このアーカイブサイトはすごい!

February 22 [Fri], 2019, 8:39
アメリカン・ラジオ・ヒストリー
https://www.americanradiohistory.com/


FB:
https://m.facebook.com/americanradiohistorycom-207035032673171/



という、アメリカのラジオ、テレビ関連の雑誌のアーカイブサイト、
すごいです。


回路関連の雑誌とか、オープンリールの雑誌とか、まー、たくさん。中には2001年くらいまであって、PCとUSBで繋いで制御する製作記事もあり、さほど古さを感じなかったり。


日本も、古いトラ技とか「電子展望」とかMJとか、著作権問題をクリアして、是非アップして欲しいです。



ピークの出ないトランスインピーダンスアンプ捕捉

January 15 [Tue], 2019, 22:54
金田さんの記事中に出てきた
Rf*Cf = Ro*Cc
(MJ2018/12,p94の式)

なんですが、ここら辺の出典はルネサス(旧NEC)のアプリケーションノートのこれかな?この最後のページp18にそのような事が書いてありますが、これ、真っ赤な嘘ですね。

この図のCの両端はバーチャルショートて低周波では0Ω、高周波では前述通りL(インダクタンス)特性を示すので、こんな式にはなりません。

p17の非反転アンプの式はあっています。何故って、マイナス入力端子のバーチャルショート先が入力信号だからです。

この二つは全然違うでしょ。


---------
トランスインピーダンス・アンプって、そのまま作ると帰還容量Cfと入力にぶら下がる容量Ciとで、先述したように
2次特性(2次バタワースフィルタ特性)
になるんです。

これが、Cfが大きいと1次特性になって、その場合には、1stポール以上のカットオフでも、以下のカットオフでも、ピークが出ません。

2次特性のカットオフ周波数が1stポール以下ではピークが出ない、ですね。

難しいのは、トランスインピーダンスアンプの特性は、電圧ゲインの周波数特性で無く、電流ゲインの周波数特性、だからですね。判りにくいです。
だって式が全然違いますからね。


----------

LTspice Mac版のXVIIが昨年11月にリリースされ、まだバグがいろいろあるのですが、なんとか使えて、とても良い感じです。

Mac版のきちんとしたシミュレータが無料というのは嬉しい限り。家でいろいろできるわけです。

昨年、LTspiceユーザーの集いに出てきまして、開発者のマイケル・エンゲルハートさんと直接お話し(といっても通訳介して)してきましたが、もともと彼は物理シミュレータをずっとやっていたのですね。それでSpiceをやろうと思ったとき、マーケティングをしたら全然儲かりそうもないので、近所のリニアテクノロジーに売り込んだ、といことからLTspiceが誕生しています。
彼曰く「優れたシミュレータは、皆、それを必要としている会社が作っている。売ろうと思って作ると良い物が出来ない」のだそうです。一理ありますね。

それで、1stポールの高いパワーアンプを作れない物か、そうすれば入力ケーブルの長さが変わっても、帰還抵抗の値を変えても、高域でピークが出ない安定したパワーアンプができるであろう、とシミュレーション中です。1stポール100k越えは案外簡単かも。ただし、オープンループゲインが下がるので帰還量がさがりますね。
まぁ、トランスインピーダンス・アンプはノイズゲインが1、つまり100%帰還が基本(で、安定化のために何倍かノイズゲインを稼ぐべき、と私はこのブログで提唱していますが)なので、さほどオープンループゲインは要らないのかもしれません。





入力容量によらずピークが出ないI/Vアンプ

January 13 [Sun], 2019, 18:24
ということで、

過去3記事のまとめなんですが、

入力にいかなる容量がぶら下がっても、高域にピークが出ないトランスインピーダンス・アンプ(I/Vアンプ)を作ることが出来るわけです。ただし、帯域は容量によって落ちます。

