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2015年12月23日 (水)

カスコードブートストラップの利点と欠点(2)  CRD方式

先日は、カスコードブートストラップについてまとめました。 

今日は、VFA-01に使ったカスコードブートストラップ回路についてです。 

Cas02 

回路はこんな感じになります。 

 

この回路が最も良いという訳ではなく、シンプルながらも悪影響が少なくなるようにと考えて採用したものです。 

 

まず、定電流ダイオードにE-101という石塚電子(SEMITEC株式会社)のCRDを使いました。 電圧変動に対して非常に強い。(電流が全く変動しない) 

E101 

E-101は、一番下の線です。 CRDへの印加電圧が 0.5Vから100Vまでの間、ほぼ完全に一直線で0.1mAに固定されています。 信じられないほど理想的な定電流源です。 

この特性により、電源リップル電圧の影響は、ほぼ断ち切れると考えています。 

また、電流値が0.1mAと小さいので、共通ソース部分に加算される電流も小さくなります。 それでいて、カスコードトランジスタのベース電流の供給源としては十分な電流です。 ベース電流として使われた電流とR3を流れた電流の合計値は常にCRDに流れた電流で、上記の通り常に一定となるため、信号への不要な信号加算は少ないと思っています。 

その代わりR3の抵抗値が高めですから熱雑音の発生は高めです。 並列に入れた0.1uFのコンデンサはR3の熱雑音を吸収するためにつけています。 (実は、つけなくても動作に支障はありません。計測上も違いはでませんでした。 気分・趣味の問題です。)

 

 

この回路最大のウイークポイントは、E-101 のバラつきの大きさです。 

0.1mA品である E-101は、0.05mAから0.2mAまでバラつきます。 

VFA-01では、そのバラつきの範囲内すべてで動作はしますが、アンプの左右でカスコードの電圧が違っているのは気分的に気持ち悪いものです。 量産を考慮した回路としても失格ですし、メーカーがCRDを採用しない理由のひとつがこのバラつきの大きさと思います。 

 

しかし、下記のように簡単に電流値を計測できますので、DIYならではの回路採用としました。 

 

計測方法は、5~12V電源と10kΩの抵抗1本のみ。 テスターの電圧モードで測ります。 

Dcv_e101 

 0.2mA  :2.0V 

 0.1mA  :1.0V 

 0.05mA :0.5V 

推奨値としては電圧計の表示で、0.5V~1.5V(0.05mA~0.15mA)の間で、2本近いもの(差が0.2V以内)が取れればOKです。 

E-101選別なしでも動作します。 しかし、選別して左右の電流値を揃えることで、気持ちよく聴くことができると思います。 

 

VFA-01では、Q50、Q51、D50、R50、C50を未実装にして、Q50、Q51用のパターンのコレクタ-エミッタの端子間をショートしすることで、カスコード回路をバイパス可能です。 電源電圧が15V以下であれば、カスコードのデメリットを完全に回避することができて、よりシンプルな回路構成にできます。 電源電圧が15Vを超える場合は、カスコードを入れた方が良いと思います。 

 

 

 

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コメント

(1)からの続きものだったのですね。前回、勇み足のコメントをしてしまいました。すみません。CRDがそれほどバラつくとは知りませんでした。また、0.5mA以上のCRDは、もはやCRDとは言えない特性なのですね。驚きです。一つ一つのパーツ選びまで吟味しての回路構成ということが判りました。CRDがこれほどバラつくのであれば、JFETのソースに可変抵抗を入れて、調整するほうがいいのかな?

kontiki さん

CRDや、JFETでつくる定電流回路は、電圧が5V以上は必要です。 上のグラフも5V以上の部分だけをみると、ソコソコ定電流になっていると思います。   0.1mAのCRDはちょっと別格ですね。 

JFETのソースに抵抗を入れた定電流回路はオーディオ回路でも時々使われていると思います。 ただ、半固定抵抗までいれて調整するのは稀かもしれません。 

素晴らしい、選別のための測定回路まで書いてもらってる!

たかじんさん、CR-Xさん、こんばんは。

選別の件、ありがとうございます。 早速部品を手配しようと思っています。

CR-Xさん

本当は選別などしなくても良い回路の方がいいのですが、回路単純化のために仕方なく選択したのです。 

n'Guin さん

基板は準備完了しています。 お待たせしてしまいましたが、どうぞよろしくお願いいたします。

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