ＤＲＩＶＥＲ　ＵＮＩＴ　ｆｏｒ　ＳＴＡＸ　ＥＡＲＳＰＥＡＫＥＲＳ
を Ｓｔｕｄｙ する
そ　の　４

ＴＡＫＡさんのＳｉＣ　ＦＥＴ　ＳＴＡＸドライバー

・掲示板で、私のSTAX ドライバー（SiC-MOS使用）についてコメントを頂いたTAKAさんから、TAKAさんが製作されたSTAXドライバーの回路図等の資料を頂いた。 ・これは、そのうちの一台で、ロームのＳｉｃ　MOS-FET　SＣＴ２４５０ＫＥを終段に起用されたSTAXドライバー。 ・TAKAさんに掲示板で頂いたコメント。 ・「私は4年ほど前にSICを使用したSTAX ドライバーを製作し、現在でも愛用しています。当時はSCT2H12NZは無く、SCT2450KEを使用しました。SCT2450KEの欠点は入力容量の大きさと直線性の悪さだと思います。私の回路はkontonさんの回路とは異なりますが、SCT2450KEの欠点を無くすためにSICを定電流駆動させています。SICのドレイン抵抗を25Kオーム(5W)、ソース抵抗を120オームにしています。SICをドライブする回路は至ってシンプル。OP-AMP(OPA2604)を使い120オームを定電流駆動しているだけです。入力電圧に応じてSICのソース電流が変化します。イヤースピーカの出力は(25Kオーム / 120オーム)倍されてSICドレイン側から取り出します。後は差動で定電流回路を考えれば良いのです。電源は+700Vの片電源、出力コンデンサー0.15uF/1000Vでイヤースピーカをドライブしています。LT-SPICEのシミュレーションでは容量負荷120PF時、660Vp-p 時の歪は0.02% f特性は1Hz〜200KHz(-3dB)となりました。」
・浅学ゆえ、いまいち回路が分からなかったので、掲示板で回路図の公表をお願いしたところ、私のところにその回路図等の資料がやってくることになった次第。 ・その回路図のPDFファイルはここ。 ・そしてそのアンプ部をＬＴＳｐｉｃｅで起こしたのが右。 ・で、ようやく分かりました。 ・この回路のキモは、右図のＵ３とＵ４のオペアンプの帰還回路にＳＣＴ２４５０ＫＥも取り込んで、ＳＣＴ２４５０ＫＥのソース抵抗Ｒ３、Ｒ４に流れる電流を、オペアンプＵ３、Ｕ４の＋入力電圧に比例して変化するもの（定電流駆動）にしているところですね。 ・これにより、ＳＣＴ２４５０ＫＥのドレイン電流も、従って出力電圧も、オペアンプＵ３、Ｕ４の＋入力電圧に比例して変化するものになり、ＳＣＴ２４５０ＫＥの特性の影響を受けないことになります。 ・後は、Ｕ３がＲ３を、Ｕ４がＲ４を逆相でドライブすれば良いので、オペアンプＵ６とＵ５が信号を６ｄＢ増幅しつつ、その正相と逆相の信号を作り出しています。 ・差動動作しているＳＣＴ２４５０ＫＥの定電流回路も重要ですね。 ・なお、右のシミュレーション回路ではＵ１、Ｕ２のドレイン電流は実機同様１４．３ｍＡとなっています。３５０V／２４．６ｋΩ＝１４．２３ｍAと、最も出力が得られる設定です。
・ゲイン-周波数特性です。 ・イヤースピーカーに見立てたＣ３を０．０１ｐＦ（無負荷相当）と１２０ｐＦとしたパラメトリック解析で観ます。 ・緑が出力のゲインで、低域で５８ｄＢ、高域でより伸びている方がＣ３＝０．０１ｐＦ（無負荷相当）の場合で、この場合は高域1MＨｚで−３ｄＢ程度、もう一方はＣ３＝１２０ｐＦの場合で、この場合は高域２５ｋＨｚで−３ｄＢ程度となっています。 ・ピンクは、Ｕ５，Ｕ６の差動出力までのゲインで低域で１２ｄＢとなっています。 ・したがって、終段ＳＣＴ２４５０ＫＥで５８ｄＢ−１２ｄＢ＝４６ｄＢ≒２００倍程度のゲインを稼いでいることになりますが、それはＳＣＴ２４５０ＫＥのドレイン抵抗／ソース抵抗＝２４．６ｋΩ／１２０Ω＝２０５倍ということです。
