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【1】電流帰還 反転式MOS−FETパワーアンプ U
         (初段偏差にOPアンプで下駄を履かせる電圧F/Bを併用)
       
      
                図 1  New 電圧増幅部の回路 '08.11.02 
     英語圏の方から説明を求められた際の説明です。全く たどたどしい文で
     お恥ずかしい限りですが、これでも、なんとか通じたみたいです。↓
            Explanation:explanation_of_work_081030.pdf('08.10.30)

<1>追加 変更等 '08.11.02
  (1)終段のMOS-FETを K1529/J200 から K3497/J618 へ
    ・電圧増幅段をいろいろ変更してみたあと試してませんでしたので、
     今回変えてみました。 
   
     結果はGmが大きいせいか、ゆったり鳴ってくれるようです。

   <これに関連した調整等>
    ・ドライバのアイドル電流が少し多めだったので当該抵抗の75Ωを120Ωに
     にして、アイドル電流を11mAとしました。
    ・2段目の積分型の位相補償のRC(1KΩ×2P)を1KΩ×5P にしました。
     結果、無負荷では1MHzまではフラット、8Ω負荷では1MHzで -1.4dB となってます。

   <その他、変更など>
    ・初段のFET(K170/J74)のランクをBLからGRにしました。
    ・DCサーボ部のRCによるLPFは とったり、つけたり・・・です。

    (2)初段カスコードなしの補足
   <トランジスタのアーリー効果に相当するFETのチャネル変調効果の利用>
        
     これは、ベース(ゲート)接地回路がミラー効果の緩和の他に、印加電圧の
    変動で増幅率が変動するというアーリー効果を(逆手にみて)利用したもので、

    信号が入力されると、ゲート電位は固定なので負荷抵抗を流れる電流が減り、
    ソース−ドレイン間電圧が大きくなります。そうすると上記 ”チャネル変調効果”で
    FETのGmが大きくなる方向に増幅素子である初段に作用します。
   (カスコード素子自体は、いわば受動的な動作ですので、初段との意味合いが
    違ってくるように考えてます。)
      
     ・・・これが、どう音に効くか?と言う説明が自分なりにうまくできないので、
       (そのため、もちろん効かないかもしれないのですが・・)、
       以前”アーリー効果が関係・・・”としか記載してませんでした。
       でも聴感上、好みに合ったため、初段はずっとこのようにしてきましたが、
       ある程度記載することにしました。
       もちろん この構成の他の要因によるかも知れません・・・・
     
    このため、初段をカスコードしないでいたのですが、現在、出力電圧を上げようと
    思っているため、耐圧の低い初段の手当てとしてカスコード(ブートストラップ)
    するか検討中しています。
    (せっかくディスクリートなんだから、もう少し電圧が欲しいですし。でも拙宅では
    使うことはなさそうで・・・・)

    これと同等の視点というか、似た音の印象だったのが入力信号でカスコードブートする
      下記回路です。
       →フィードフォワード風なカスコードブートストラップ回路)
    
   追記)
     カスコードされるFETのドレインに適度に負荷抵抗をつけておいてカスコードブート用の
    素子のエミッタないしはソースにつなげる構成を思案中ですが・・・。
 
  (3)ドライバTrの電源をローカル電源の前から引っ張ってみました。
    躍動感がちょっとだけ増した感じがします。

     ドライバ段のTrの電源供給ですが、動作的には殆ど定電流動作のはずなので
    あまり意味がないように思いましたが、以前 雑誌で紹介させて頂きました
    アンプの記事で、定電流動作をさせている初段の電源電圧が追従しきれずに、
    変動していることが見られたことがあったので、ヒアリングを重ね
    今回の手当てとしました。   

  (4)DCサーボの アクティヴLPFのあとのLPF
     以前、アクティブLPFの実験で、パルスがスルーしてしまっていたのが気になり、
    追加してます。
     加算式のLPFにする前(単純に22KΩの抵抗をつける前)での矩形波応答を
    見ますと、低周波の矩形波での立ち上りで パルスがスルーしているのが、
    わかります。(以前 上記とは違いますが、ある雑誌で紹介させていただいた波形)
   
    これは加算式のLPFにすると消えるように見えますが、現象的には発生している
    はずなので、実際のスピーカ駆動では、何らかの影響が出ているのではないか?と
    思いました。
   
     感想ですが、意味がなさそうな感じがしますが、以外に中低域の印象が
    変化するように思います。気のせいかも知れません。
    
     尚、この追加によって電源投入時のDC成分が収まるまでの時間が
    追加前より長くなってます。これまでは ひと息まてば良かったですが
    この場合、”しばしお待ちを” という感じでしょうか。
    
    '08.10.05 
     電源投入からDCが収まるまで少し長いのでCを小さくしました。
    変化は気のせい??程度でしょうか・・。
      
    '08.10.06 
     2段目のカスコードブートストラップ用のTrを今後の耐圧の検討もあり
    C2075/A1145に変更しました。  
      
    '08.10.09 
     加算式LPFの後のパッシブLPFの値を変更。バイポーラ入力には、4.7Mは
    やはりつらかったみたいでノイズが出てました。手持ちの値で修正しました。
      
