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2016年7月 3日 (日)

アンプのA級動作をあらためて考察する

オーディオの話題は久しぶりです。
A級動作アンプのことを深く考察してみました。
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A級動作アンプについて考察
オーディオアンプで音質について評価の高いのはA級動作である。
電力効率の悪さと発熱の大きさでけってっがるが
それを補って余りある高品位の音質を得られるので高級オーディオでは人気が高い。
その理由は、これまでトランジスタがOFFすることなく常に能動常態であるから、というものだった。
トランジスタがOFFして再度ONするときに遅れが生じ、それがスイッチング歪となるからと言われたものだった。
A級動作アンプの音質はほぼ全員が認めるようだし、高級B級アンプでさえA級に迫る!などと言われる始末。
果たしてそれは理由として適切なものだろうか?
実はB級でも高級アンプは歪を測定しても、あまり歪波形は観測できない。
そしてトランジスタがON-OFFを繰り返すB級動作の欠点を無くしたノンスイッチング回路も
各社から提案されたものだが、高音質ではあるが、だからと言ってA級の音だとはだれも言わなかった。
だから、A級動作はもう少し解明する必要がある。
B級では、トランジスタがスイッチングすることのほか、次のようなA・B級の差があることが分かった。
 
考察の結果:
〇プッシュプル動作は上下逆動作をするが、A級ではそれが直流のみ打ち消し、出力は上下同相で出力されるから負荷に2倍の電流を送り込める。これは出力インピーダンスが半分になったと等価ではないか?
〇A級ではB電源の配線に信号電流がそのままきれいに流れるが、B級では半波波形で
 半分カットされる歪電流だからケミコン電流もそのままA級では信号電流が流れ、
 B級では半波波形が流れる。
 ±B配線をツイスト(よじり線)ペアにすると、A級では磁力線を打ち消すが、
 B級では電流のタイミングが相互にずれているため、ツイストペアの効果がない。
 つまり配線インダクタンスの影響差がある。
〇ケミコン電流はA級では正負とも同一波形が常に流れるが、 B級では半波時間づつ
 交代で流れるから、実際信号では大きさも時間も異なる。
〇整流ダイオードに電流が流れる時間は流通角分しか流れず、瞬間にドカンと流れ、
 あとは休んでいる。
 A級では常にコンデンサの放電は大電流アイドルが流れ、それに加えて信号電流が
 流れる。それを補充する流通角がある。
 B級では、正負の流通時間が異なり流通角も変動が大きく、半波の休み時間が大きく、
 流通角は最小になる。
 これが電力効率の高さの主因だ。FBD(ファーストリカバリーダイオード)が音質に効く、
 というのはB級での話だろう。
〇トランスの負荷はA級では常に一定、B級では信号レベルで大暴れする。
 A級はトランスが鳴りにくい。B級はコア振動が起きやすく鳴りやすい。
 振動は筐体へ伝わり、コンデンサ箔振動や接点の接触抵抗を変調する。
ということだとすると、B級でも上記の問題を解決すればA級に迫るクォリティが確保できるはずだ。振動しにくい筐体、重いトランス、短い信号系ルート、ノンスイッチング回路、±別電源などが考えられるが、すでに各メーカーで実施済みであることがわかる。
A級は同じ回路で1/4の出力、暖房熱器具と間違えられるほどの高発熱、を考えると躊躇することもわかる。
B級でMOSFET出力、トランスは±別、できればL・R別電源で、剛体シャーシと来ればおのずと高音質となるはずだ。
なお、上記ではバイポーラトランジスタのダーリントン回路の欠点を述べなかったが、これを避けるためFETアンプを推奨するものです。ゲインがスピーカーインピーダンスによらずフラットになるためです。
それから真空管アンプははじめから除外です。真空管だけのOTLアンプなら検討の価値がありますが、出力トランスを使う限りトランスの音しか出ず、得体のしれないものです。
音がいいのは実際に聴いて知っていますが、決してHiFiではありません。真空管アンプが市場で人気があることはもちろん承知してます。
 
以上
 

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