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2014年7月 1日 (火)

いちばんシンプルなアンプのはなし

いちばんシンプルなアンプのはなしとは

以前エミッタ接地コレクタ接地などの1石(1トランジスタ)での増幅回路のはなしを書きましたが、今回は最もシンプルな回路を実験してみました。
Schematr1
基本的にはエミッタ接地ですが、コレクタからベースに帰還抵抗でバイアスするので、適当なトランジスタを使ったりしても以外とラフな抵抗値でもそこそこ動作するのがミソです。
 エミッターに入れる抵抗は100Ωにしました。ここの並列のコンデンサーは入れないと、負帰還がかかって、約 10倍の増幅度で安定します。
オーディオなどに使うにはシンプルですが、もっと増幅度が欲しい場合はこのコンデンサーを大きくします。以下シミュレーション特性で見てみます。
Freqtr1
 赤の線は 100Ωだけの場合。設定で入力は 100mV にしていますので、約10倍になってますね。緑の線はエミッターのコンデンサーを 10µF にした場合です。
ゲインが180倍ぐらいになります。高域はトランジスターの性能にも影響されますが、数MHzまではOK。しかしながら低域は1KHzで50倍程度に落ちてしまいます。
低域を伸ばすのは結構大変
これはエミッターの抵抗の 100Ωという低いインピーダンスのためで、低域でコンデンサーの抵抗が増えてしまい、ゲインが上がらないのです。ここのコンデンサーを 100µF に増やしたのが、青色のグラフです。10Hzまで出すには 1000µF以上が必要になりそうですね。簡易的にゲインを増やしたいなら、コンデンサーを入れずにここの 100Ωの抵抗を減らした方が良いかもしれません。
 コンデンサーの容量はヘッドフォンを駆動する場合など数100Ωの負荷に対しても同じことが言えます。プッシュプルの出力から低域の信号を取り出す場合でもインピーダンスが低い場合はとても大きなコンデンサーが必要になりますし、大きな電解コンデンサーは音質的には不利になります。
それで最近ではバランス駆動といって、2つのアンプを逆位相で駆動してヘッドフォンのGND-L(CH) と GND-R(CH) と合計4つのアンプで駆動することで出力コンデンサーをなくしたり、電源ノイズをキャンセルしたりする工夫がされています。
コンデンサーがキモ?
 普通の1kΩぐらいのインピーダンスの信号だったら バイパスするには10µFで十分だと思えますが、インピーダンスの低い場所で、低い周波数では桁違いの容量が必要とされるのを覚えておいてください。

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