・入力電圧０．８Ｖ、０．８３Ｖ、０．９Ｖの１ｋＨｚ正弦波入力のパラメトリック解析でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑が出力電圧、ピンクがイヤースピーカーに見立てたＣ３＝１２０ｐＦに流れる電流値、上のグラフの赤と青は各相の出力電圧です。 ・これを観ると、入力０．９Ｖｐ−ｐでは、出力電圧±７００Ｖで飽和しています。電源電圧が７００Ｖですから当然です。 ・入力０．８３Ｖｐ−ｐで６８０Ｖｐ−ｐ＝４８１Ｖr.m.s,の出力電圧が得られることが分かります。 ・Ｃ３＝１２０ｐＦに流れる電流値を観ても、入力０．８３Ｖｐ−ｐまでは波形が乱れないので、この辺が最大出力です。
・次に、入力電圧０．８Ｖ、０．８３Ｖ、０．９Ｖの２０ｋＨｚ正弦波入力でその応答波形を観ます。
・入力０．９Ｖｐ−ｐでは、出力電圧や各相の出力電圧のピーク付近が乱れており、さらにＣ３に流れる電流も０ｍＡ付近で乱れていることから、限界を超えていることが分かります。 ・入力０．８３Ｖｐ−ｐで５６０Ｖｐ−ｐ＝３９６Ｖr.m.s,の出力電圧が得られていますが、Ｃ３＝１２０ｐＦに流れる電流値を観ても、この辺が２０ｋＨｚでの最大出力です。
・続いて、入力電圧０．２５Ｖｐ−ｐの１０ｋＨｚ方形波入力でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑がＣ３＝０．０１ｐF（負荷開放相当）の場合で、ピンクがC３=１２０ｐFの場合です。 ・上のグラフは各相の出力波形で立ち上がり下がりが早い方がＣ３＝０．０１ｐFの場合で、遅い方がC３=１２０ｐFの場合。 ・Ｃ３＝０．０１ｐＦ（無負荷相当）の場合の立ち上がり、立ち下がりは非常に高速ですね。スルーレートは４５０Ｖ／ｕＳ程度はあるようです。 ・Ｃ３＝１２０ｐＦの場合は１０ｕＳで３３０Ｖ程度の立ち上がり、立下がっているので、スルーレートは３３Ｖ／ｕＳ程度となっています。 ・本当は入力電圧０．２５Ｖｐ−ｐ以上の信号を入力したいのですが、モデルのせいか、これ以上の電圧入力で「Ｓｉｎｇｕｌａｒ　Ｍａｔｒｉｘ　ERROR」が出てシミュレーションが上手く出来ません。
・幸い、負荷をＣ３＝１２０ｐＦだけにした場合は入力電圧０．５Ｖｐ−ｐでシミュレーションが出来ました。
・結果がこうですが、この場合は１０ｕＳで５７０Ｖ程度の立ち上がり、立下がっているので、スルーレートは５７Ｖ／ｕＳ程度となっています。
・次に入力を０．１７４Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として出力を２８２Ｖｐ−ｐ（要するに１００Vr.m.s．）とした場合のＦＦＴです。 ・ここでオペアンプをＯＰＡ２４０６からＬＴ１００１に変更しました。 ・相性が悪いのかＯＰＡ２４０６を用いると収束がいつになるのか分からないぐらいに時間を要するのであきらめたのです。 ・ＬＴ１００１では十数秒です。
・結果が右で、3次高調波が−１００ｄB程度で、あとは測定限界以下となってます。 ・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．０００９１１％ ・ちなみに同条件で私のSiC-MOS起用のドライバーは ・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．００２０１９％ ・ですので、半分以下です。 ・オペアンプには帰還が掛っていますので低歪率は当然かと思いますが、終段ＳＣＴ２４５０は無帰還で大振幅の状況でこれだけの低歪率なのは凄いですね。
・試しに、こちらは入力を０．７２Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として、出力を６００Ｖｐ−ｐと大振幅にした場合のＦＦＴです。
