2005年08月

2005年08月31日

たぶんこれで安定

結局、安定な回路はこんな感じになるんじゃないかな?

安定しそうな回路

まず、ベースに100Ω程度の抵抗(R3,R6,R7)を入れた。これはSPICEでもわかったように発振防止である。R3はいらないかも。

同様にZobelネットワーク(R11,C1)を追加。これは負荷容量による寄生発振を抑える働きがある。CとRなんで周波数が高くなるにつれて直列のインピーダンスが下がっていき最後はRだけになる。Rはちょっと大きめ(1/2W〜1W程度?)のものが必要。

ただし、一庵さんの意見では「ヘッドフォンはもともとスピーカーとは異なりアンプの出力インピーダンスによる影響を受けにくいのでバッファ出力に直接5Ωぐらい直列に入れる」「OpAmpの帰還系にCを入れて位相補償する」ぐらいでいいのでないかとのこと。以下であってるかな?

安定しそうな回路2


こっちのほうが部品少ないから楽か。

ところでこのblogを読んでいる方から例の本の回路のまま作って安定しているとのメールももらった。やはりもともと入ってるエミッタの5Ωだけでも安定に寄与しているのかもしれない。

どっちにしても今回、エミッタフォロワとかボルテージフォロワの類は発振しやすいものだということを再認識できた。



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2005年08月18日

いろいろあって。

こちらこちらの掲示板で例のヘッドフォンアンプの話が少し盛り上がった。

で、どうやらこの回路かなり不安定なんではないかということになった。本の中に1点に6箇所から配線する箇所(正負電源とトランジスタバッファ)があってそうしないとうまくない、みたいな話があったが電源からの飛び込みや電源の引き回しによる浮遊容量が原因で安定性が失われているのではないか?と思った。

SIMetrixでそのまま書いても何ともなかったので、OpAmpから初段、初段から2段目へのベースのところに配線によるインダクタンスを想定してインダクタ(100nH)を入れてみた。

はじへど発振させ版


そしてヘッドフォンのつもりのコンデンサと抵抗とインダクタをつないでみた。すると、

発振してる


このように発振してしまう(太くなってるところ)。で、初段と二段目のところに100Ωの抵抗をはさんでみたところ

発振しなくなる


きれいに発振が止まる。まあ、シミュレータで無理やりやってるのでちょっと嘘っぽいところもあるけど、現実の回路の方がよりいろんな要因で発振が起きやすい。

はじめてのトランジスタ回路設計―回路を設計製作しSPICEで検証!


この本に原理的なところはいろいろ書いてあって、「はじへど」のような2段エミッタフォロワな回路の場合、1段目と2段目の間に仮想的にコイルとコンデンサ、およびマイナスの値を取る抵抗があるように見えてしまう。このマイナスの抵抗値がある程度以上大きくなるとLCが共振してしまうのだ。はさんだ抵抗はこのマイナスの抵抗を打ち消す働きをする。

他にも帰還抵抗に並列に20p程度のコンデンサを入れる(位相補償)、OpAmpとトランジスタ初段にも抵抗(100Ωぐらい?)を入れる、出力にZobelネットワークと呼ばれるLCRの回路を入れる(Zobelについてはあまり調べてないのでよくわかってない)などの対策を打つことで安定化するのではないかと。

追記:2段目のエミッタ抵抗(5Ω)が実は発振止めとして効いているのではという話もあります。ただ普通はもう少し大きな値のようだし、ここにあまり大きい抵抗入れると出力インピーダンスが高くなるのでヘッドフォンアンプとしてはちょっと問題かも。

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2005年08月12日

これと似てるな

はじめて作るヘッドフォンアンプと似たものを発見。

Dr.HEAD(販売終了品)

某有名掲示板にもスレが立っていたぐらいで、ここに回路図がある。

また、こちらに改造のまとめサイトがある。

例のトランジスタ4石のバッファ回路はダイヤモンドバッファと呼ばれているらしい。


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2005年08月11日

電圧分割回路のいろいろ

というわけで、電圧分割回路をいろいろ挙げているページを紹介。タイトルから言うと仮想グラウンドを作る、のほうがあってるか。

一番上のはまさに電池を2個つなぐだけのもの。これだと電池の減りの差などで中点電圧が揺らいでしまう。例のヘッドフォンアンプは分割用の抵抗を入れて対応していた。それには上から2番目がちょっと近い。ただ、解説にあるが回路動作条件によって正確に中点電位に仮想グラウンドが落ち着くとは限らない。

その下のがちょっとへえと思った回路で、TIの電圧分割専用IC,TLE2426を使う方法。このICは4〜40Vまでの電圧を正確に1/2にする機能を持っていて、12V入力の場合吐き出し31mA、吸い込み-70mAの電源になる。このOUTのところを仮想グラウンドとみなす。ただ、このIC、ちょっと手に入りにくいみたいなのだ。RSコンポーネンツでは扱ってるようだが。

もう少し下にはまた出た!"Sijosae!"。こちらはダイオードとトランジスタと抵抗数本のディスクリートで組んだ例。まさにコンプリメンタリのプッシュプル回路そのもので、ダイオードでVBE(0.6V)をキャンセルしてるので出力端子=仮想グラウンドは0Vとして扱える。

とまあ、抵抗分割ぐらいしか想像してなかったのにいろいろあるものである。

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2005年08月10日

ちょっと訂正…

回路図のボリュームのところが間違ってたんで訂正しました。

しかし、簡単そうだから作ってみようかなあ。
出力バッファをFETのプッシュプルにしたものとかも作って比較してみると面白いかもしれない。


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2005年08月07日

今度はヘッドフォンアンプだった。

今度はヘッドフォンアンプだった。


はじめてつくる ヘッドフォンアンプ 1万円の本格オーディオ

同じシリーズなので回路図はない。なので起こしてみた(片チャンネル分のみ)。
はじへど



OpAmpの出力をトランジスタの2段直結プッシュプル・エミッタフォロワ回路で電力増幅している。「定本 トランジスタ回路の設計―増幅回路技術を実験を通してやさしく解析」p86にも出ているが、トランジスタはQ1とQ4、Q2とQ3が特性が揃ったコンプリメンタリ・ペアである必要がある。
増幅度はここにあるようにOpAmpの非反転増幅回路なので(5+10)/5=3倍となる。

本の中身だけど、前の2冊からのコピペが(まあ仕方ないけど)かなりあった。

例えばOpAmpの説明のところ(p20)にプリアンプの本にあった「この本では単電源で動くようにしてある」という文章を含むページをまるまる持ってきているが、回路図に示すようにこの回路は正負両電源を必要とする。コピペの勢い余ったところだな。

ところで「おわりに」のところはシリーズの総括というか感想になっているのだが「このシリーズ程度の回路規模」ということを考えるとちょっと鬼気迫るものがある。ラジオ技術あたりに連載してるようなややこしい回路をひねくったら衰弱死するんじゃないかと思った>著者

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