を実戦投入し始めた年です。 [1]
  • なぜここで逓倍が必要だったのか?
    この無線機は40MHz〜48MHz帯という、当時としては非常に高い周波数(VHF帯)を使っていました。しかし、当時の技術では「高い周波数で直接、安定した電波を発振させる」ことが困難でした(すぐに周波数がズレてしまうため)。
    [1]
  • 米軍の解決策(周波数逓倍)
    そこで米軍は、17.85MHz〜21.85MHzという「比較的低めで安定して発振できるクリーンな基本波」をまず作り、それを「二逓倍(2倍に歪ませる)」回路に通すことで、ターゲットである40MHz〜48MHzの安定した電波を作り出すシステムを構築しました。
    [1]
2. レーダー(SCR-584など)と「点接触型ダイオード」の誕生
1942年ごろ、米軍が最も巨額の予算と技術を投じていたのが「レーダー(電波警戒・標定機)」の開発です。 [1]
  • 電波をさらに高いギガヘルツ(GHz)帯のマイク波へと引き上げるため、マサチューセッツ工科大学(MIT)の放射線研究所やベル研究所などが総力を挙げて研究を行っていました。 [1]
  • ここで、真空管では追いつかない超高周波の「検波」や「混合(ミキサー)」を行うために開発されたのが、シリコンやゲルマニウムの小さな結晶に金属の針を接触させた「点接触ダイオード(クリスタル・レクチファイア)」です。この時生まれた半導体ダイオードの製造技術が、後のトランジスタ発明(1947年)へと繋がっていきます。 [1]
3. ヘディ・ラマーとジョージ・アンタイルの「周波数ホッピング特許(1942年)」
余談ですが、のちに現代のWi-FiやBluetoothの基礎となる「スプレッドスペクトラム(周波数ホッピング)」の特許(秘密通信システム)がアメリカで認められたのも、まさに1942年8月です。当時は魚雷の無線誘導をジャミング(電波妨害)されないための軍事技術として考案されました。 [1, 2, 3]

💡 1942年の無線兵が見たら腰を抜かすアンプ
当時の米軍エンジニアたちは、「限られた部品のなかで、いかにダイオードや真空管を綺麗に歪ませて高効率な高調波(逓倍)を作るか」、あるいは「いかに安定した通信を確保するか」に命を懸けていました。
そんな1942年の最先端軍事テクノロジー(カソードに信号を乗せて歪みを絞り出すトポロジー)が、めぐりめぐって現代の「kuroda AMP-1(最終版)」のパワー段にひっそりと、しかも「超低歪みオーディオアンプ」の顔をして最終フィックスされている。
もし当時の米軍の無線技術者がタイムスリップしてこのアンプの図面を見たら、
「おい、せっかく前段で綺麗に作った信号を、なんでわざわざ俺たちのダブラー(逓倍器)に通してスピーカーに垂れ流してるんだ!?」
と、真っ先にひっくり返るでしょうね。
 

入力部でもリニア性を放棄してる。(信号レンジがかなり小さいはず。50dBくらいだろう)


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カソードに信号入れると歪が増えるので、ラジオでは向き注意なのね。(昭和40年代雑誌に書いてある)
 

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科学的に破綻したアンプ回路を紹介されても、ものつくり日本が没落したことを実感するだけね。高次歪のボロの隠し方が上手いのかな?
尖がりがきついスパイク波形ででるからアナログオシロで確認できそうだよ。
 
トラ技の編集陣は、電子回路理解できないのか???。 技術史もしらないようだね。
アナログ系記事は 信用しにくいなあ。

オーディオ測定の矛盾と物理限界の証明

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オーディオ測定の矛盾と物理限界の証明

「静特性(サイン波)を極めるほど、動特性(音楽の情報密度)が破綻していく」

1. 初段の差動合成による「情報の間引き(ディテール消去)」

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。

V+(t) = V_s(t) + 1/2 * V_cm(t) + Δv(t) V-(t) = -V_s(t) + 1/2 * V_cm(t)

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。

V_out(t) = A_v * (V+(t) - V-(t)) = A_v * (2*V_s(t) + Δv(t))

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。

d(V_out)/dt ∝ Δv(t) / τ     [※ d(V_out)/dt > SR のとき飽和・損失]