      
    (5)その他
     CDPの出力の電解カップリングと、その後にある、容量性負荷の発振防止用の
    直列抵抗とが、受け側アンプのボリュームの値が小さいと、あまり、よろしくない場合も
    あることが解りました。
   
     そこで、CDP出力を直結に、出力の直列抵抗を100Ωにしたところ、10KΩの
    ボリュームがいい感じになりました(今回の場合)。
   
     CD直結よりプリアンプを通した方がよい・・というのは、こんな所にも1要因は
    あるのかも?と。
   
    ここで、以前手配していた三栄電波さんで、扱っている2CP−2508−S  
    ”従来のオーデイオ用ボリウムCP-2500シリーズの抵抗体に手を加えより高音質化した2CP-2508-S・・・”
    の10KΩをアンプ入れてみました(ついでに入力部をちょっと変更)。 
    これまでのものより、ギャングエラーも無いし、繊細になった印象です。Goodです。

<2>内容

    (1)今までの初段回路にOPアンプでフィードバックをかけ誤差増幅に必要な偏差を
       小さくしてみました。
    
      高インピーダンスでゲインを加算すれば元の素子の負荷を軽くしてやる格好になりますが、
     今回は、ベースとなってる回路構成から、誤差に下駄をはかせて初段に返してやる格好になります。
    
      見かけは、OPアンプを使った、ソース(エミッタ)フォロアーの、ソースを加算点、
     即ち反転アンプの帰還ポイントが
      @低インピーダンス でかつ
      A基本的に0Vとなった形で 反転式で電流帰還として動作します。
     
     そのため、帰還抵抗のうち入力側の抵抗2.2KΩにf特は左右されにくい
     動作構成になりf特に寄与してくるのは本機では47KΩの方になります。
     (ですが、実情は、両方効いてきますが・・。)
     
  (2)加算積分型のDCサーボ
      これは変わりありませんが、LME49860に対応させ、使用した抵抗の値を
     小さくしました。これは、データシートに記載は無いのですが多分バイポーラ入力のためです。
     
     そのオフセットですが、3mV〜10mV程度になってます。以前の回路で、ここをFET入力の
     AD8620等にした場合、ほぼ0Vになりました。
   
      LME49860はLM4652とデータシートでは耐圧以外、殆ど同じなのですが、
     音が微妙に変化する感じがします。憶測ですが、高耐圧化のため 仮にカスコード等が入って
     いる場合、ローカルに簡易定電圧回路が入っているのと同じなので、それだけで、電源の影響を
     受けにくくなる可能性もあると思います。
     
     これはナショセミの資料
     LME49710を使ったフォノイコライザ
     でも、電源にLME49710をつかって影響について手当てをしてる
     ことからも、電源の影響の手当ての効果は伺えると思います。
     (尚 上記資料のLME4970は49710と思いますが・・)     
     
      このデータシートにあるLME49710による電源回路は、魅力的です。基板化する際、
     電源回路はこれで行こうと思います。      
     
  (3)2段目はこれまでのカスコードからカスコードブートストラップにしました。
     定電圧部には、LEDを使いました。動作電流が、十分な定電圧領域には届いていませんが、
     特にこまったことは出てなさそうです。
     
  (4)位相補償は、2段目、積分補償タイプとすることにしました。
     現時点では、無くてもよさそうなので そのままにしてます。
         
  (5)OPアンプの電源ですが、煩雑になるので回路図では省略してますが
     Trによるローカル電源(リプルフィルタ)電圧を調整し、LME49710、及び
     LME49860へ供給してます。

      このLME49710、及びLME49860、LM4562等ですが、パスコンを
     入れると入れないでは、他のOPアンプより印象がかわる気がします。
     (本機では0.1μセラミックをいれてます)
     
      尚、今回両OPアンプとも一つのローカル電源でまかなってますがOPアンプごと個別に
     分けたり、ドライバ段へも個別に供給するという手もあるかも知れません。
      
      他にバッファにMAX410を試したのですが、結構よかったです。ですが、
     LME49710と違い電源電圧が±5Vなので注意が必要です。
      
  ちょっと問題発生
      つなぐ機器によってはですが、いつもなら、配線が終了すれは収まるノイズが
      今回はわずかに残ります。(といっても、注意して探さないとわかりませんが・・)

      →たぶん あとから継ぎ足しでつけていった初段周りのレイアウトが悪さしてそう。
       ・・・ ”げ!!”って感じのレイアウトなので・・
      通常使用では聴こえないので、このままにしようかな・・と。
           
          
<3>その他
  
  (1)ドライバ段
    @Tr を許容損失が比較的大きく、Cobの小さい A1360/C3423 へ
    Aアイドリング電流→15mA
     (そのため、ここの抵抗を220Ωから75Ωへ)
         
    ここは、終段のバイアス電圧をあわせる所でもあるので、素子のばらつきの影響がでます。
      本機は、150mA〜200mAでK1529/J200のゲート間電圧で3.6V〜3.75V程度で
    上記の75Ωになってます。(K1529/J200 の場合です)
      
