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2026年7月24日 (金)

電気物理学 vs 雰囲気オーディオ[その2]

「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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その1に近似した図がおちていたので拾った

まずトポロジーには「リニア動作補償(歪み補正)」を設計するための電気物理学的根拠が1ミリも存在しない。リニア作補償のための抵抗をはぎ取ったからだ。

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そもそも、エミッタ抵抗を排除したこの回路は、むき出しの指数関数(半導体の物性)同士がドミノ倒しのように絡み合う。だから先人は抵抗を入れてリニア動作回路にしたのだ。「電気物理歴史をしらぬお子ちゃま」なら やりそうなことだ。

 また回路内変数が多すぎて、アンプをリニアに動かすための「算数式(設計方程式)」を作成することすら物理的に不可能なのだ。 スパコンなら作成できるがPCクラスでは無理なのだ

 
 
 
 

LTspice(シミュレータ)の浅い限界

「でも、LTspice(シミュレータ)上では綺麗に波形が出ているぞ!」と言い張る者がいるかもしれない。実に滑稽である。

LTspiceがやっているのは、人間が入力したわずか数十個程度の簡易的な演算パラメータを使って、裏で超高速に帳尻を合わせる「高度なごまかし(近似計算)」に過ぎない。

 動的な非直線性をすべて数式で解いているわけではないのだ。シミュレータの画面に踊らされ、その「ごまかし」の裏にある物性の本質すら読み取れないのは、はっきり言って高校生水準のオツムである。

シミレータが弾き出した「THD 0.001%」といった歪み率の数値を拝んいる。

 
 
 

歪計算は主たるにフーリエつかうが、LTspiceでは9次で上限。

数学上のフーリエ級数は無限項まで計算できるが、シミュレータの .four コマンドが計算しているのは、デフォルトでわずか「9次」までである。それ以降の超高次歪みは、シミュレータ自身の演算能力の限界(丸め誤差)を隠すために、最初から「無かったこと」として切り捨てられているのだ。1kHz信号入力であれば9khzまでの計算結果を弾きだしたにすぎない。

 「フーリエ級数が無限項」は高校では学ぶはずだが日本の高校は遅れてるらしい。

つまり計算放棄された10次以上の高次歪みが現実の世界でどう暴れるかも読めず、ごく狭い「9次の箱庭」でトリミングされた数値だけを見て「超低歪みアンプだ!」と狂喜乱舞している。

 
 
 

フーリエ(無限項)で掴めるのは全歪の60%程度

リアプノフ指数、ウェーブレット変換(Wavelet Transform)、高次スペクトル解析(ビスペクトル)は無計算である。

9次項計算では全歪の25%ていどなものだ

歪残りの75%以上におよぶ超高次の鋭いスパイクや非線形ノイズは、LTspice シミュレータの画面上から完全に抹殺されてる。

LTspiceができるのは、どこまでいっても回路方程式の数値積分(.trans)と、そこから派生する単純な離散フーリエ変換(FFT)だけなので、とても浅い限界でわ。

LTspiceのシミレータで喜ぶのは、 無能で何も知らないんですと自白しているのと大差ない。

 
 
 

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オイラの本業はFA装置設計屋。 シミレーションなどという机上の空想が入りこめるほどには甘くない。 すべて物理学、熱力学、流体力学の裏づけが要求される世界にいきている。それだけだ。

「電気物理学   vs  雰囲気オーディオ」 〜バイアス電位はどこへ消えた?〜

「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」

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「DIY自作界で反科学的?な回路があるので、解説してほしい」とのお話(画像)がよせられたので、それを眺めてみた

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どこの回路なのは、オイラ知らないが 画像が届いたので、書き込んだ。

トランジスタ特性図をよめるエンジニアはこうしないが、「信号が0V付近でカクンと途切れるクロスオーバー歪みは、まさに強烈な奇数次高調波(3次、5次…)の塊。   ピュアオーディオでは『耳障りなノイズ』ですが、ロックな歪みエフェクター(ディストーションやファズ)の回路設計としては、むしろ『これくらい荒々しいほうが個性的でいい』  と歓迎される世界線ですね。」

ネタ元しってる人 教えて どこにあったの?

 

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[物理学] この回路は「原音忠実派にとってはゴミ」である理由
 
この回路設計そのものが「アンプの体を成していない大バグ」を抱えている。
第1に、バイアス電位の圧倒的不足
終段(Q10, Q11)をCLASS ABで動かすには、ース間に約1.3Vの電位差が絶対に要る。しかし、この回路はダイオード(D1, D2)の電圧から、Q13・Q14の電圧を引き算してしまう構造 (Vf - Vbe))になっている。結果、ベース間電位はほぼ0V向きを直そうが、終段は永遠に深い眠り(カットオフ)についたままだこれでclass B確定(だってゼロボルトなのね)QUAD 405と同じくゼロボルト
 