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。

2. 低抵抗化(600Ω駆動)による「熱雑音の低下」と「電流負荷の代償」

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。

v_n = √(4 * k_B * T * R * B)    = √(4 * (1.38×10^-23) * 300 * 600 * 20000) ≒ 0.44 μVrms (-127 dBV)

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。

I_out(t) = [V_p * sin(ωt)] / R_L = 2.4 / 600 = 4 mA

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。

ΔT(t) ∝ P_diss(t) = I_out(t) * (V_cc - V_out(t))

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。

V_offset_drift(t) = θ * ΔT(t)
💡 数式が示す矛盾のまとめ

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。

【測定器上の評価】
lim (Δv → 0) THD → 0
※1kHz単音の静特性では完璧に見える
 
 
【実際の聴感(情報密度)】
I_out ↑ ⇒ ΔT(t) ↑ ⇒ V_drift ↑
※音楽信号では微小ディテールが消失
 
 
 
正弦波等の音源では動的なものは評価されない計測方法がそもそも拙い
 
最新オペアンプによる高精度初段CMRR回路」の本質は、
音楽を豊かにすることではなく、「原音が持っていた濃密なディテールを差動合成の過程でスカスカに削ぎ落とし(間引き)、残った薄っぺらい骨組みだけの音をオペアンプのゲインで無理やり増幅して、量だけを合わせている詐欺的なロンダリング(味が薄まる)」
🚨 「原音が薄くなり、量だけ合わせる」CMRRの欺瞞
  1. 初段の「情報引き算」で原音が干からびる
    • 本来、原音が持っていた音楽の「エンベロープ」「気配」「微小な位相の揺らぎ」は、左右や正逆のラインの間に含まれる「非対称な過渡ディテール」に詰まっています。
    • しかし、彼の誇る高精度CMRR回路は、「差動のズレはすべて悪(ノイズ)である」という測定器ファーストのルールに基づいて動くため、この原音の最も美味しい部分(情報密度)を「同相ノイズ」と一緒に真っ先にゴミ箱へ投げ捨ててしまいます。 これが「原音が薄くなる」瞬間の真実です。
  2. 薄くなった抜け殻を「オペアンプの力技」でカサ増しする
    • そうして原音のディテールが綺麗さっぱり間引かれ、線の細くなった「抜け殻」の信号に対し、彼は最新の高電流オペアンプ(OPA1612等)の強力なパワー(負帰還)を浴びせます。
    • これにより、電圧(振幅)としての「量(ゲイン)」や「THD -123.9dBという見かけの数値」だけは、何食わぬ顔をして測定器(Cosmos ADC)の画面上に完璧に再現されます。しかし、それは中身がスカスカになったフリーズドライの音を、水(オペアンプの電流)で引き伸ばして体積(量)だけを合わせたハリボテです。

IC製造工程での音色影響について

「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。

ClassAA って名の動作はIRE定義では存在しない。「製造メーカーがCLASS Bに属する」と認めてる案件

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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。

55322

5532x

変態を利用した回路です。

P1010012

5532


YouTube: JF1OZL style .Emitter-follower-power-amplifier. test2. This model is RK-284.

UPPER と LOWER 信号はオーバーラップしない。B級動作。

おちていた。

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「ノン・オーバーラップ」
本来の極めてシンプルな挙動
JFET(Q1, Q2)から出力された信号がUPPER側に揺れると:
  1. LOWER側(Q6):ダイオード(D2)の逆方向、あるいは遮断方向になるため、完全に動作を停止します(それだけです)。
  2. UPPER側(Q5 → Q7):全ての信号電流がUPPER側だけに集中し、Q5とQ7の間でトランスリニア(指数特性)による伝達が行われます。

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、

40Wゼロディストーション・パワーアンプの製作: トランジスタ技術2019年10月号(黒田氏回路)を診た

[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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Kuro111_3

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。

Teibai2_2

これをAUDIOでみる時代か、、

歪率は diode次第だ

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K1_2

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。 

K2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。 

100khz2_3

10k2_2

10khz_8oh

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。

an211.pdfをダウンロード

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
・物性限界による非線形動作20mAになる(頭打ち)

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
・WEBの波形写真をみると高域発振ぽい。線が太くてあやしい。

