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2025年1月 4日 (土)

VFA-02 差動2段 準コンプリメンタリアンプ

先日かいたVFA-01 rev2基板と非常に似ているので混同しそうですが、準コンプリメンタリ出力版のVFA-02基板の設計がおわりました。

Vfa02_01

こうして見ても、違いはわかりませんね。

 

あまりに判別しにくいので名称を変えた方が良いかもしれないと思うくらいです。

 

Vfa02_02

回路もこんな感じでオーソドックスなもので試そうと思います。

定数やデバイスはまだ未定です。 今後実機にて検証して決めていきます。

 

 

シミュレーションしていて面白いことが分りました。

下側のドライバ段に相当するQ13の上下の抵抗値です。 上の回路図ではR22とR23です。

同じ抵抗値にすると上下の終段の電流の立ち上がり、立下り波形は等しくなり非常にきれいにクロスオーバーします。

 

ところが、電圧も分圧されてしまうため終段のゲート電圧が不足してしまい電源電圧の半分くらいでクリップ(20V電源で10Vあたりでクリップ)してしまいます。

 

青:上側FETの電流
緑:下側FETの電流
赤:出力電流

Qc470_470

きれいにクロスオーバーしてますね。 純コンプリと相違ない電流波形です。

 

Qc270_470

緑色のカーブが急峻になってきました。 まだ許せるか?

 

Qc180_470

青のカーブは穏やかで緑のカーブは急峻です。 多量のNFBが掛かっているので赤の出力は影響ないように見えますが音には影響あると思われます。

どこまでバランスが崩れると音に影響が出てくるのか実際に試してみる必要がありそうです。

 

 

ついでに

それぞれの出力電圧も見ておきましょう。出力のクリップ状態が見やすいように入力レベルを調整しています。

Qc470_470_v

Qc270_470_v

Qc180_470_v

R22側の抵抗値を下げていくと振幅は大きくとれるようになってきます。 上側のクリップ電圧はR22に依存せずデバイス依存(Vgs依存)なので実物で判断しようと思います。

 

 

 

最終確認をしてから基板データ出ししようと思います。

 

 

==<追記>==

thさんのアイデア

Quasi_coml_3

上側のドライバはエミッタにて駆動しているためciss充放電が速く、下側はコレクタ駆動なので遅いというのを解決する案とのこと。

この接続で良いのかな?

 

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パワーアンプ」カテゴリの記事

コメント

たかじんさん

シミュレーションでここまでわかるのですね。

すごいなぁ・・・
感心するしかないです。

準コンプリメンタリというと、過去の暗い、悲しい思い出(確か 2SD130 で作って、完成しなかった)しかありません。 たかじんさんの記事を読んで、今でも、DENON が使っていると聞いて、びっくりしています。

やはりシミュレータ(と基板設計)を覚えないとだめかと改めて思いました。

こんにちわ

準コンプリメンタリいいですね!

私もLTspiceでいろいろシミュレーションしてます。

そこで見つけた問題点と改善案を書かせていただきます。

マイナス側をインバーテッドダーリントンのような形にする場合、矩形波応答の下り側の応答速度が遅いという欠点があります。

そこでPNPトランジスタのコレクタ抵抗に直列にダイオード(接続のトランジスタ)を挿入して、そこにドライバトランジスタを接続してゲートをエミッタフォロアで駆動することで上下の速度差を低減することが可能です。
(この時のドライバトランジスタのコレクタはグランドに接続)
(見た目はワイドラー型カレントミラーのような形)

このままだと発振するのでPNPトランジスタのエミッタ抵抗に数十~数百pFのコンデンサを並列に接続すると発振は止まります。

御参考までに…

n'Guin さん

LTspiceは無償で使えるのと、ネットで色々情報が出ているのでお勧めです。
そんなに難しくありません。
過去に準コンプリ回路に挑戦されていらっしゃったのですね。うまく動作させることが出来なかった回路って、その後避けたくなりますよね。私もそういう経験たくさんあります。


th さん

なるほど。 おっしゃる通り、MOSFETのゲートをコレクタでドライブするのと、エミッタでドライブするのとで条件が大きく異なりますね。

矩形波はシミュレーションしておりませんでした。 カレントミラーのような形でエミッタで駆動する接続は、私には発想できないアイデアでした。 とても参考になりました。ありがとうございます。

基板が到着しましたら、あれこれテストしてみようと思います。


たかじんさん

返信ありがとうございます。

早速試していただいたようで恐縮です!
その接続であってます。

追記に気づいていなくて、さっき掲示板の方にも書き込んでしまいました。
あくまでも1例として見ていただければ幸いです。

thさん

ありがとうございます。
それにしても綺麗に上下対称な波形ですね。
上にあげた差動2段増幅ではあそこまで対称的な波形にはなりませんでした。
実機でも色々と実験して試そうかと思います。

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