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2026年9月11日 (金)

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。

[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」

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

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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

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。

Aso3_2

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