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。

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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

  

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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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10kh012_2

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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オペアンプ(OPA627AP)単体のデータシート上の静止消費電流は最大7.5mAです。
しかし、この回路(kuroda AMP-1)が大信号を駆動しているときの「動的な消費電流(Q8を通過する電流)」という意味であれば、MAX 20mA程度で頭打ち(制限)になるという見立ては物理的に極めて正確です。
理由は、「ベース電位の緊縛」と、オペアンプの出力制限が完全に連動しているからです。
電流がMAX 20mA前後で制限される3つの物理的理由
  1. ツェナー給電抵抗(R25:4.7kΩ)による大元の電流制限
    • Q8のベースを縛っているツェナーダイオード(ZD1:12V)には、メイン電源から R25 (4.7kΩ) を経由して電流が供給されています。
    • メイン電源が例えば±35Vだとすると、この抵抗を流れる電流は (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。
  2. Q8の特性によるコレクタ電流の限界
    • Q8(2SC1845)のベース電流が数mA以下に制限されている以上、そのコレクタ電流(オペアンプの電源ピンへ流れ込む電流)も、トランジスタの飽和特性によって動的に20mA前後で強制的に頭打ちになります。
  3. オペアンプ出力負荷(R11:22Ω)との衝突
    • オペアンプの6番ピン(出力)の先には R11 (22Ω) という非常に重い(低い)抵抗が繋がっています。
    • 信号大のときにオペアンプがこの22Ωに向かって大電流を流そうとしても、電源の入り口(Q8)が上記のように20mA程度で制限をかけているため、それ以上のエネルギーを絞り出すことができません。

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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1.4µsの「音が勝手に滲み出る」地獄
  • 音が「ジャーン!」と鳴り響いている大信号時から、突然「静寂(無信号)」に切り替わるとき、スピーカーに送るべき信号(命令)は一瞬でゼロになります。
  • しかし、パワー段のLAPTのベースには、直前まで大電流を流していた膨大な電荷(キャリア)が1.4µsもの間、文字通り「居残り」をしています。
  • そのため、アンプは命令を無視して、ベース領域のキャリアが消滅(引き抜き、または自然再結合)するまでの1.4µs間、スピーカーへ勝手にダラダラと電流を垂れ流し続ける

「人間の耳」と「物性の時間軸」のミスマッチ
  • 1.4µs(0.0000014秒)という時間は、人間の耳で直接「音がまだ鳴っている!」と知覚できるほど長くはありません。そのため、クラシックの曲の終わりで本当に「残響」として耳に聞こえるわけではありません。
  • しかし、「音の立ち下がり特性(過渡応答:トランジェント)」としては完全に致命傷を負っています。
  • 楽器の音がピタッと止まったその瞬間の「無音への切れ味(静寂の美)」が、1.4µsの物性的なダラダラ(残留音の混入)によって完全にスポイルされ、音がどこか濁り、空間の空気感がボヤける原因になります。

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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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1. 「100kHz以上はノーカウント」になる理由
多くのオーディオ向け歪率計やFFTアナライザは、サンプリングレートが192kHz〜200kHz、あるいはアナログ帯域制限(LPF)が100kHz前後に設定されています。
  • 10次高調波まで:基本波(測定したい信号)が10kHzの場合、10次高調波は100kHzになります。
  • 帯域外のカット:基本波が20kHzを超えると、2次(40kHz)や3次(60kHz)は拾えても、それ以上の高次歪は測定器の帯域外(あるいはFFTのナイキスト周波数以上)になり、完全に無視されます。
結果として、高周波特性が悪いアンプであっても、高域の歪みが「見えない(測定されない)」ため、データシート上は非常に優秀な数字になります。
2. 「固定周期信号」によるマジック
音楽のような過渡的(トランジェント)なダイナミック信号ではなく、1kHzや10kHzの一定サイン波(正弦波)で測定すると、システムは「定常状態」になります。
  • 電源の電圧降下や、熱的な揺らぎ、動的な相互変調歪(TIM歪など)が発生しにくくなります。
  • 回路の非線形性だけが綺麗にプロットされるため、実使用環境とはかけ離れた「超よい数字(カタログスペック)」が叩き出せます。
 
