ダイヤモンドバッファの怪

ヘッドホン用のアンプでは、良く使われるダイヤモンドバッファですが、通常のスピーカーを
ドライブするアンプの出力段ではほとんど使われません。

その理由は何でしょうか。

先日、解析したように出力インピーダンスは十分に低い値となりますが、その条件は限定的です。
実は、出力の振幅が小さい時にはインピーダンスが低く、振幅が大きくなるにしたがって、
インピーダンスが上がっていくのです。

（出力電流が増える）振幅が大くなったときこそ、出力インピーダンスが低い必要がある
のですが、ダイヤモンドバッファはそこが弱いのです。

それは、最終段トランジスタのベース電流（Ib）への供給がパッシブ（単なる抵抗）だからです。
この抵抗にはオームの法則が成り立ち、出力電圧が高くなると、Ibへの供給元電流が減ってしまうのです。

上の回路図の1.5kΩの抵抗に流れる電流を計算してみましょう。

■振幅が無いとき、または小さい時　　
　　±VBが６Vのとき、６－０．６＝５．４ｖが1.5kΩにかかっています。（100Ωは無視しています）

　　　電流 ＝ 5.4÷1.5k ＝ 3.6mA

■２Ｖrms振幅があった場合
　振幅電圧 2×1.41＝ 2.82V ほど電圧が上昇しますから、その瞬間は

　　　電流 ＝ （5.4－2.82）÷1.5k　＝1.72mA

これだけで、電流が約半分になっています。 　　
ですが、バッファの負荷に流れる電流は、電圧増加に比例して多く必要なのです。
hfeが100ですと、17.2mAしか電流が流せない状態となってしまいます。

負荷抵抗が３０Ωの場合、振幅が2.82Vの瞬間は
　　　
　　　電流　＝ 2.82 ÷30 ＝　94mA も流れる計算ですが、上記の回路では電流制限がかかり流せません。

hfeが200なら34mA、hfeが400なら68mA 、 hfeが800なら137mAまで流せます。

ダイヤモンドバッファの出力トランジスタはhfe命という理由は、このことから判ります。

ヘッドホンアンプの出力はせいぜい１Ｖrmsですから、悪影響はそれほと顕著ではなく、一般に問題ない
レベルに仕上げることができるようです。

パッシブ抵抗から定電流回路にしたとしても、定電流回路が十分に定電流を流すには、その回路の両端
電圧が最低でも２～３V程度必要になるので、VB、すなわち電源電圧を高く設定する必要が出てきます。