新ディスクリートオペアンプ基板構想!ここではディスクリートアンプ基板A1,A2の次のバージョンをみなさんと一緒に考えて製作できれば面白いだろうな、と企画しています。おもしろい回路やコメント等があれば、BBSにどしどしお寄せください。R.さんから2つの回路をいただきました(2005.4.12)<コメント>R.さん片方は高負荷時にも低歪になるよう終段を強化しましたが、回路規模が大きくなりすぎました。それと、当方のPspiceの評価版では、トランジスタが多すぎて計算が出来ませんでした。両方とも広帯域、ハイスピードに振った回路構成なので、オープンループゲインの稼げて低歪にできる別構成の回路のA4基板なんかと使い分けると面白いかと思います。話を大きくしてみたりして・・・。A3_OPAMPA3_OPAMP3R.さんA3基板の案は、DACのIV変換回路を想定しての構成です。ビデオ信号用の高速オペアンプやマランツのHDAM回路のパクリです。初段にgmの低い石を使ってローノイズよりもスルーレートを優先しています。A1、A2基板と比べスルーレートは数倍になっていると思います。欠点はオープンループのゲインが高くないので、NFB量は少なくなり歪率がよくならないことと、初段のFETに結構な電圧をかけているので、ゲート漏れ電流が多くなることです。(数百pAオーダー?)ヒロ。私も簡単な回路の方をSPICEに入れてみました。オフセットが0.25Vのって、ゲインも正確に1になりません。オフセットは初段に流すFETの電流を落とすと改善しますがゲインは1にならず。TR,FETは標準のものなのですが、これが悪さをしているようには思えないのですが・・・・SPICEでこんなに違うとも限らないし・・・・・もうちょっと悩んでみます。リンクR.さんちなみに、A3基板は2SK30を前提に定数を決定しているので、標準デバイスだとgmが高くなり、C1が2pでは足りなくなるかもしれません。こんなの関係ないですね・・。A3基板の回路でNFBをかけても、ゲイン1にならない件ですが、NFB量が少なく出力インピーダンスが高いことが影響しているように思います。NFB量が多い別の構成の回路で、出力に13オームくらいの抵抗を入れると同じような感じになりました。A3基板の回路でNFBをかけても、ゲイン1にならない件ですが、NFB量が60dBにも満たないことも原因ですね。増幅率=-A(1-β)/(1+Aβ)でA=300、β=0.5を代入すると、増幅率は0.993くらいになります。残りの影響は出力インピーダンスが原因でしょうか・・。ヒロ増幅率は0.993なら問題ない範囲でしょう。私の方もFETの種類を変えれば、動作しました!(2SK30ではないのですが、適当なやつです)回路図で終段のバイアス電圧を得るためにダイオード3連結されていますが、終段TRのエミッタ抵抗が小さくなるとアイドリング電流がかなり流れてしまいます。ヘッドホンアンプとかのターゲットを考えると、TRと抵抗をつかったバイアス電圧発生の方がよいかもです。ダイオードを2連に押さえるか。R.さん汎用性を考慮するとTRでバイアス作った方が良いですね。Pspiceの評価版は10石の制限があるので、提案の回路はとりあえずダイオードでバイアス作ってます。バイアス回路はスピードアップコンデンサをパラにすると立下りのスルーレートが改善するようです。ディスクリートの構成で、ゲイン1の厳しい条件としては結構高速に設計できていると思います。問題はこの回路構成が汎用用途に向くかですね。クローズドループゲインが欲しい場合には、高gmのFETにしないとオープンループゲインが稼げずNFBがかなり少なくなってしまうので、欲しいゲインに応じて推奨する帰還抵抗の大きさとFETの品種、位相補正の容量を指定した方がよいかなと思います。ヒロ実際に作ってみないと分からないところはありますよね。ところで、FET入力をBIPOLAに変えるとゲインエラーが低くなりましたよ。一度おためしください。R.さん1段増幅回路は、初段の石のgmとカスコード回路のTRの出力抵抗の積で大体オープンループの増幅率が決まります。2SK30は1.5mAで動作させて、gmが2.5mS、TRはICにgmがほぼ比例し1.5mAで60mSくらい。オープンループの増幅率で、20倍以上の差が出てくるのでゲイン誤差は小さくなりますね。ゲイン誤差は良いのですが、困ったことはユニティゲイン周波数一定の条件の場合、位相補正の容量をgmに比例させる必要があることです。スルーレートがその分下がってしまうということです。問題はバイアス電流の大きさですね。程よいgmのFETを必要なゲイン別で推奨した方がよいというのは、このような理由からです。