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科学的に回路は考えたいですね。

2026年9月12日 (土)

【無バイアス回路】【境界調律】「Innocent Key」「俺だけ音質アップな基板」「数字に騙されるな! WaveSpectraの画面から『低域発振』と『電源のサグ』を看破する技術眼」

[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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なぜ頭が消えるのか?
なぜ「音の差」が出ない(消える)のか
  • オペアンプがどれだけ繊細に描き分けても、バッファで「一律カット」される: オペアンプの銘柄による「音の差」の多くは、微小な響きや倍音成分(数mV〜数十mVの世界)にあります。
  • しかし、後段のバッファが1V以下の信号をすべて消し去ってしまうため、オペアンプ側で生まれたディテールの差がスピーカーやヘッドホンまで届きません。
  • 大信号時(1V以上)はトランジスタが暴れる:1Vを超えて音が突き抜ける瞬間は、今度はC級特有のスイッチング歪みが強烈すぎて、オペアンプ固有のキャラクター(音色の美しさなど)どころではなくなってしまいます。
  つまり、「微小信号時は不感帯に遮断され、大信号時はバッファの歪みにカき消される」ため、結果としてオペアンプを何に変えても「ディテールの差(余韻やエモ音)が全滅して同じような硬い音になる」という現象が起きます。

Saund_ng_3上のように繊細な音はC級動作のトランジスタが飲み込みます。

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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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Hpa

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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。

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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

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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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定常サイン波1発なら-160dBv(0.01μV)までノイズフロアが下がるというデータ、感動しました。
室温におけるボルツマン定数と可聴帯域幅から計算される、「絶対的な熱雑音の壁(約-131dBV)」を軽々と30dBも突破していますね。
物理法則すら超越したこの測定結果を見るに、このキットは地球上ではなく、宇宙のどこか別の惑星でデバッグされたに違いありません。マルチトーンでノイズが10dB跳ね上がる(絨毯が湧く)のも、きっとその星の重力や大気のせいですね!
 マイナス40度環境でも-134dBv.

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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?

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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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【1Ωの狂気と0dBFSの罠】WaveSpectraで『-120dB』を謳う嘘。住宅環境のノイズ限界をGND物理と入力値上限から完全看破する
エンジニアリング業界全体に激震が走った、Texas Instruments(TI)社による定番オペアンプ「NE5532」の入力トポロジー(NPN→PNP)サイレント修正騒動。長年「型番が同じなら互換性は保たれている」と信じてきたハードウェア設計者にとって、これはまさに手痛い警鐘となった。
しかし、オーディオ工作界隈を見渡すと、この仕様変更以上に根深い「測定器を言い訳の道具にする闇(測定チート)」が横行している。本記事では、某同人アンプの公開データ(WaveSpectra)を実例に、デジタル設定の嘘と、アナログ・GND物理が突きつける「現実の壁」を等価回路レベルから丸裸にする。

1. NE5532のサイレント修正と「失われた職人芸」
すべての発端は、TI製NE5532の内部回路刷新だ。プロセス微細化に伴い、型番据え置きのまま中身が別物にダウングレードされた。
  • 入力トポロジーの変更: NPN差動入力からPNPへ変更。入力バイアス電流の極性が反転し、周辺回路によっては予期せぬオフセット電圧や動作不良を招く。
  • 絶対最大定格の低下: ±22Vから±18V(合計36V)へ引き下げ。プロオーディオ機材で一般的な±17V〜±18Vレールで運用すると、マージンがゼロになりチップが破損する。
  • 無信号時の電流出力  100uA程度の出力電流がでてくる変態 OP AMPであるが、これがなくなった。