・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．０１９１７８％ ・同条件で私のSiC-MOS起用のドライバーは ・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．０５２６３２％ ・負けました。（＾＾；
・オペアンプでＳＣＴ２４５０ＫＥのソース抵抗Ｒ３、Ｒ４に流れる電流をそのオペアンプの入力電圧に比例して変化するものとして、SCT２４５０KEの特性の影響を受けない出力を取り出すという、とてもユニークで素晴らしいSTAXドライバーですね。 ・オペアンプに好みのものを起用しても面白そうです。TAKAさんによればFIDELIX社のディスクリートオペアンプも良いようですとのことです。 ・なお、以上のシミュレーションはただのシミュレーションですので、実機の特性ではありません。

２０１９年２月２４日

ＴＡＫＡさんの６ＢＸ７ ＳＲＰＰ　ＳＴＡＸドライバー（ＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓについても少し）

・続いて、TAKAさん製作の６ＢＸ７のＳＲＰＰを出力段に起用したＳＴＡＸドライバーです。 ・その回路図のＰＤＦファイルはここです。 ・アンプ部をＬＴＳｐｉｃｅで起こしたのが右ですが、一部定数を変更したところがありますので“もどき”です。 ・半導体と真空管を用いたハイブリッド構成ですが、こういう構成のＳＴＡＸドライバーは初めて見ました。ユニークですね。 ・すなわち、２段差動構成で２段目の差動アンプの出力を真空管ＳＲＰＰのカスコード回路で受けて出力とした、とも解釈できますが、２段目差動アンプの出力で、３段目のＵ１〜Ｕ４によるにＳＲＰＰ回路をカソード側からドライブしている、とも解釈できます。 ・また、終段には１８ｍＡのアイドリング電流を流していますので、４０ｋＨｚでも400Vr.m.s．の出力が得られるのではないでしょうか。
・ゲイン-周波数特性です。 ・イヤースピーカーに見立てたＣ８を０．０１ｐＦ（無負荷相当）と１２０ｐＦとしたパラメトリック解析です。が、負荷が０．０１ｐFと１２０ｐFの場合の違いは１MHz付近以上の超高域にしか出ていません。 ・上から、赤がオープンゲインで、中域で１００．６ｄB、カーキ色が2段目差動アンプのコレクタ出力までのオープンゲインで、中域で８２ｄＢ、緑がクローズドゲインで、中域で６０ｄB、ピンクがループゲインで、中域で４０．６ｄB、一番下の青が初段のオープンゲインで、中域で２５．３ｄBとなっています。 ・したがって、２段目の差動アンプの出力を真空管ＳＲＰＰのカスコード回路で受けて出力とした回路と解すれば、初段差動アンプで２５．３ｄB、2段目差動アンプで７５．３ｄB稼いでいるということになりますが、２段目差動アンプの出力で、３段目のＵ１〜Ｕ４によるにＳＲＰＰ回路をソース側からドライブしていると解すれば、初段差動アンプで２５．３ｄB、2段目差動アンプで５６．７ｄB、３段目ＳＲＰＰ回路で２０．６ｄＢ稼いでいるということになります。
・入力電圧０．５Ｖ、０．６Ｖ、０．７Ｖの１ｋＨｚ正弦波入力のパラメトリック解析でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑が出力電圧、ピンクがイヤースピーカーに見立てたＣ８＝１２０ｐＦに流れる電流値、上のグラフの赤と青は各相の出力電圧です。 ・これを観ると、入力０．７Ｖｐ−ｐでは、出力電圧±６００Ｖ強で飽和するとともに、Ｃ８に流れる電流も０Ａ付近でかぎ型になるなど乱れており、限界を超えています。 ・入力０．６Ｖｐ−ｐで６００Ｖｐ−ｐ＝４２４Ｖr.m.s.程度が１ｋＨｚでの最大出力電圧ですね。 ・上の各相の出力電圧を観ると、マイナスへの電圧の伸びが抑制され、その分プラス側への伸びが促進されているように観えます。マイナス側がシャントレギュレーター用抵抗による電圧と２段目差動アンプ用の電圧で、電源電圧のうちの有効電圧が低くなるためだと思いますが、ＮＦＢの効果で出力電圧は正しい波形になっています。
