エミホロの歪率

当記事は当方の個人的なメモなので参考にしてはいけません!(爆)
エミホロですが当方はこれといった懸念も無く常用しています。





エミホロだってぇ〜?
歪だらけなのにバカなんじゃねん? OP-AMP使えば?(爆)

その通り、
歪だらけです。(爆)








【よく知られたエミホロの歪率】
え〜とりあえず実験という事で測定してみました。
電源電圧=±7.6V
エミッタ抵抗(ソース抵抗)=1.5kΩ
入力抵抗(ベース抵抗、ゲート抵抗)=1.5kΩ
対GNDの負荷は10kΩです。

各種のトランジスタについて、1kHzの歪率を測定した結果が下図です。
e0298562_07022048.png
*2SK30ATM-GR、および2SK246BLは最も歪率が悪いです。
 この2つはgmが低いJFETですな。gmが低いFETは歪率が最悪!(爆)
*2SK241GR、および2N7002はその次に良い結果です。
 この2つは小信号用のMOSFETですな。
*さらに結果が良かったのは2SK170BLでした。
 これはgmが高いJFETです。
*最も歪率が良かったのはバイポーラTrでした。
 似たような性能ならバイポーラ同士の差はほとんど出てきません。
 そして0.5Vrmsでは歪率0.01%程度でした。

まあこんなもんですな。
真空管を使うよりも低歪率、といった程度ですな。
上の単純な実験が全てを表している。そうにちがいない!(爆)
やっぱダメだな。これにて解散!(爆)












【電圧と電流を増やす】
当方としては下図の変更を入れたく思います。
まあいいから、やってみましょうよ!

e0298562_07180564.png
*電源電圧は可能な範囲で大きくする!
*エミッタに流すバイアス電流は可能な範囲で沢山!
 発熱して故障とか、電池の消耗が激しいとか当方は感知致しません。(爆)
*ベース抵抗(ゲート抵抗)を小さく!
 ただし発振しない範囲内。(爆)

これらの変更を盛り込んで実験してみました。
2SC1815-Yの歪率だけ改善効果を見てみました。  注:hfe=Yの物です。
ついでに10kΩより重い負荷も確認してみました。
e0298562_07284473.png
10kΩ負荷のカーブを見て、最初の歪率グラフと比較します。
すると歪率が改善しています。
0.5Vrms時の歪率ですが、0.012%から、0.0065%に改善しました!

こんな風にトランジスタの癖みたいな、最適な使い方があるのかも知れません。
それを実験によってコツコツ検討するんですよ。
いいからやるんだよ!(爆)

*ところで上のグラフですが、歪率が急上昇しているポイントがあります。
 220Ω負荷時および470Ω負荷時には波形クリップと書いてありますな。
 これは何でしょうか?










【波形クリップ】
シミュレーションしてもOKですし、
紙とペンと頭を使って手計算しても求まります。

上側の図は無負荷の動作です。振幅は電源電圧未満なのでクリップしません。
e0298562_07360088.png
下側の図は負荷を掛けた場合です。クリップしています。

*例えば470Ω負荷の場合を考えてみますと、
 Q1が完全にOFFした時の電圧は-3.2Vなので、これ以下にはならないという、
 とても単純な理由がクリップの原因ですな。
*エミホロ回路は、重い負荷抵抗になると出力振幅が制限される。
 という事ですな。その辺はだいたい設計値で決まってくるという話ですな。

しかし、
もうちょっと何とか出来ないんかい?










【定電流ドライブ】
エミッタ抵抗の代わりに定電流回路を入れてみる訳です。
下図ですな。
e0298562_07434464.png
*Q2は2SK170BLのゼロバイアス、IDSS≃9mA の物を使いました。
 実験なので、簡単に。

しかし、この回路でも負荷を重くするとクリップします。
簡単に計算で求められます。
頭が良い皆さんなら計算して把握している事でしょう。(爆)
e0298562_07483375.png
てな感じを頭に入れつつ、
歪率を測定してみました。
下図です。
e0298562_07493865.png
おおぉぉ!
かなりの改善がありました。

1kΩ負荷であっても、0.5Vrms時の歪率は0.007%でしたよ。
そして10kΩ負荷時はおおむね0.001%以下に入っています。
この値なら「けっこう良い歪率」と言えるのではないでしょうか?
定電流ドライブは必須!(爆)









【高hfeで改善するか?】
2SC1815-Yってのも中途半端にナニですな。
現品はhfeが180程度でそんなに良くはありません。GRにしても最大400。
それでは、hfeが1000を超える奴を使ったらどうなん?
という事で、手持ちの2SC3623はhfe=1430もありました。これを使って測定!
e0298562_07552465.png
んー、10kΩ負荷の結果だけ少し改善がある様です。
ほとんど変わりません。(爆)

hfeを爆盛しても、あんまり意味が無い、という結果でした。(爆)










【FETも改善できるのか?】
定電流ドライブは上の実験と同じ2SK170BLを使いました。
フォロアのJFETは、更にgmが大きい2SK369Vを使用してみました。
バイポーラと同じように歪率を低くできるんでしょうか?
e0298562_08002606.png
バイポーラよりもちょっと悪いですが、似たような性能ですな!
10kΩ負荷時の大振幅ではバイポーラには及ばない結果となりました。
まあ低歪率と言えるんじゃないでしょうか?










【良さげな組み合わせがあるかも?】
そんな感じで色々な組み合わせを確認してみましたところ、
フォロアのトランジスタと、定電流のトランジスタを合わせてみました。
すると何か良い感じ?
10kΩ負荷の場合だけですが、各種の素子で測定してみました。
e0298562_08042632.png
2Vrmsでも0.01%以下くらいに入ってますな。
いずれの素子でも最小の歪率は0.001%未満になりました。

もしかして?
下記は当方の推測です。
上と下のトランジスタに印可される交流電圧が相補の関係ですが、
トランジスタで生じる交流の歪も相補型となって歪率改善するのでは?
と思いました。
仮説です。

上と下の石は合わせるべし!?










【歪対周波数】
以上は歪対レベルで見てみましたが、
歪対周波数ではどういうグラフになるのか見てみました。
10kΩ負荷時です。
e0298562_08133650.png
e0298562_08140602.png
e0298562_08143684.png
ふつうのAMPですと右上りのカーブになって高い周波数では歪率が悪化しますが、
おおむね横ばい特性でした。

理由を考えてみますと、
このエミホロ回路はA級動作である事が関係しているかも知れません。

B級プッシュプル回路はプッシュとプル側でスイッチングしてますからね。
高い周波数になるとスイッチングスピードが怪しくなって歪率が悪化するんかも?
そうなると耳障りなクロスオーバー歪が生じる訳ですな。
高域がキツい音だったりする訳です。(爆)

しかしA級動作はB級動作みたいにはならずに、歪があっても滑らかな波形です。
音も滑らかに伸びて聞こえるのかも知れませんな。

何でなの?
と思ったら自分で実験するか、自分で調べて頂戴な。(爆)










以上です。
当記事は当方の都合で書かれたメモです。
つまり、記事の内容は嘘かも知れませんよ!(爆)

自己責任にてお願いします。









[PR]
by ca3080 | 2018-06-20 08:39 | 電子工作(一般)
<< マジックリンの謎(爆) 復刻EP盤はどうだんべ?(歌謡曲の) >>