 CLASS B動作をベースにして、色気のある音に仕上がる回路。歪率計では計測不可な領域の歪です。

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第2に、終段への電流供給が「逆指数(逆相)」で破綻する恐怖のメカニズム
信号が入って「さあ、スピーカーに電流を流すぞ!」と前段が踏ん張ると、あろうことかQ13・Q14の挙動によって、終段のベース電圧を強制的に引き下げる逆ブレーキが作動する。
電流が欲しいときに電流供給を絞るという、まさに「直線性への反逆」。出力が抑え込まれるのね。80年代には「鼻つまり音」と揶揄されておって class aの突き抜けるような音伸びが消えてしまうのね。 50歳以下の世代は「 class A の濃厚などこまでも突き抜ける音 」聞いたことないから無理かも
トランジスタの特性図が読めないどころか、オームの法則とトランジスタのVbe特性すら味方にできていない
向きを直したところで、ハイファイアンプになるどころか「最悪の歪み発生機(アンチ ハイファイ)」にしかならないのだ。
 
 
 
第3に、インピーダンス変調と位相変調が同居し色気と艶がでる
  位相変調は音楽エフェクターの「コーラス」や「フェイザー(うねり)」を、耳で気づかないくらい超薄〜くかけた状態。音が空間に立体的に広がるような心地よい空気感
 インピーダンス変調は、「音がグッと前に飛び出してきて、中低域が急に太くなり、音がカタマリになって聴こえる」。 CLASS Bで色気つけても さほど意味がないとおもいま信号を直流(電圧)で上下にゆらすのは古典のAM変調(1935年技術)ですね。
 
 
 
 
 

結論この回路 AUDIO AMP用途でなくて、 エレキサウンド屋がほしがるエモ音発生器。 だからなのかなあ audio amp 分野でみたことないのね。 ネタ元 どこにあるんだろう???

真空管ラジオでもCLASS Aなので 7C5の音聞いてごらんよ。回路設計者は1930年代のラジオ工学をみたほうがいいよ。

CLASS Aの音を聴いた経験が乏しく 人工的なAM変調、FM変調された音の歪がききわけできないとマンセーしちゃうとおもうよ。

この回路のように 深く人工変調された音は、元のOP AMP音色の判別むりです。

amp終段へのバイアスは抵抗で給電:これはトランジスタ発明以降のセオリー。ノーベル物理学賞を超えるオツムがあれば、この回路のように逆指数で供給すればいいよ

QUAD 405 はCLASS B。   最近 CLASS Bに人気があるらしい。

「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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この誌上公開後に製品が投入される。

歪キャンセル回路は、ベル研特許のAUDIO版。回路をみればわかるが、LCR直列共振利用で進相させSEPP部のft 0.8MHzの壁をこえる発想。1975年往時のPOWER TRは1MHzあたりに壁

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最近日本での例。

およそ50年振りにCLASS Bを採用した例。

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QUAD社の歪キャンセル回路を外しただけの回路で、新規性は皆無。 むしろ CLASS B復活と称賛したいが、みた通りの seppバイアスを逆指数回路でしばりつけて、直線性を排除した回路。 なにを褒めればいいのか?

 信号遅延は0.1usで確定してるので、あちこちエモイ音になるらしいわ。

 

致命傷が2つ

・ICの半殺し。ICが電流を吐き出したくてもそれをブレーキするように半導体を配置しており、ICの特性を殺すことに成功しておる。

・終段seppがショックレーのトランジスタ効果でbase 電位が上がるが、Q9がそれを封じ込めてる

 
 
 

Q:biosがリニアに動く算出式は パラメータ多数でつくれないとおもうよ

A: トランジスタの物理特性そのものが「非線形(指数関数)」であるため、パラメータが多数絡むと手計算の数式では破綻してしまいます。

この回路のバイアス(アイドリング電流)をリニア(線形)に制御する算出式を組むのは不可能です。

 
 
 

Q: これ 信号のリニア性は確保できるの?

A:      この回路のままで高い信号のリニア性(低歪み)を確保するのは非常に厳しいです。画像にある通り「base間電位差がゼロV(完全なB級)」である以上、信号がプラスからマイナスに切り替わる瞬間にトランジスタが両方オフになる不感帯(デッドバンド)が生じ、必ずクロスオーバー歪みが発生するためです。

ただし、前段にあるオペアンプ(LT1227)の働きによって、ある程度「強引にリニアに見せる」ことは可能です
 
 
 

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Q: ICの半殺し??

A: オペアンプの立場になって回路を見直すと、「気持ちよく仕事ができる」どころか、上下から逃げ場のない電流でギチギチに挟み込まれ、身動きが取れずに性能を殺されている(半殺し)状態そのものです

Q: 終段SEPPは OP AMPのアイドル電流でスタート地点にたってるの?

A:  いいえスタート地点より後方待機です。 LT1227の無信号時出力端の電流は3.5uA.。 終段2N2222がスタート地点にたつには15uA必要です。つまり微小信号は回路中で消えます。入力信号の頭は100%消えます。

audio界からきえて久しい CLASS Bを復活させたいお気持ちはわかるが、 バイアスに非直線性デバイスいれたのは悪手。ノーベル物理学賞をとった「ショックレー方程式」を否定してるので、近々にノーベル賞もらえるんだろうな。いいなあ

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