また、金田式を最近作ろうとすると、発表されるのがI/Vパワーばかりなので旧来の電圧入力を希望のかたは作らないですよね。

で、図4-1のようなアンプはどうかと。
図4-1



まず、1stポールが可聴周波数を超えるアンプをつくります。これで大きな入力Cでもピークが出ません。

そして、ノイズゲイン=非反転アンプのゲイン=1+Rf/Rg
を適当にえらんで、高域を制限します。これで小さい入力Cでピークが出ないように抑制します。

トランスインピーダンス・ゲインはRfであり、Rgの影響は受けません。

で、電圧も、電流も、入れられるアンプが出来上がります。

電流入力の場合には安全のために電圧入力端子をGNDに落とした方が良いかと。
逆に、電圧入力の場合には電流入力端子はオープンで(できたらシールドのコネクタをかぶせる)いいかと。

すると、おそらく、Rfをボリュームにしても、複雑なCfの回路など入れずに、安定なアンプを作れるのでは?

ディスクリートで作ればNF回路設計ブロックの特許にもひっかかりません。(もっとも、審査請求していないのかな?)

可聴周波数帯域以上の1stポールのディスクリートアンプは、昔は金田氏が作っていたと思います。
ただ、ちょっと難しいのかも知れませんが、音質の話とはまた別に、1stポールを伸ばす設計はI/Vアンプには有効だとおもいます。


入力の容量でI/Vや反転アンプの高域ピークを出ないようにする・・・3-NF特許

January 12 [Sat], 2019, 23:40
さて、
「入力の容量でI/Vや反転アンプの高域ピークを出ないようにする・・・1」
の最後の、
大きな(30000pF)入力容量でトランスインピーダンス特性にピークが出ないのは、、

トランスインピーダンスの周波数特性のカットオフが、使っているアンプの1stポール(ドミナントポール)を越える値であれば特性にピークが出るが、それ以下であれば、ピークが出ません。

I/V特性の周波数特性なので、これが非反転アンプならばそうなのかな、と思うのですが、I/V特性の周波数特性算出はかなり難しく、かつ、そもそもI/Vは二次特性なので、なかなかイメージが湧かないかも知れません。

■シミュレーション実験3-1 OPA656、入力容量を変えて、1stポール前後でf特ピークの様子を確認
図3-1 回路図


図3-2 グラフ


これで、
1stポールを可聴周波数以上にうっちゃってしまえば、入力に大きな容量がぶら下がってもピークが出ない、安定なI/Vアンプが出来上がります
昔の金田式アンプはそういう設計だったのでは無いかな、と。可聴数帯域でフラットなオープンループ特性のアンプだったのではないかな、と。そのような特性のI/Vパワーアンプを作れば、長い入力ケーブルをつけても、帯域が落ちる(二つ前の記事の(1)式)だけで、不安定になりません。

あと、図3-2の高い周波数のところもピークが出ていませんが、これはアンプのノイズゲインの帯域制限によるものです。
つまりノイズゲインをコントロールすれば、またピークが出ない特性を作ることが出来ます

この二つが、入力容量でピークが出ないトランスインピーダンス・アンプを作る鍵になると思います。


1stポールを高域に持って行けば、色んな入力容量で安定なので、1stポールをオペアンプ二個つかい高域に持って行く特許がNF回路設計ブロックから出ています。
特開2013-66176「増幅回路および帰還回路」

■シミュレーション実験 3-2 NF回路設計ブロック社の特許の動作を確認
詳細は特許をみてください。
この特許の応用のシミュレーションをしてみました。

図3-3 回路図


図3-4 グラフ


図3-3 が回路ですが、ポイントは、右の広帯域オペアンプに局部帰還を掛けて帯域を伸ばして、初段は高精度オペアンプを使い、全体に帰還を掛ける(2段目オペアンプは反転とすることで初段も反転にして、局部帰還とオールオーバーの帰還がかかる)のがポイントです。
図3-4のグラフ上がオープンループ、この回路で1.34Mまで1stポールを伸ばせます。
図3-4のグラフ下で、1stポール以下で、見事大きな入力容量でピークが出ていないことが確認できます。