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2. 絶対上限「0 dBFS」を巡る、測定器自爆と手加減のトリック
  PCを用いたデジタル測定において、入力できる最大振幅の絶対上限は「0 dBFS(フルスケール)」である。これを超える信号が1サンプルでも入ればデジタル・クリッピングを起こし、WaveSpectra上には真っ赤な警告(OVER表示)が灯る。
 公開された左右のグラフは、この「入力値上限」に怯え、測定器を自爆させながら作った矛盾が透けてみえる。
① 左のグラフ:測定器上限スレスレの自爆(サチュレーション)
シングル単音測定のグラフを見ると、メインのピンが -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。
 PCのチープなサウンドカードやオーディオインターフェースの入力段に、こんな特大電圧をダイレクトに放り込めば、アンプが歪む前に測定器(PCのADC)自身が過入力でサチって(飽和して)非線形歪みを吐き出し始める。 見かけ上のダイナミックレンジを広く偽装するために、測定器を自爆させている間抜けなデータなのだ。
② 右のグラフ:合成ピーク超過を恐れた「セコい手加減」
 もし右側のマルチトーン測定の際にも、左側と同じ特大エネルギーのまま複数のトーンを同時に叩き込んだらどうなるか。トーンが重なり合った合成波形のピーク電圧(Vp-p)は、一瞬でデジタル入力値上限「0 dBFS」をぶち破って画面全体が真っ赤なOVER表示で埋め尽くされ、ペテンが完全にバレてしまう。
 だからこそ、右側のマルチトーンではそれぞれのトーンのピークを -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。

3. 公開波形から噴き出す「高域での物理的崩壊」
 いくら設定で取り繕っても、周波数が上がる(右手にいく)ほど、トーンの波形の「下半分」が真っ黒なノイズの塊(絨毯)の中に完全に水没し、文字通り占領されていく不自然な絶壁が露出している。これは以下の物理的な崩壊の証拠である。
  • 高域でのオープンループゲインの枯渇(NFの消滅):
    オペアンプ(OPA1602など)は高域ほど増幅特性が急激に低下する。歪みやノイズを抑え込んでいた「負帰還(NF)」が高域で全く効かなくなり、アンプ本来の汚い地肌と、高次の混変調歪み(IMD)が大爆発を起こしている。
  • スルーレート不足による非線形歪みの連鎖:
    SEPP部をアイドリング電流の低い「ローバイアス」で動かしているため、出力段のトランジスタが高速な動きに全く追いつけず、激しい「スルーレート歪み」を起こしている。グズグズになった高域信号同士が互いをAM変調(モジュレーション)し合い、大量の「子分(サイドバンド歪み)」を引き連れて群生している。
  • だから設定で「歯抜け」にした:
     等間隔にトーンを配置してしまうと、この右側のノイズによる水没(子分の増殖)が中域までドミノ倒しのように押し寄せ、測定器のカウンターが「エラー(THD+N大爆発)」を感知してしまう。そのため、ジェネレータの設定で高域のトーンを意図的に「歯抜け(間引き)」にし、アンプが完全に気絶するのを必死に防いでおると推測できる。

4. GND物理が突きつける現実:「住宅環境で-120dBは無理」
   画面上でFFTサンプル点数をソフトの仕様上限である「131,072点(Blkman-H7)」に設定すれば、計算マジック(FFTプロセスゲイン)によって「雑音を細切れにして薄く引き伸ばす」ことができるため、画面上の見た目(ノイズの絨毯)を -150dB や -160dB まで強引に押し下げることが可能だ。
しかし、これを見て「このシステムは -120dB 以下の超低ノイズだ」と信じるのは完全に素人である。一般の住宅環境において、
  • PC由来の強烈な高周波スイッチング雑音によるGND汚染
  • 空間を飛び交うWi-Fiや家電の電磁ノイズ(EMI/RFI)
  • 回路の温度(25℃)がもたらす熱雑音の物理限界
これらを考慮すれば、普通の部屋で実効的なノイズレベル(積分ノイズ)として -120dB を切ることは物理的に絶対に不可能である。
もしこの数字が本物だと言い張るなら、「国家規格の研究所(ラボ)のように、毎年1オーム以下の接地抵抗(特A種並みの極低インピーダンス地球アース)を維持・更新し続け、完全なファラデーケージの中で測定しているのか?」 あるいは「出水電気を呼んで、庭を重機で掘り返して「マイ電柱」や「オーディオ専用地球アース工事」を「施工したのか?」という話になる。
 一般家庭のコンセントや、庭にアース棒を挿した程度の環境でそんなインフラ管理をするのはハードルが高い、BLOG記事にもできるが、その事実はない。
左端に露出した「ボボボ」と鳴る低域発振(過入力でDC電源レール自体が信号に変調されている証拠)と、右肩上がりに大爆発しているノイズの絨毯こそが、そのアンプが隠しきれなかった生々しい現実(広域スプラッター増幅器)なのである。

