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完全対称アンプを勉強しますた

有名な完全対称アンプです。かなりの年月が経過し皆さんの情熱も冷めた頃ですな?
まあ当方が土足で踏み込んでも角は立たない頃合いかと思います。(爆)





当方は金田先生の信者じゃないですし、
差動やオールオーバーのNFBが嫌いなのでイマイチと思っておりました。

それじゃ何で今回記事にしたの?
思い立ったが吉日という理由です。
何となくピーンと来たので即実行してみました。

完全対称アンプは嘘くせえ感じだな、とも思っていましたが、(爆)
勉強したお陰でその理由も明確になりましたよ。

まあやってみんべ。









【出力段の動作だけ考えてみる】
昔から似たような回路構成は存在していた様ですが、
これを「完全対称」という煽った呼び名で発表したのが功績かも?(爆)
議論が巻き起こって話題になりました。(爆)
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関税対象じゃねーよ!(爆)




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え〜、
さて〜、
完全対称アンプの出力段は、
下図の回路になります。
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細かい所にツッコミを入れてみますと、
上図のQ11とQ12の印加電圧が倍近く異なります。まあ愛嬌の範囲ですな。(爆)
よって
Q11の発熱>Q12の発熱
となりまして、熱くなるとともに動作点がズレて行くでしょう。
その解決として、Q11とQ12の印加電圧を抑えるカスコード回路なんかを
追加しているんだと思います。


さて、交流信号で駆動していない静的な状態ですな。
下図の様に考えますと対称動作している様です。
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次は下図ですが、
交流波形で駆動した場合にも対称動作している様に見えますな。

*条件としてI1とI2の電流を元にして考えてみます。
 下図では6mA±3mAで駆動してますが、
 この6mAの時に出力段のアイドル電流が適宜流れる様に設定してみました。
 (各部抵抗値を設定するという話。)
 するとB級動作に近いAB級になりますな。

*あとは負荷抵抗と出力段のgmの絡みで利得が決まる事となる様です。
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オールオーバーのNFBを掛けていない無帰還の動作ですが、
出力波形も下図の様にそれなりに出てきます。
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やはり名前通りに「完全対称アンプ」なんですかね?










【完全対称?じゃないかも?】
各部の電圧を細かく見てみました。DC解析ですな。
シミュレータでは下図の結果です。
何かオフセット電圧が出てますな?
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まあ出力段のMOSFETの特性かも知れませんな。
まあ無視して、

同様に各部の電流を見てみました。
おろっ? 負荷抵抗にDC電流が流れてますよ?
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んー、
今更とぼけても仕方ない。

この話は多く知られていますな。
完全対称アンプの不完全な部分。(爆)

つまりは下図の様にI1の電流は負荷に流れちゃってるから非対称。
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しかし、パワーアンプでは大した値ではありません。
上記の様にオフセット電圧も45mV程度でした。
出力段MOSFETのバラツキが起因のオフセット電圧の方が大きいでしょう。
オールオーバーのNFBを掛ければ完全に見えなくなるでしょう。

気にすんな、という事ですな。(爆)










【プリはどうなんの】
パワーじゃなくて、プリアンプも無問題でしょうか?
影響の度合いが実感できる様にシミュレーションしてみようと思います。
まあ下図の回路を考えました。
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さて、各部の電流は?
ちょっとヤバげ?(爆)
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ちょっとヤバいですな。
オフセットがデカ過ぎ!
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まあ上記のプリアンプは無帰還なのでひどい結果ですが、
オールオーバーのNFBを掛けるにしてもオフセットが大き過ぎの様な?
見過ごす事はできない非対称な要素ですよ?
どうしたもんだんべ?