・次に、入力電圧０．５Ｖ、０．６Ｖ、０．７Ｖの２０ｋＨｚ正弦波入力でその応答波形を観ます。
・１ｋＨｚ正弦波入力の場合と殆ど変わりません。 ・入力０．７Ｖｐ−ｐでは、出力電圧±６００Ｖ強で飽和するとともに、Ｃ８に流れる電流も０Ａ付近でかぎ型になるなど乱れており、限界を超えています。 ・入力０．６Ｖｐ−ｐでは、Ｃ８に流れる電流値に多少の乱れが生じていますが、出力電圧波形はぎりぎり正常ですので、２０ｋＨｚでの６００Ｖｐ−ｐ＝４２４Ｖr.m.s.程度が最大出力電圧です。 ・終段のアイドリング電流＝１８ｍＡが効いています。
・終段のアイドリング電流が１８ｍＡなので、４０ｋＨｚでも400Vr.m.s．の出力が得られるのではないかと想定したのですがどうでしょう。 ・入力電圧０．５Ｖ、０．６Ｖ、０．７Ｖの４０ｋＨｚ正弦波入力でその応答波形を観ます。
・やはり、１ｋＨｚ正弦波入力の場合と殆ど変わりません。 ・入力０．７Ｖｐ−ｐでは限界を超えていますが、入力０．６Ｖｐ−ｐでは、Ｃ８に流れる電流値に多少の乱れが生じていますが、出力電圧波形はぎりぎり正常ですので、４０ｋＨｚ正弦波美優力でも６００Ｖｐ−ｐ＝４２４Ｖr.m.s.弱が最大出力電圧です。
・続いて、入力電圧０．５Ｖｐ−ｐの１０ｋＨｚ方形波入力でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑がＣ３＝０．０１ｐF（負荷開放相当）の場合で、ピンクがC３=１２０ｐFの場合です。 ・上のグラフは各相の出力波形で立ち上がり下がりが早い方がＣ３＝０．０１ｐFの場合で、遅い方がC３=１２０ｐFの場合です。 ・が、ほぼ重なっています。終段のアイドリング電流が１８ｍＡなので、負荷１２０ｐＦの場合でもそれによるスルーレート＝１８ｍＡ／１２０ｐＦ＝１５０Ｖ／ｕＳのはずですが、拡大してみると２４０Ｖ／ｕＳ程度で、負荷０．０１ｐＦ（無負荷相当）の場合とほぼ一致しています。 ・何故でしょうか。分かりません。（＾＾；
・次に入力を０．１４５Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として出力を２８２Ｖｐ−ｐ（要するに１００Vr.m.s．）とした場合のＦＦＴです。
・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．００２７９９％ ・上のＴＡＫＡさんのＳｉｃ ＦＥＴ ＳＴＡＸドライバーに比べるとちょっと悪いですが、私のSiC-MOS起用のＳＴＡＸドライバーとほぼ同じです。
・６ＢＸ７という真空管は初めて知りましたが、双三極管という点を生かして一本でＳＲＰＰを組んで、トランジスタの差動アンプでカソード側からドライブするという回路、とても参考になります。
・ところで、ここで、掲示板でｇａｊｉｒａさん、TAKAさんが話題にされたＩＸＹＳ社のＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓ。 ・ＮＭＯＳ−ＦＥＴですが、その特性はまるでJ−ＦＥＴのようなデプレッション型です。 ・耐圧が９００Ｖもあり、最大損失４０Ｗでドレイン電流も１００ｍＡが可能。 ・海外のＳＴＡＸマニアが入手困難な２ＳＡ１９６８に変えて、これを定電流回路に起用している例があるようです。 ・デジキーで１個４００円ですから、入手してみても良いかな。