バランスが難しいところです。いいながら、別構成のA3の回路図を描いていたりします。私も回路を書いてみました。オーソドックスにFET入力4パラです。リンクまずはR.さんのA3基板(その1?)こちらはFET4パラ入力アンプ(まだバグ修正前)ヒロ.FETですが、高いものは使いたくないので2KS30,68,117あたりを考えていますが、だめでしょうか?R.さん全然問題ないです。2SK117でローノイズに仕上げることができますね。ノイズ性能が低下します。2SK117を使用するならあのままのパターンでいけそうです。A3基板の件ですがA1、A2と基板サイズ共通だと、10〜12石の縛りで設計が必要そうですね。・パスコンの入れ方(A1、A2より広帯域なため)・出力のトランジスタの放熱板の有無について考察が必要そうです。ヘッドホンアンプへの適用が多そうなので、出力電流に注意が必要かなと思っています。ちなみにこんなのも売ってますね。バイアスがLEDで初段の電流の折り返しに定電流回路を使用しているみたいです。仕上がりゲインは10倍くらいでしょうか?結構低ひずみです。いいとは思っています。(ヘッドホンアンプへの適用で)終段トランジスタのアイドリング電流をどこに設定するかですが、5mA以下にするなら放熱板はなくても大丈夫と思います。こと、放熱板を取り付けることを前提とした回路で、ヘッドホンアンプ用として大きな基板サイズを設定するのもいいかもしれません。リンク(電流帰還)2SK117を使用してゲインを持たせれば、同じような性能になりそうですが、歪率はあそこまで低くなるのか少し疑問です。あの基板の放熱板は出力のトランジスタ用みたいですね。どの程度の出力電流を取り出せるようにするもんなんでしょうか?低インピーダンス(100オーム以下)のヘッドホンをつなげることを想定すると100mAくらいは出力を取れた方がよい感じもします。ヒロ.オーディオテクニカのカタログを眺めていますと、インピーダンス48Ωで最大許容入力2Wになっています。単純に考えると必要電流は実効値で約200mA、電圧は約10V必要です。電圧に関しては15Vもあれば十分そうですが電流は300mAは必要になります。トランジスタのPcとしては、最低で1Wくらいは必要ですが余裕を見ると10Wくらい必要でしょう。実際の発熱はB級動作になりますから、300mA×0.6(Vce)×0.5(半周期)ぐらいであまり大きく放熱板は不要な気もします→小さいトランジスタでもOK?R.さん短絡保護の抵抗も電源電圧を有効に使うにはあまり大きくできないですね。短絡時の連続電流の処理が難しいです。オペアンプ基板で利用可能なヘッドホンのインピーダンスの推奨値を決めて、ある程度割り切る方がよいかもしれません。100オーム以上推奨とか・・・。ヒロ.>10Wクラスで放熱板なしというパターンでしょうか?2SA1358/C3421でよいかと。放熱板もアルミ缶から切り出した板を取り付ければそれなりに放熱効果も上がります。バイアスは可変にする必要があるでしょう。>ヘッドホンアンプは設計の幅が広くて意外に難しいです。中途半端な出力ですからね。思い切ってパワーアンプと同じ考えで設計(放熱板もきちんとつける)すると気楽かもしれません。リンクですが、VRが120Ωの抵抗に2個並列に入る形ですが、その部分をすべて省略して200Ωあるいは500ΩのVRを1個に置き換えることはできますでしょうか?R.さんおA3のオフセット調整回路付加したものです。LTSPICEでのR.さん設計回路図です(2005.4.18)。A3_OPamp.pdfA6_OPamp.pdfA6回路のアートワークを描いてみました。ここらで一旦整理です。R.さん特性解析をR.さんとともに進めてきましたが、やっぱり最終的には実機でないとダメなのでまずは試作に突入。試作なので、色々な基板を面付けして試作に出しました。できあがりは連休をはさむので、たぶん5月14日くらいでしょう。OPアンプ基板の評価をしやすいように、マザーボードもつくっています(2005.5.7)回路図はこれ。!部品を実装してディスクリOPアンプ群できあがり。A1,2,3,4,6基板の矩形波に対する応答をみてみましょう。矩形波といっても単にロジックICの出力を入れただけです。アンプの条件は2倍の非反転増幅器(抵抗値は510Ω×2)。位相補償C無しこうやって見ると、特性差が大きいことがわかります。テスト波形が100kHzあるいは500kHzの矩形波なんて聴覚とは関係ないだろうな〜。物理的な特性差は判りましたが、音の違いはどうなるのでしょう?(簡単な比較試聴結果はNOSDAC2-LITEのところにあります)。(つづく・・・・かな?)。