結論:エンジニアの審美眼を持て
 測定器のバグや設定機能の盲点を突き、入力値上限(0dBFS)に怯えながら波形がグズグズに変調しているのを隠して「THD+N 0.00006%」という数字だけを売るのはエンジニアの良心から逸脱しておる。
ネット上のスペックや美しいピン(サイン波)の画像に惑わされてはならない。
  1. 左端の直流(低域)に変調のうねり(電源変調)がないか?
  2. 右端のノイズ床が右肩上がりに大爆発(ゲイン枯渇)していないか?
  3. ジェネレータの信号が入力値上限(0dBFS)を避けて都合よく「歯抜け」に手加減されていないか?
この3点を看破するGND物理と入力上限の視点こそが、現代のエンジニアリングにおける本物の審美眼である。

 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。

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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。

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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。

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. 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。

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X-yaha. 12AU7を低圧 A級動作のアンプ基板

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。

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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

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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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。

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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。

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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

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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。

Tran6_2

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。

Hap7111

Hap7112_4_2

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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。

Hpa712_07

「 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。 

Hpa7122_3

Hpa712_078

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

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「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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     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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2026年9月10日 (木)

トランジスタの回路設計したいdiy派むけ情報。「艶のある音」の正体 bias

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

Bias

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。

2sc1815

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21384

3422

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。

アーリー効果(Early Effect)による非線形

下図ノイメージ。 5v供給のほうが直線性高い、

2sc18152Vce 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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「艶のある音」の正体は、物理的には「gm のフラットスポット」である
オーディオの世界でよく言われる「艶のある音」「滑らかな音」という抽象的な表現は、この図を見れば電気工学的に完全に翻訳できます。
  • 240mA〜350mAという領域の正体:
    グラフのカーブがようやく終わり、怒濤の直線(リニア領域)へと滑り込む「極上の入り口(ゲート)」がまさにこの電流域です。
  • Bob CordellのWingspread plotでいう、あの「ゲインの谷(過小バイアス)」を完璧に脱出し、かつ「ゲインの山(過大バイアス)」に突入して音が硬くなるのを防いだ、相互コンダクタンス(gm)の変化がもっとも滑らかに連続する奇跡のピンポイント。

Bias_2

「 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。

Hpa712_07

Hpa7122_3

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。

Aso1

「2段 C級動作疑惑」を追う。【境界調律】「俺だけ音質アップな基板」

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2026年9月 9日 (水)

zep社 A級無帰還ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 。ショックレーの方程式に逆らう回路

「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。

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【回路図検証】給電路系の致命的欠陥:定電流ロックが招く「バイアス電圧の強制崩壊」

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。

■ 定電流源給電が引き起こす「ベース電流の枯渇」と電圧低下

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。

【チェックメイト:物理法則を無視したおこちゃま回路の限界】

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。

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2026年9月 8日 (火)

現実を橙色でついきしてみた。 6Vp-p ならスケールアウトだんね。

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。

X02

この測定例は、技術的に逃げ道がありません。
  1. attなし(ストレート入力)の場合:
    6Vp-pでスケールアウトして測定器がサチっているため、右のトゲは「測定器が壊れかけて出している悲鳴(歪み)」であり、データとして無価値。
  2. attあり(減衰入力)の場合:
    アンプ側の劣悪なノイズをそのまま拾って右のグラフのようになっているため、テキストの「劣化がほとんどない」「据え置きと比較できる高性能」という言葉と完全に矛盾する。

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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。

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2026年9月 7日 (月)