・早速、静特性を観ると、全くJ-ＦＥＴのような特性です。 ・ピンチオフ電圧は−４．３V程度です。Ｊ−ＦＥＴで言うＩｄｓｓは１００ｍＡとなっています。 ・この静特性からｇｍは３０ｍS程度とそんなに大きいものではありません。
・次に、Ｖｄｓ−Ｖｇｓ−Ｉｄ特性。
・見事な五極管特性ですが、ちょっとモデリングが理想化（簡素化）されすぎているようですね。そのデータシートに載っている特性図では出力インピーダンスはこんなに高いものではありません。
・これを使うと、私のSiC-MOSを起用したＳＴＡＸドライバーも定電流回路がこうなって簡素化出来ます。
・そのゲイン-周波数特性ですが、２ＳＡ１９６８を使用した場合と殆ど変わりません。 ・ただ、何故かこの場合は帰還回路の３００ｋΩにパラの１ｐＦが不要になりました。
・他は有意な違いはありません。 ・入力を０．１４Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として出力を２８２Ｖｐ−ｐ（要するに１００Vr.m.s．）とした場合のＦＦＴだけを観てみます。
・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．００１３４６％ ・２ＳＡ１９６８を使用したものは ・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．００１６０９％ ・でしたから、少し良くなりました。 ・が、同じと言えば同じ程度です。
・また、ＴＡＫＡさんが「終段にSRPPとして使っても面白そうですね」とおっしゃっていました。 ・そこで、右のようなものを考えました。 ・私のSiC-MOSを起用したＳＴＡＸドライバーの終段をＴＲ差動アンプ＋ＩＸＣＰ１０Ｍ９０ＳによるカスコードＳＲＰＰ回路に変更したものです。 ・ＳＲＰＰ回路については殆ど知識はないのですが、これで終段がＳＲＰＰ動作をしているでしょうか。
・先ずは、そのゲイン-周波数特性です。 ・イヤースピーカーに見立てたＣ３を０．０１ｐＦ（無負荷相当）と１２０ｐＦとしたパラメトリック解析ですが、上手く動作しているようですね。 ・上から、赤がオープンゲインで、低域で１２７．５ｄB、青がループゲインで、低域で６７．５ｄＢ、緑がクローズドゲインで、低域で６０ｄB、一番下のピンクが初段のオープンゲインで、低域で１４．７ｄＢ、中域で１８．３ｄＢとなっています。 ・ＳＲＰＰにＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓと起用すると、ｇｍがそれなりに大きいのでそのＶｇｓの振幅は小さくなりますから、Ｍ１，Ｍ２のＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓはほぼカスコード接続と考えるべきでしょうか。そう考えた場合２段目差動アンプのゲインは低域で１１２．８ｄＢもあるということになります。 ・特性は非常に素直ですし、特段の位相補正措置なしでこれはなかなか凄いです。
・ＳＲＰＰとはシャントレギュレーテッドプッシュプルいうことですが、ということは、右のＭ１とＭ３、Ｍ２とＭ４がプッシュプル動作していれば、この回路構成でＳＲＰＰが成り立っているということになると思います。 ・それを観るため、０．５Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波を入力して、その場合のＭ１〜Ｍ４の電流値の推移等を見ます。
