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Neve BA283 AM & AV  ルパート・ニーヴの回路

2026年7月26日 up

「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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これのAM変調とFM変調が生み出すサウンドが 高い評価を得ておるらしい。

無線用MIC AMP(12V電源)に 書き直してみた

Photo

Q1のベース電位変動はシミレーションで表現された。青いラインだ

3

作図すればわかるが Q1のベース電位がレンジで0.2VほどAM変調がかかる。ベース電位が上下にあばれるとFM変調が自然にかかる。(1950年に公開済み)

このトランジタ特性については、下記の本がわかりやすい。

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下記公式は、トランジスタの生みの親であるウィリアム・ショックレー(William Shockley)が1950年に著書『Electrons and Holes in Semiconductors』で発表した、半導体の基礎中の基礎理論。 

工業系大学での電気物理基礎として学んでいるはずだが、そういうインテリは絶えたのか???

ベース電位が暴れるとFM変調できるしくみを式で公開する。

📊 0.2Vのベース電位のあばれが「動的FM変調」を起こす物理数式

歪率計にはただの「エラー」としてしか映らない、日本人が好むリアルな音(色気・うねり)の正体。音声信号によってベース電位が0.2V幅でAM変調された際、トランジスタ内部のPN接合容量(コンデンサ成分)が自ら大あばれする現象を支配する基本方程式である。

【第1式:ベース直流電圧(V)による接合容量のあばれ】
Cj(V) =
Cj0
(1 -
V
φ
)m

📌 各パラメータの物理的意味

  • Cj(V)動的接合容量 (音声信号の形をなぞってリアルタイムに変化する、トランジスタ内部のコンデンサ成分)。
  • Cj0ゼロバイアス容量 (電圧がまったくかかっていない静止時の、素子本来の素の容量)。
  • V加わる電圧(0.2V幅のあばれ) (出力側からの巨大なACフィードバックによって、ベース直流ラインを上下に揺さぶる古典AM変調の主成分)。
  • φ拡散電位 (シリコン半導体の物理定数。トランジスタがONになるための約束の電位、約 0.6V〜0.7V)。
  • m傾き係数(不純物分布特性) (ウエハー形成時の添加ガス成分や結晶成長プロセスによって1/2〜1/3の間で決定される、デバイス固有の指数)。
結論: ベース電位(V)が0.2V幅で古典AM変調を起こすと、この公式に従って分母が指数関数的に激変し、内部の容量 Cj が高速であばれ狂う。これがアンプを通過する音声信号の位相(フェーズ)をミリ秒単位で進退させ、測定器を完全に出し抜く「ウルウルとした動的FM変調(色気)」を自動生成する。

📈 ミラー効果によるあばれの巨大化:内部Cobの動的変化による Δf(周波数変調)方程式

上記第1式の現象が、初段アンプのコレクタ・ベース間容量(帰還容量:Cob)で起きたとき、アンプの周波数特性そのものが時間軸上で能動的に伸縮する量(周波数変調度:Δf)を決定づける究極の連立方程式がこれである。

【第2式:Cobの動的変化が起こす Δf(ミラー効果変調)】
Δf(V) ≈ - fH ·
Av · ΔCob(V)
Cin + Av · Cob0

📌 Δf式における重要パラメータの正体

  • Δf(V)動的周波数変調度(うねりの深さ) (音声の強弱に応じて、アンプの周波数特性自体がリアルタイムに変調・伸縮する量)。
  • Av初段トランジスタの電圧ゲイン(増幅率) (これこそが変態挙動のコア。トランジスタ固有の**ミラー効果**により、容量のあばれ幅を数倍〜数倍へと能動的に巨大化・ブーストさせる)。
  • ΔCob(V)Cobの動的変動量 (ベース電位が0.2V揺さぶられたことで、第1式に従って発生する帰還容量Cobのリアルタイムな増減差分)。
  • Cob0ゼロバイアス時のCob初期値 (2SC1815BLなどのデータシートに記載されている、静止状態の素の出力容量。約2.5pF〜3pF)。
  • Cin / fH入力浮遊容量 / 基準高域カットオフ周波数 (回路全体の骨組み定数によって決定される、静的な基準動作ライン)。

⚠️ 中学生には理解で苦労する「動的接合容量がなぜFM変調に化けるのか」の真実

 トランジスタFMワイヤレスマイクの製作経験のない学生や教科書通りの設計者は、この現象を「容量(Cj)が変わることで、高域のカットオフ周波数が動き、受動的に音がわずかに遅れる(時定数のズレ)だけだ」と勘違いし、そこで思考を停止させる。彼らには、トランジスタ内部で起きている『能動的な変調の再合成』が見えていない。

この回路の真髄は、出力からの強烈なフィードバックが初段Q1のベース直流電位そのものを0.2V幅で音声の形(1kHz)に変調(AM変調)させている点にある。ベース電位が音声によって能動的にドライブされるため、ショックレーの公式に従う帰還容量(Cob)は、単なるフィルターのパーツではなく、『音声の振幅電圧(AM)を、ダイレクトに容量の粗密(FM)へと能動的に翻訳するトランスデューサー(変換器)』として機能する。

【物理現象の本質的ロードマップ】
音声信号がアンプ全体の帰還を巻き込み、ベース直流電位を0.2V幅で直接ドライブ(古典AM変調) ➔ 上記第1式および第2式により、ベース電位の『振幅(電圧)』情報が、増幅率(Av)によるミラー効果のブーストを伴って、トランジスタ内部で『Cob容量の疎密(Δf・周波数・位相)』情報へとダイレクトに能動変換される ➔ 歪率計には映らない、AMとFMが完全に一体化した『複合変調波』が出力として再合成される