【皆様の対策】
当方が考えるまでも無く、先達の皆さまも色々とご苦労されている様です。
という事でまずは、下図の対策が知られていますな。
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そしてもうひとつ。
下図の方法。
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これで完全に対策できている、
そう思えるならOKで良いではありませんか。

当方はちょっと煮え切らない感じ。(爆)










【同様の観点から対策】
他にも対策方法は考えられます。
下図の様にI1をI2によって相殺させる回路を追加してみました。
ちょっと変ですが。(爆)
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R11の抵抗値をうまく選んでオフセット調整できます。
おそらく交流動作的にも上下相補になって動くのではないでしょうか?

ちょっとわかりにくいのでバイポーラで考え直してみます。
まずはバイポーラ構成の完全対称プリアンプを設計しました。下図です。
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Q1のVBEをD1の電圧降下で補償すれば更に考えやすいと思いました。
温度補償にもなりますな。

このバイポーラの回路にI1の電流対策を組み込む訳ですな。
下図の回路になります。
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追加したQ3は電流I2のミラー回路として動作するので、
I1とI2はうまく相殺されるんじゃないでしょうか?

シミュレーションでもうまく機能します。
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しかし、
取って付けた様な対策なのでスマートには見えません。









【当方の考案する新方式】
まあ超簡単にうまい方法を思いついたので公開してみます。
当方が新たに考えたのは負荷抵抗にI1を流さない下図の手段です。
ジャジャ〜ン!
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これこそ完全対称に近いんじゃないの?
いやいやQ3とQ4の印加電圧が異なるので発熱の差が出ます。
よって100%完全とまでは言えない様な?
準完全・・・何かおかしな表現ですな。
ほぼ完全対称アンプにしときます。(爆)

ほんの少しの変更ですな。
対策出来た後から見れば超簡単に見えますな。
しかし知識だけ詳しくてもねぇ、新発想の糧にはならないかも?(爆)









【ほぼ完全対称アンプのシミュレーション】
各部の電圧波形を見てみました。
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そして各部の電流と、
出力波形です。
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何か回路も動作もスマートでいい感じがしますよ?
嘘くさい感じが解消されて何か晴れた気がしますよ!
これならイケるんじゃない?


興味が出てきたので無帰還の動作のまま出力段の歪率を見てみました。
えー信号源を一つにして・・・
駆動回路で歪が出ない様にして・・・
メンドクセーな。
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歪率シミュレーションの結果は下図です。
6m%だから・・・歪率0.006%、2次高調波が主体? 本当に?
かなり良さげな値が出ちゃいました。
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可能性があるので、
やはり実際に組み立ててみました。

トランジスタは2SC1815と2SA1015を使用しました。
オールオーバーのNFB無しの無帰還です。
オフセット電圧も狙い通りに低く抑えられています。

そして、
下図が歪率を測定した結果です。
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おおっ!
良い感じですぞぉ〜〜〜。
これなら推奨できますなぁ〜。



ちなみに何を使って確認したのか?
ですが、
下図の装置に組み込んで実験してみたんですな。
片チャンのみ動作確認。
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こっここれはっ!!
ほぼ完全対称IV変換回路ですかっ!?


抵抗値などの定数ですが、
今回の投稿内容に記載された定数にはなっておりません。
そのうちに公開すると思います。たぶん。(爆)











今回もオリジナル回路が炸裂でした。
また進歩してしまった。御免。

しかし、定番の回路を壊すのは冒涜!
こんなの改悪だ!異常動作の危険があるからヤメロ!
と思う人も多いのかも知れませんな。
あちこちでキティGuyちゃんが増加している様で、(爆)

しょうがないので、
そのままパクっても動かない様に嘘を混ぜている可能性もあります。(爆)
つまり実験して確認する必要があるでしょうね。

という事で、
自己責任、自己判断にてお願いします。
以上ですぅ〜〜。






















完全大勝・・・・・軒
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ネタ仕込んでんじゃねーよ! つけ麺の。(爆)

















黒い魔人、ほぼ完全対称アンプ。
花束贈呈の時に食いちぎるっていう・・・



ボボじゃねーよ!

by ca3080 | 2018-11-06 06:02 | オーディオ&電子工作
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