・まず、右の下の出力電圧と各相の出力電圧を観ると、アンプとしての動作は上手くいっていることが分かります。 ・図の中央がＭ１〜Ｍ４のドレイン電流の推移ですが、Ｍ１とＭ３，Ｍ２とＭ４のドレイン電流は振幅量は異なるものの一方が電流増加の際に他方が電流減少となっており、位相差も多少ありますがプッシュプル動作をしていますね。 ・少なくともＭ３、Ｍ４は定電流動作ではありません。 ・右の上のカーキ色が各相ＳＲＰＰの上のＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓの電流値から下のＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓの電流値を引いたものですが、これが下の図の出力電圧を作り出していることになります。 ・ＳＲＰＰ動作をしているようですね。
・入力を０．１４１Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として出力を２８２Ｖｐ−ｐ（要するに１００Vr.m.s．）とした場合のＦＦＴを観ます。
・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．０００８６０％ ・なかなかに低歪率になりました。 ・作ってみようかな、という気になりますね。

２０１９年３月１日

ＴＡＫＡさんのＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓ ＳＲＰＰ　ＳＴＡＸドライバー

・TAKAさんがＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓを起用した ＳＲＰＰ　ＳＴＡＸドライバーを製作されました。 ・既存の自作ＫＧＳＳ風ＳＴＡＸドライバーの電源部、ケース等を活用し、アンプ部を交代する形で製作されたということです。 ・その回路図のＰＤＦファイルはここです。 ・また、入手されたＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓの実測データがここです。 ・こういう回路のSTAXドライバーは世界初でしょう。
・アンプ部をＬＴＳｐｉｃｅで起こしたのが右です。 ・殆ど原回路通りですが、定電圧IC LM358−1.2を０５AZ1.6で代用するなど、多少の違いがあります。原回路では入力にCを挿入して不要な直流入力を遮断・防止していますが、このシミュレーションではそのCは省略しています。 ・また、シミュレーションでは５０MHｚの発振を再現できませんでしたので、フェライトビーズは挿入していません。 ・この状態でV（OUT1)、V(OUT2)の差電圧は−３４ｍＶ程度、Ｖ（ＯＵＴ）のオフセット電圧は−０．５ｍＶ程度、終段の動作電流は１２．２ｍＡ程度となっています。
・ゲイン-周波数特性です。 ・イヤースピーカーに見立てたＣ８を０．０１ｐＦ（無負荷相当）と１２０ｐＦとしたパラメトリック解析です。負荷が０．０１ｐFと１２０ｐFの場合の違いは３MHz付近以上の超高域にしか出ていません。 ・上から、赤がオープンゲインで、低域で１２３ｄB、青がループゲインで低域で６３ｄＢ、緑がクローズドゲインで低域で６０ｄＢ、カーキ色が2段目差動アンプのコレクタ出力までのオープンゲインで、低域で３８ｄＢ、ピンクが初段のオープンゲインで、低域で１４．５ｄＢとなっています。 ・したがって、２段目の差動アンプの出力をＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓ ＳＲＰＰのカスコード回路で受けて出力とした回路と解すれば、初段差動アンプで１４．５ｄB、２段目差動アンプで１０８．５ｄB稼いでいるということになりますが、２段目差動アンプの出力で、３段目のＭ１〜Ｍ４によるにＳＲＰＰ回路をソース側からドライブしていると解すれば、初段差動アンプで１４．５ｄB、2段目差動アンプで２３．５ｄB、３段目ＳＲＰＰ回路で８５ｄＢ稼いでいるということになります。 ・要すれば、２段目の差動アンプとＩＸＣＰ１０Ｍ９０Ｓ ＳＲＰＰ回路が協力して１０８．５ｄＢの電圧ゲインを稼いでいるということです。
