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2015年10月10日 (土)

2SK2145のペア特性を検証してみる。 予想以上に良い面があることが判った

2SK2145 JFET のペア特性がどの程度なのか検証してみました。 

 

Jfet_dc01 

こちらは、DCアンプ化した差動アンプの初段に2SK2145を組み込んで電源をONした瞬間の出力の電圧を測ったものです。(リレーONのタイミングではなく、電源ONのタイミングで、出力段の出力そのものを見てます) 

電圧レンジは、100mV div  

ちりちりとノイズが乗っているのは無視してください。このオシロ、何もプローブに繋がなくても、この時間レンジだとノイズが見えます。 

 

ごらんのように、電源投入の瞬間から20mVほどしかDCオフセットが発生していません。 

そして、その後も殆ど電圧がずれません。 (±5mVのふらつき程度)

このアンプはゲインを約20倍としてありますので、VGSのズレは1mVほどということになります。 

 

JFETのバラつきは、IDSSで測定するのが一般的です。
ランクもIDSSで分けてあります。 例えば、IDSSが1.2~3.0mA がY。 2.6~6.5mAがGR。 6.0~14.0mAがBL。 という具合にです。

Jfet_dc10 

この図の右側いっぱいの部分に注目してください。 ゲートとソースを直結し、いわゆるゼロバイアスでVDSに10Vかけたときに流れるドレイン電流が右端になります。これがIDSSの数値になります。 

 

IDSSが1mAちがうと、ドレイン電流1mA流した場合、VGSがおおよそ100mV差がでることがわかります。 

その1/10(0.1mAの差)だと、VGSがおおよそ10mVの差となります。 

1/100(0.01mAの差)なら、 VGSがおおよそ1mVの差と推測できます。 

つまり、2SK2145のVGSが1mVしか差がないということは、IDSSの差は0.01mAくらいと推測できます。 この図の線の太さほどにも違いがないくらいぴたりとペア特性が揃っていることになります。 

 

沢山FETを買って選別を行なった場合でも、IDSSの差は0.1~0.05mAくらいにするのが限度でしょうから、もっとペア特性が良いということがわかります。 

 

さて、次に電源のOFFのタイミングの電圧波形です。 

Jfet_dc02

 

レンジが100mV divのままだと振り切れてしまいましたが、ピーク部で約800mVでした。 

意外にも電源ON/OFF時のポップノイズが少ないことが判りました。 このくらいのポップノイズならスピーカーを傷めてしまうことがないレベルと思います。  これもDual FETのペア特性が揃っている恩恵なのかもしれません。 (差動2段アンプ構成だから、根本的に差動バランスが崩れにくい面も含めて)

まあ、実際には、故障時の保護などの役目もあるので、出力リレーなどのプロテクタ回路はあった方が良いのは確かです。 

 

最後に、

Jfet_dc03

ペア特性がとても揃っていることが判ったのにも関わらず、DCオフセット調整ボリュームをつけてみました。 

結果、当然ですが、DCオフセットは「ゼロ」に調整できます。  フラツキで±5mVくらいはゆっくりと揺れますが、気にする必要はありません。 

2SK2145のペア特性がどこまでずれたものが存在するかは、まだ何ともいえませんが、念のためDCオフセットを調整できる回路を搭載とすることで対処したいと思います。 

 

一般には、パワーアンプのDC漏れは0.5V以下なら問題は起こらないとされています。 100mV以下なら、リレーON/OFFのタイミングのポップノイズもあまり聞えない程度となります。  30年くらい前のオーディオは、ボコンというポップノイズがでるのは普通のことでしたが、1980年代後半あたりから、対策されることが多くなり、いつしかポップノイズレスが当たり前になりましたね。 日本の製品ではラジカセですらポップノイズが皆無になっていました。 

ですが、iPodやiPod touchを始め、2000~2005年くらいのMP3プレーヤーなど、盛大にポップノイズを出していたのは、記憶に新しいところだと思います。  気にする人種と、気にしない人達がいるという程度の問題なのかもしれません。 

 

 

 

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コメント

いつも丁寧な解説、ありがとうございます。
Dual Trについて、歴史も含め、これだけ詳細に検証・考察された記事は、他に見たことがありません。
今回ご報告いただいた2SK2145の優れたペア特性から判断するに、恐らく、拡散処理したFETを真ん中で絶縁処理したものではないかと推測されます。ソースが共通というのも、その製法から必然的にそうなったのでは?
このFETの製造販売が続くのであれば、当面、自作は大丈夫そうですね(東芝の例の問題が影響しなければですが^^;)。あとは、実際の音質を是非聞いてみたくなりました。^^
興味深い記事、ありがとうございます。

kontiki さん

東芝が内部構造を公表していないので、どのような処理で製造しているのかは、何ともわかりませんが、特製が優れていることは判りました。 

http://nw-electric.way-nifty.com/blog/2015/10/jfet-0660.html#comment-133944422
このような情報もありますので、個別で選別している可能性もあります。

レーザトリミングなどしていない一般のOPAMPがDCオフセットが一定の値に収まっているのは、隣接したTRの特製がそろっているからという理由があげられますので、やはり隣同士のチップというのがもっともらしいとは思います。

音の方は、なるほど、これを残した理由が分かる、という感じです。 どこかのメーカーで、2SK2145を大量に使い続けているのかもしれないです。

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