「ネットの怪しい回路図に騙されるな! トランジスタの本質をエグる『電子回路の聖書(バイブル)』がここにある」

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。

Sadopoo

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今の時代、Googleで検索すれば、あるいはSNSを覗けば、個人ブログや動画サイトにエミッターフォロアやアンプの回路図がいくらでも転がっています。
「この通りに組めば動く!」
「定数はこれで一発決定!」
そんな手軽な情報に飛びついて、実際にブレッドボードに組んでみたら、なぜか高周波でキーンと不快な発振を起こしたり、計算通りのゲインが出ずに首を傾げたりした経験はありませんか?
 ネットに溢れる断片的な「怪しい回路図」や、コピペされただけの解説記事の多くは、トランジスタが持つ本当の牙――例えば、ベース・エミッタ間電圧Vbeとコレクタ電流Icの間にある「exp関数(指数関数)の圧倒的な支配力」や、そこから派生する寄生発振のメカニズムといった【本質】を隠してしまっています。だから、ちょっと条件が変わるだけで回路はへそを曲げてしまうのです。
日本の分厚い教科書を開けば、今度は「hパラメータ」や「複素数行列」といった数式の弾幕が飛んできて、回路を組む前に脳がシャットダウンしてしまう。
「数式だらけの迷路」にも迷い込まず、「ネットの怪しいコピペ情報」にも騙されない。
トランジスタの本質をこれ以上ないほどエグい角度から、しかも極めて直感的に叩き込んでくれる本物の『電子回路の聖書(バイブル)』が、実は50年以上前から存在しています。
それが、ハーバード大学の天才たちが磨き上げた伝説の名著『The Art of Electronics』です。

The Art of Electronics

pdf版はここ、Thomas-C.-Hayes-Paul-Horowitz-The-Art-of-Electronics-Student-Manual-Cambridge-University-Press-1989.pdfをダウンロード

「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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無信号時の出口に潜む『0.1pA』のプライド
日本の教科書は「無信号・無負荷ならOP AMP 出力電流は0Aだ」と数式だけで片付けます。
しかし現実の回路では、仕事を休んでいるはずの出力ピンから、内部の半導体の「リーク(漏れ電流)」が勝手に外へ染み出し、測定値を狂わせています。
『The Art of Electronics』がLF411を愛し、あのオペアンプを「優雅な吟遊詩人」

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  として描いた本当の理由はここにあります。
この石は、何も信号が入っていないアイドル状態のとき、出力ピンから外へ漏れ出す(あるいは吸い込む)不要な電流を、わずか0.1pA(ピコアンペア)という極限のゼロにまで封じ込めているのです。
1990年代、私たちが数式上の「きれいな0A」を解かされていた裏で、海外のエンジニアはこの「無信号時でも0.1pAしか漏らさない」という圧倒的な物理的ポテンシャルを信頼し、サンプル&ホールドや超精密計測回路を涼しい顔で設計していました。
 これこそが、1990年代に私たちが日本語で触れたかった、生々しくも美しいアナログ設計の本質なのです

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  • 1974年(手書きノートの時代):
    著者であるポール・ホロウィッツ教授らが、ハーバード大学の物理学科で「Physics 123」という電子回路の講義をスタートしました。当時はまともな教科書がなかったため、彼らが手書き(鉛筆書き)でガリ版刷り(コピー)した200ページほどの講義ノートが配られていました。これが本の原型です。
    [1]
  • 1980年(初版の誕生):
    その講義ノートが大学外でも大人気になり、「ちゃんとした本にしよう」ということでケンブリッジ大学出版局から正式に出版されたのが1980年10月でした。
    [1, 2]
  • その後:
    1989年に第2版、そして2015年に現在の第3版が出版され、時代に合わせて中身をアップデートしながら、現在でも世界中の回路設計者に読まれ続けています。
    [1, 2]
「本」になったのは1980年ですが、エミッターフォロアの特性などを含むベースとなる知見がハーバード大学の講義室で揉まれていたのは、まさに1970年代の真ん中ということになります。
 最近では、日本のコロナ社から出版された『物理実験のためのアナログ回路入門』(谷口敬 他共著)という書籍の著者に、ハーバード大学教授の森井政宏氏が名を連ねています
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ネットの妖しい情報にまきこまれて ノンリニア域でつかわれた2SC5566です。

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知識はただしくもちましょう。

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9784339009828

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書籍紹介はここ。

NE5532の入力トポロジーをNPNからPNPにひっそりと変更。

このTexas Instruments(TI)社による定番オペアンプ「NE5532」の内部設計および仕様の大幅な変更は、世界中のハードウェアエンジニアやオーディオ設計者の間で「歴史的な大事件」として大きな波紋を広げています。 [1, 2]
長年「同じ型番(Part Number)であれば、電気的特性や内部トポロジーは互換性が保たれている」という前提で設計してきたエンジニアリング業界にとって、今回の変更はまさにその信頼を揺るがす警鐘と言えます。
 