ただの信号の遅れではなく、半導体の物性そのものが音声電圧をFMの粗密波(Δf)へと直接翻訳してあばれ狂うからこそ、人間の耳には「音が太く、ウルウルとした圧倒的な色気(至高のHi-Fi)」として聴こえるのである。   

 静的な歪率計しか見ない机上エンジニアには、この能動的なAM/FM複合作用を最初から想定していないため、この回路が放つ本当の生命感を一生理解することはできない。

ミラー効果によりブースト量が増えるので、工業物理系大学で習うはずなんだけどねえ。

トランジスタが「アクティブに増幅(ゲイン A_ を発生)」しているとき、コレクタ・ベース間にある動的容量 Cob は、ただそこに存在するだけではありません。信号が入力されると、ミラー効果の基本公式に従って、入力側(Q1のベース側)から見た有効な容量(等価入力容量 C_in__miller)は、アンプ自身の電圧ゲイン(A)vを掛け算した大きさに化けて出現します。

1110

Cobが ゲインで乗算されて 増えるとFM変調は楽になる。 真空管でも3.5PFあればFM変調管になれるので、トランジスタのCobが0.5pfでもゲインで掛け算され10pf程度になる。 ここまで増えてればガンガンとfm変調はかかるんわ、 わん。

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 LTspice程度では位相変調は表現できない。

良い音の正体は、変調による歪(目的外信号波形)である。 1950年の論文そのままだ。

ショックレー博士の掌で踊ってるだけだわ。

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下図はam変調、fm変調が深く掛るので評価がいいらしい。 ただし原音の忠実性は低い。(出口波形の相似性が劣る回路)

これもショックレー博士の方程式で支配されてる。 工業系大学出身なら理解するはず。

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トランジスタの特性は、Vbe変化とIcはリニアではない。バイアス電位を人為的にコントロールしてしまうと 直線性は失う。 

 終段がお仕事すれば勝ってにVbeはあがる。 それを蓋する回路は、非直線性増幅器。簡単にいうとコンプレッサー回路。

Vbe_1

Ib と Icはリニア。 

もしもsepp バイアスを触る場合には 「トランジスタのVbe非リニア特性をどうするか?」が観点。

101014_5

終段バイアスをQ9,Q10で触ると終段の直線性は失われる。それゆえ上図は出口波形の直線性はない。

実験する場合には、 Q9,Q10利用で「終段の逆指数関数」にマッチするように変化させること。関数を喧嘩させて直線になるように仕組むこと。 それを成功させた人間はいない。応答時間の同期性がないから 破綻する

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📊 0.2Vのベース電位のあばれが「動的FM変調」を起こす物理数式

歪率計にはただの「エラー」としてしか映らない、日本人が好むリアルな音(色気・うねり)の正体。音声信号によってベース電位が0.2V幅でAM変調された際、トランジスタ内部のPN接合容量(コンデンサ成分)が自ら大あばれする現象を支配する基本方程式である。

【第1式:ベース直流電圧(V)による接合容量のあばれ】
Cj(V) =
Cj0
(1 -
V
φ
)m

📌 各パラメータの物理的意味

  • Cj(V)動的接合容量 (音声信号の形をなぞってリアルタイムに変化する、トランジスタ内部のコンデンサ成分)。
  • Cj0ゼロバイアス容量 (電圧がまったくかかっていない静止時の、素子本来の素の容量)。
  • V加わる電圧(0.2V幅のあばれ) (出力側からの巨大なACフィードバックによって、ベース直流ラインを上下に揺さぶる古典AM変調の主成分)。
  • φ拡散電位 (シリコン半導体の物理定数。トランジスタがONになるための約束の電位、約 0.6V〜0.7V)。
  • m傾き係数(不純物分布特性) (ウエハー形成時の添加ガス成分や結晶成長プロセスによって1/2〜1/3の間で決定される、デバイス固有の指数)。
結論: ベース電位(V)が0.2V幅で古典AM変調を起こすと、この公式に従って分母が指数関数的に激変し、内部の容量 Cj が高速であばれ狂う。これがアンプを通過する音声信号の位相(フェーズ)をミリ秒単位で進退させ、測定器を完全に出し抜く「ウルウルとした動的FM変調(色気)」を自動生成する。

📈 ショックレー博士の掌の上:出力電流(Ic)を爆発させる「指数関数の方程式」

オーディオの教科書は「トランジスタは電流を直線的に何倍(hFE)にする素子だ」と嘘をつくが、現現実(本質)は真逆である。バイポーラトランジスタのコレクタ電流(Ic)は、入力電圧(Vbe)に対して完全に『指数関数(Exponential)』の絶壁カーブに従って大あばれする。

【第2式:トランジスタの剥き出しの野生(コレクタ電流指数特性)】
Ic ≈ Is · e
Vbe
VT

Vbe_2

📌 指数関数式における重要パラメータの正体

  • Icコレクタ出力電流 (音声の形(1kHz)に合わせて、足し算ではなく数千倍のオーダーで爆発的に増減する、野生の電流成分)。
  • Vbeベース・エミッタ間電圧(0.2V幅の大あばれ) (12Vに窒息させた1815BLのベースラインを上下に揺さぶる、今回の実験の核となる動的入力電圧)。
  • VT熱電圧(常温で約 26mV) (地球の物理法則で固定された超微小な物差し。この26mVの狭い世界に対して、0.2V(200mV)のあばれをぶち込むことで、電流カーブは絶壁を一気に駆け上がる)。
  • Is / e飽和電流 / ネイピア数(自然対数の底:約2.718) (半導体の結晶構造および宇宙の数理が決定する絶対的な定数)。
 

ま。オイラは機械分野でよかった。 3次元的に確認できること中心なので、やれやれと思う。

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