・実機で、フェライトビーズでの対策前に発生した５０ＭＨｚでの発振波形のオシロ写真を頂きました。 ・まずは時間軸が１０ｍＳ／ｄｉｖ、電圧軸５Ｖ／ｄｉｖのものです。 ・この時間軸ですと、数十ｋＨｚ程度の信号が上手く見えるところですが、それよりはるかに高い周波数の発振信号であることが分かります。
・こちらは、時間軸を１００万倍して１０ｎＳ／ｄｉｖにして見たものです。電圧軸は５Ｖ／ｄｉｖと同じです。 ・発振波形の正体がしっかり現れています。 ・周期２０ｎＳ＝５０MHｚの正弦波的な発振波形です。 ・この発振がある状態では、入力ボリュームを絞った状態で差動出力のオフセット調整が一旦完了しても、入力ボリュームを上げていっただけで出力バランスが１００Ｖ程度も崩れてしまったり、出力から低周波のバズ音が出たり、しかもそのレベルがケース上蓋の取り外しでも変わるといった症状が出るものだったそうです。 ・この５Ｖｐ−ｐの５０ＭＨｚの発振波形も、基板近くに手をかざすと影響を受ける状況だったということです。 ・発振状態になると、そういう症状に見舞われることは、私も経験がありますが、問題は、その原因を突きとめて対策が出来るかどうかなんですが、位相補正とか、ベースやゲートへの抵抗の挿入ぐらいしか私の経験にはありません。 ・フェライトビーズの挿入というのは、高周波特性に優れたスイッチング用パワーデバイスの世界では一般的のようだと掲示板でＴＡＫＡさんがおっしゃってますが、まさにそのフェライトビーズの挿入でこの５０ＭＨｚの発振を調伏されたＴＡＫＡさん、お見事です。
・終段のＳＲＰＰ、すなわちシャントレギュレーテッドプッシュプル動作の内容を観てみます。 ・先ずは、±０．５Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波入力の場合です。
・一番下の出力電圧と各相の出力電圧は当然問題ありません。 ・図の中央が差動アンプのＱ６、Ｑ７のコレクタ電流とＭ１、Ｍ２のドレイン電流の推移です。Ｍ３，Ｍ４のドレイン電流は当然Ｑ６，Ｑ７のコレクタ電流と同じですから表示していません。 ・要はＱ６のコレクタ電流とＭ１のドレイン電流、そしてＱ７のコレクタ電流とＭ２のドレイン電流がが対になってプッシュプル動作をしているかどうかですが、上でも観たとおり、電流値差と位相差はありますがプッシュプル動作はしていますね。 ・そして上のカーキ色が各相ＳＲＰＰの対素子の電流差値ですが、これがちゃんと出力電流となっています。そしてその電流によって一番下の出力電圧が作られていることが分かります。
・異なる周波数でも観てみます、 ・±０．５Ｖｐ−ｐは同じですが、１００Ｈｚ正弦波入力の場合です。
・±０．５Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波入力の場合とあまり変わりません。
・次に、同じく±０．５Ｖｐ−ｐで、１０ｋＨｚ正弦波入力の場合です。
・同じように見えますがちょっと変わっています。 ・１００Ｈｚや１ｋＨｚの場合は、差動アンプＱ６とＱ７のコレクタ電流変化よりＭ１，Ｍ２のドレイン電流の変化量が大きかったのですが、１０ｋＨｚ入力では差動アンプ側のＱ６とＱ７のコレクタ電流変化の方が大きくなっています。 ・面白いですね。