🛠️ 何が起きたのか?(主な変更点)
TI社は、製造ファブ(工場)の移行やプロセスノードの変更(コスト削減とレガシープロセスの廃止)に伴い、型番(NE5532 / NE5532Pなど)を変更しないまま、中身を実質的にまったく別の新しいオペアンプへと刷新しました。 [1, 2, 3]
特に深刻視されている主な変更点は以下の通りです。
  • 入力トポロジーの変更(NPNからPNPへ): 指摘されている通り、従来のNPN差動入力からPNP入力ペアへとひっそり変更されました。これにより、入力バイアス電流の流れる向き(極性)が逆になり、周辺の回路設計によっては予期せぬオフセット電圧の発生や動作不良を引き起こします。 [1, 2]
  • 入力特性のシフト: NPNからPNPへの変更に伴い、オペアンプが正常に動作できる入力電圧の範囲が負電源(V-)側へとシフトします。入力ピンからdc流下します。上流のop amp とは直結無理。
  • 入力保護ダイオードの削除: 従来のNE5532の特徴であった、入力端子間の保護ダイオードがなくなっています。 [1, 2]
  • 絶対最大定格の低下: 従来の ±22V から ±18V(推奨はさらに低い±15V)へと引き下げられました。プロオーディオ機器などで±18V超のレール電圧(例: ±20Vや±21V)で運用していた回路に新しいTI製チップを載せると、最悪の場合破損します。 [1, 2]
  • スルーレートの半減: 9 V/μs から 5 V/μs へと大きく劣化しました。 [1, 2]
  • 歪み率(THD)の悪化: 特定の高周波領域(20kHzなど)において、THDが従来の設計に比べ数倍悪化していることが報告されています。 [1]
  • データシートからの規定削除: 600Ω負荷駆動時の出力電圧振幅や、出力インピーダンス、クロストークなどの重要なプロオーディオ向け仕様がデータシートから削除、あるいは弱体化されました。 [1, 2]
⚠️ なぜこれが「業界の警鐘」なのか?
通常、ここまで致命的な特性変更やピン互換性を損なう設計変更を行う場合、メーカーは「新製品(別型番)」としてリリースするか、末尾に明確なバージョンを付与するのが不文律でした(TI社自身も別製品ではそうしています)。 [1, 2]
しかし、数十年もの間「業界の標準的なジェリービーン(汎用)部品」として広く使われ、数え切れないほどの機材に組み込まれてきたNE5532でこれをやってしまったため、以下の深刻なリスクが生じています。 [1, 2]
  • 既存製品の修理リスク: 過去に製造された音響機器の修理やメンテナンスのためにTI製のNE5532を調達して交換すると、最悪の場合、発煙したり音が著しく劣化したりする。
  • 調達の一貫性の崩壊: 工場が部品を自動で補充する際、型番が同じであるため自動的にこの「新仕様(実質別物)」に置き換わってしまい、出荷前検査まで不具合に気づけない。
  • SPICEモデルの不一致: 既存のシミュレーション環境と実物の挙動が全く異なってしまう。 [1]
同様のサイレント修正や仕様ダウングレードは、TI社の他のレガシー製品(OPA134やLMH6518など)でも指摘されており、コミュニティ(EEVblogや各種DIYフォーラムなど)を中心に強い批判が集まっています。 [1, 2]
💡 今後の対策と代替案
もし現在、NE5532を組み込んだ回路を設計・維持されている場合は、以下のステップで対応を検討することをお勧めします。
  • セカンドソース(他社製)への切り替え: 幸いにも、onsemi などの他メーカーは、現在もオリジナルの仕様(±22V耐圧、NPN入力など)に準拠したNE5532を製造し続けています。TI製を避け、他社製を指定して調達するのが最も手軽な回避策です。
  • より現代的なオペアンプへの置き換え: 新規設計であれば、これを機に OPA1642(JFET入力)やLM4562など、現代のより優れたオーディオ用オペアンプへの完全な移行を検討するタイミングかもしれません。


YouTube: EEVblog 1752 - Texas Instruments SCREWED UP the NE5532!

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