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■秘蔵のアンプ回路設計マニュアル

アンプの設計には、色々な知識が必要ですが、実は、ある程度まともなモノにするには、いくつかのパターンがあります。 

増幅回路が発明されてから100年以上経ち、真空管、トランジスタ、FETなどの色々なデバイスを通して今までに特許をとれるほどの斬新で有効なアイデアというのは出尽くされています。 

オリジナルなアンプ回路だと思っても、じつは先人達が試している(過去に製品化している)というケースが多いでしょう。 しかし、単純に雑誌などのコピー品をつくるよりずっとクリエイティブな世界がそこにはあると思います。 

実用に耐えうる増幅回路の形式は、増幅度、DC安定度、発振耐性、ノイズ、などなど様々な方向からみてよく考えられたものが生き残っています。 

 

ここでは、色々な回路の特徴と、利点・欠点をなるべく分りやすく、商売のお話抜きで説明していきたいと思います。 メーカーが製品を売るためのセールストーク、カタログ、オーディオ誌の紹介記事などでは述べられない欠点というのが、実際にはあります。 

回路の特徴を理解して欠点も知った上で、製作する構成を選択するのが一番理にかなっているのではないかと考えています。 

 

例えば、ベース抵抗1本ですら、その回路に要るのか要らないのか? 要るとしたらベストな抵抗値はいくつなのか?  そういったことを考えるところから電子回路設計が始まります。 

すこしづつでも苦労して考えることは、上達していくプロセスのひとつだと思います。

 

 

 

 


 トランジスタ回路の設計に必要な数式 


 

さすがに計算式なしでアンプの設計はできません。

必要だと思われる数式をまとめました。 ここに登場する数式は完全・完璧なものではありません。 特性を表す上で支配的な項の数値を計算するものです。  それでもざっくりと計算するには十分なものです。

  エミッタ接地回路の数式 
  ベース接地回路の数式
  コレクタ接地回路(エミッタフォロア)の数式 
  ソース接地回路(JFET)の数式
  ソースフォロア回路(MOSFET)の数式

  バイポーラトランジスタの入力インピーダンスの計算方法、熱電圧[Vt]

 

その他に、オームの法則とか電力計算とか、並列抵抗計算、周波数の計算、
キルヒホッフの法則などなど。。。  意外と多いですね。

 


 データシートを読んでみよう 


 

トランジスタのデータシート(1)   絶対最大定格とは
トランジスタのデータシート(2)    電気的特性と各種グラフ
JFETのデータシート
MOS FETのデータシート
SiC MOS FETのデータシート
SiC JFETのデータシート

 

ダイオード編
ダイオードの種類と特徴  
ツェナーダイオードの特性
ダイオード 順方向電圧対決 FRD、SBD、SIC-SBD

 


 アンプ回路設計へのみちのり 



 

アンプ全体の構成を考える  電圧帰還 vs 電流帰還 vs 無帰還
アンプの電源構成を考える   独立巻線 vs センタータップ vs スイッチング電源
トランス電源 いろいろ     トランス式電源のバリエーションと詳細

 
初段の設計(1)    差動1段 vs 差動2段 vs 上下対称差動差動
初段の設計(2)    トランジスタの上下対称性
初段の設計(3)    上下対称差動 vs 片側差動
初段の設計(4)    初段NPN vs 初段PNP
初段の設計(5)    抵抗負荷 vs 能動負荷
イマジナリ・ショート(仮想短絡)    差動回路の入力部の電圧
差動回路の動作     差動回路は、本当に差動動作しているのか

  
定電流回路いろいろ     定電流回路のバリエーションと特徴
差動回路における定電流回路の重要性  反転回路・非反転回路と定電流回路の関係性
 

カスコード回路       カスコード回路の特徴
続 カスコード回路     FET差動回路+カスコードブートストラップ
差動回路のカスコード バリエーション   カスコードブートストラップの利点・欠点
フォールデッドカスコード           折り返しカスコード回路の特徴 
フォールデッドカスコード+能動負荷    実質1段増幅の高速アンプ 

 

上下対称差動回路(1)     NPNとPNPの特性の違い
上下対称差動回路(2)     上下対称差動の利点
ダイアモンド差動回路とは   上下対称差動の欠点を解消

2段目の設計     励振段(電圧増幅段)
差動2段回路     差動回路を2段にするメリット

能動負荷とは         能動負荷って何
差動1段回路+能動負荷  いわゆるワイドラー型アンプの初段  
差動2段回路+能動負荷  DC安定度抜群のアンプ決定版

アーリー電圧とは    能動負荷のゲイン計算に必須
差動回路の動作(1)  NFBが掛かった差動回路の動作
差動回路の動作(2)  反転、非反転回路の違い

出力段の設計(1)   許容コレクタ損失とA級動作領域  = 熱設計
出力段の設計(2)   励振段の出力インピーダンス
出力段の設計(3)   1段コンプリメンタリ
出力段の設計(4)   2段ダーリントン
出力段の設計(5)   3段ダーリントン
出力段の設計(番外編)  2段インバーデッドダーリントン
 
全体をつなげてみる(1)   初段+励振段+出力段
全体をつなげてみる(2)  トランジスタのリストラ
シーマン回路ではなく。   インバーデッド構成のアンプ
抵抗の定数の決め方   暫定の抵抗定数決定方法 これで実験を開始する
 
 
電源部の回路     トランス式の正負電源
改善案(3)       1石リップルフィルタの追加
電源の見直し2     抵抗式リップルフィルタ
出力段の調整     インバーデッドダーリントンの効果
オーソドックス     通常ダーリントンとの比較

トランジスタの熱設計   トランジスタのコレクタ損失について  
純A級の最終段      最終段の発熱

 

 


 色々なアンプ回路  豆知識 


 

DCアンプである意味とは     無駄な低音域
DCアンプである意味とは(2)   DCアンプの良さとリスク
 
BTLとは         BTLアンプの特徴
BTL バランス駆動の利点   BTLアンプ、バランス駆動の利点
アンバランス TO バランス変換回路 いくつかのバリエーションの特徴

電流帰還アンプとは        カレントフィードバック・アンプの特徴
アレキサンダー型電流帰還アンプ   マーク・アレキサンダー氏考案の優れた特許回路
 
DCサーボとは         DCオフセット・DCドリフトのキャンセルの決定版
 
アンプのGND配線方法ノウハウ      一般的なGNDの接地方法
アンプのGND配線方法ノウハウ(2)    オーディオのGND配線
GNDループとは         GNDがループすると何が起こるのか

アンプのクラス分け      A級、AB級、B級、C級アンプとは
A級アンプの利点・欠点    A級アンプの特徴 欠点はあるのか

 

 


 安全に電子工作するために 


 

電子工作の安全面に関して(1)
電子工作の安全面に関して(2)

感電事故

  

 

 

   

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