     このドライバのアイドリング電流が少ない時、位相補償をいれないとf特にピークが
    出やすくなるようです。
          
  (2)2段目
     バイアス回路の制御用Trをコレクタ出力容量(Cob)の比較的小さいA1145Y/C2705Yとしました。
      
     周波数特性を200KHz〜500KHzに抑えて(位相補償等して)おくのであれば
    (ドライバ段の石の入力容量等にも影響は受けるのですが)汎用のA1015/C1815等でも動作しました。

  (3)位相補償
    @下記方形波応答は位相補償は、つけてない状態のですが、つける場合、2P×1KΩの積分補償としてます。

 
     追記)('08.09.09)
        本機の帰還回路は電流帰還として構成されているため、帰還抵抗に進相Cを抱かせるタイプだと、
      ピークが出やすくなることもあり今回の積分型位相補償にしてます。
      
       尚、高速のOPアンプ等のデータシートでは考え方として併用している記載もあるようです。
      
    A<出力部>
     L//R(0.3μH×10Ω)のみとしCRは無しです。
    
     これらによりf特は1MHz程度となってます。
        
  (4)補足
    @過渡応答
      今回の一連の手当てですが 郡遅延による影響がどうも無視できない感じがしたためですが、
     ネット上でもいくつか指摘されているようです。
      私個人としては、別ページで記載したように、LME49710等のOPアンプを
     入力バッファとして聞き比べた時、本機のf特が500KHzを超えるあたりから、差異が
     感じられ始めたことがきっかけとなってます。
     
      そしてその一連の検討から、出力の補償も今まで行ってきたものと変更しました。
     これは、いろいろ異論があるところと思います。
     
     ですが、ヒアリングと実際に方形波でのスピーカ駆動の結果を踏まえ自分なりの解として
     今回の構成としました。
     
      下記 8Ω//1.0μF の応答波形も、従来のf特 程度まで戻すと鈍感になるため 
     単純に見た目はリンギングは小さくなります。
     
    Aボリュームについて
      接続機器にもよるのですが、本機は少し大きめの値ののボリュームの方が、いい感じです。
     アクティブアースの時はあまり感じてはいなかったのですが、今回は100KΩの
     コンタクトプラスチックCP601を左右独立で使ってます。
     
     →現在は、つなぐCDの出力部の変更に伴い、10KΩのボリュームにしてあります。
     
Result
 
Response waveform (Everything no Phase compensation ,and no oscillate)
  (Supplementation)
   Phase compensation means is using the integration type compensation by the registor 
   and capacitor(it's the second stage's 1K (ohm) + 2.2pF). 
    
   But in this case, by the tuning of transistor and resistor,
   it becames no oscillate without applying above mentioned integration type compensation.  
    

   
   (upper:output 1V/div,lower: input 50mV/div)
      1. Without capacitive load ,only 8 ohm resistor (bouth). 
         Input frequency is 1MHz(the left) ,and 100KHz(the right)    
                 
            1MHz (8ohm)           100KHz (8ohm)
 
      2. The Left  fig : without capacitive load ,only 8 ohm resistor .
         The right fig : with capacitive load(0.033μF) connected in parallel 8 ohm resistor. 
         Input frequency is 20KHz (bouth).    
                           
            20KHz (8ohm)           20KHz (8ohm//0.033μF)

      3. The Left  fig : with capacitive load(0.1μF) connected in parallel 8 ohm resistor.
         The right fig : with capacitive load(1.0μF) connected in parallel 8 ohm resistor. 
         Input frequency is 20KHz (bouth).    
              
            20KHz (8ohm//0.1μF)       20KHz (8ohm//1.0μF)  
       
  (2)印象
    音)
      あくまでも 私個人の感想です。きれ、抜け、分解能も、好みに合います。
     
    回路)
      以前のアクティブアースの回路ですが、OPアンプを使ってMOSを駆動してますが、
     これにゲインを与えても(位相補償等の問題を手当てして)簡単にパワーアンプを作ることも
     可能と思います。
     
      私は特にディスクリートにこだわっている訳ではないので、全体的にみて良いと考えれば
     使います。今回は、OPアンプとディスクリートを上手く使えた回路構成だと思います。
     
      今後しばらくこれが、私の標準回路になりそうです。
          
    その他)
      あと、最近気に入ったCDが見つからなかったのですが、マイリー サイラスが久々に気に入りました。
     (流行っているようですね・・私は全然うとくて・・・)
     
      これは、子供たちと”ハンナ モンタナ”というTVドラマ(コメディ)をみて、子供たちが
     とても気に入っているので、一緒に聴けるかも?と思ったからですが、曲も中々気に入りました。
       
      今までは、オケ、ピアノ、ジャズがやはり多かったのですが、子供たちの受けが悪いので、
     今度は上記のを再生音(曲)源にしてみようかと思います。

   '08.06.25 追記
     (オデオの音源としては個人差があるので、よろしく・・・)
      でも、子供たちと聴くには とってもいいです!これ!!

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