・入力電圧±０．６Ｖ、０．６３Ｖ、０．６５Ｖｐ−ｐの１ｋＨｚ正弦波入力のパラメトリック解析でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑が出力電圧、ピンクがイヤースピーカーに見立てたＣ８＝１２０ｐＦに流れる電流値、上のグラフの赤と青は各相の出力電圧です。 ・これを観ると、入力±０．６５Ｖｐ−ｐでは、出力電圧±６３０Ｖ強で飽和していますし、Ｃ８＝１２０ｐＦに流れる電流値も０A付近でかぎ型に乱れているので限界に達しています。 ・入力±０．６３Ｖｐ−ｐで±６２８Ｖｐ−ｐ＝４４４Ｖr.m.s.が最大出力電圧です。
・次に、入力電圧±０．６Ｖ、０．６５Ｖ、０．７Ｖｐ−ｐの２０ｋＨｚ正弦波入力でその応答波形を観ます。
・１ｋＨｚ正弦波入力の場合と殆ど変わりません。 ・入力±０．７Ｖｐ−ｐでは、出力電圧±６３０Ｖ強で飽和するとともに、Ｃ８に流れる電流も０Ａ付近でかぎ型になるなど乱れており、限界を超えています。 ・入力±０．６５Ｖｐ−ｐでは、Ｃ８に流れる電流値に多少の乱れが生じていますが、出力電圧波形は±６４２Vｐ−ｐでぎりぎり正常ですので、２０ｋＨｚでは±６２４Ｖｐ−ｐ＝４４１Ｖr.m.s.程度が最大出力電圧です。 ・２０ｋHz正弦波入力でも、１ｋHz正弦波入力の場合とほぼ同じ出力が得られることが分かります。アイドリング電流が１２．２ｍAですので電源電圧との関係からこうなりますね。
・続いて、入力電圧±０．５Ｖｐ−ｐの１０ｋＨｚ方形波入力でその応答波形を観ます。
・下のグラフ緑がＣ８＝０．０１ｐF（負荷開放相当）の場合で、ピンクがC８=１２０ｐFの場合です。 ・上のグラフは各相の出力波形で立ち上がり下がりが早い方がＣ８＝０．０１ｐFの場合で、遅い方がC８=１２０ｐFの場合です。が、ほぼ重なっていますね。 ・負荷０．０１ｐＦ（無負荷相当）の場合も、負荷１２０ｐＦの場合もＶ（ＯＵＴ）の出力波形は非常に綺麗です。 ・終段のアイドリング電流が１２．２ｍＡなので、負荷１２０ｐＦの場合のスルーレート＝１２．２ｍＡ／１２０ｐＦ＝１０１．７Ｖ／ｕＳのはずですが、１０ｕＳで９００Ｖ程度の立ち上がり立下りですので、スルーレートは９０Ｖ／ｕＳ程度です。帰還回路に分流する電流がありますから、これで理屈通りでしょう。
・入力を±０．１４１Ｖｐ−ｐ１ｋＨｚ正弦波として出力を±２８２Ｖｐ−ｐ（要するに１００Vr.m.s．）とした場合のＦＦＴを観ます。
・Ｔｏｔａｌ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ＝０．０００８３８％ ・非常に低歪率です。
・ＴＡＫＡさんが、掲示板に、製作された３台のSTAXドライバーの音を比較した内容を投稿されました。ＳＲ−００９での試聴とのことです。ここに再掲させていただきます。 ・No.1　６BX7 SRPP ・No.2　SCT2450 + OP-AMP(JRC製MUSE01) ・No.3　IXCP10M90S SRPP　 ・それぞれ大きな違いはありませんが、個性はあります。 ・No.1は真空管を終段に使っていますが、どちらかというとトランジスタアンプの良い意味で躍動的な音を感じます。（金田式プリアンプALL FETよりもNO.168のような印象） ・No.2は使用するオペアンプで音の傾向が変わるようです。最初はOPA2604を使用しました。サラットした印象で、心地良いです。MUSE01に交換すると印象が変わり、濃密な印象で、人の声などはすばらしく、暖かい音です。 ・No.3は3台の中では一番ニュートラルに感じます。標準器でしょうか。14年前に製作したときの入力ボリュームを使っていて少しガリっていました。アルプスの角型ボリュームに交換したら1枚ベールが剥がれ、トライアングルなどの金属音がリアルに感じられます。
・ＴＡＫＡさんには、独自の回路でのＳＴＡＸドライバーをいくつも紹介して頂きました。 ・ＴＡＫＡさん、ありがとうございます。

２０１９年４月１３日