この特徴、反転アンプでもそのまま応用できます。

■シミュレーション実験3-3 通常の反転アンプのマイナス入力に容量をぶら下げたとき

図3-5 反転アンプの、マイナス入力端子に容量Ciがぶら下がったとき


図3-6 グラフ


図3-6を見れば、まず高域で帯域の限界に近いところではピークが出ていません。
また、Ciが100000μF(笑)以上で、これまたピークが出ません(が帯域が10数Hz)。

反転アンプでも、I/Vと似たようなピークの様子を示します。


■シミュレーション実験3-4 図3-5にNF回路の特許を適用したとき

図3-7 その回路図


図3-8 グラフ


グラフを見れば、おー、反転アンプでも、全帯域でマイナス入力端子にいかなる容量のCiがぶら下がろうが、ピークが出ないものを作ることが出来ました。

高域は、ノイズゲインがこれは101倍なので、帯域制限によってピークが出ないような特性となっているものと思われます。


ここで、ノイズゲインコントロールで高域のピークを抑制する様子を確認してみます。

■シミュレーション実験3-5 トランスインピーダンス・アンプのノイズゲインコントロール

図3-9 回路図



図3-10 グラフ



Rgを1G(ほとんど∞)から1kまでパラメトリックしてみました。
1kではまったくピークが出ないですね。このときノイズゲイン101倍で、その時の周波数特性で制限されているのでピークが出にくくなっています。

これだけでも、どんな入力容量にも、とはいきませんが、入力容量によって発振しにくいアンプをつくることが出来ます。


--------------------------------------

と、ここに書いた二種類が、発振しにくいトランスインピーダンス・アンプを作る手法です。

金田式アンプに応用したら帰還容量Cfを色々入れなくても、安定なピークの無いI/Vアンプを作れるのにな、、、と思うわけです。

このシリーズおわり

入力の容量でI/Vや反転アンプの高域ピークを出ないようにする・・・2

January 12 [Sat], 2019, 2:18
つづき、

●そもそも、トランスインピーダンス・アンプは、なんで入力にぶら下がる容量Ciでピークが出るのか?

トランスインピーダンス・アンプの入力インピーダンス特性はL(インダクタンス)特性を示す

ので、その入力端子にぶら下がるCiと並列共振するのです。

■シミュレーション実験5 トランスインピーダンス・アンプの入力インピーダンス特性
OPA656にてやってみました。

図2-1


図2-2


図2-1の上のようなトランスインピーダンス・アンプでシミュレーションしました。結果は図2-2の真ん中です。
Cfを振ってやると、Cfが小さいときには入力インピーダンスはまさにL特性を示すことが割ると思います。
Cfが大きくなると、L特性が抑制されて高域ではLとは見なせない特性になっていきます。
(図2-2の上は入力端子に発生する電圧です)
図2-1下に、シミュレーションで適当にもとめたLの等価回路と、図2-2下はその特性です。
比較的一致しています。
また、理論的数式で、入力インピーダンスZiは
Zi=Rf/(2π*GBP)  ・・・(2-1)
になります。(Cfが無い場合)。
Rf=10k、GBPはOPA656は230M(ただしノイズゲイン10倍以上)とデータシートにあるので計算すると6.9μH、、、グラフを見て作成した値とは倍くらい違いますが、トランスインピーダンス・アンプのノイズゲインは通常1なので、そこらへんで計算が合わないのかな、と(オーダーは合っていますが)。

と、このL成分とCiとの並列共振にてピークが出て、これは、反転アンプ系(前記事図3回路)でも同様です。違いは、R1がオペアンプの入力インピーダンスZiに並列に入ってくるので、R1,Ci、Ziが全部並列に繋がった状況の共振になるだけです。
それと、周波数特性的には、トランスインピーダンス・アンプのノイズゲインが(1+Rf/R1)になるので増大するので、周波数特性が落ちます。これによってピークは抑制されますがfoは変わらないので同じ周波数にピークが出てきます。


次回に続く・・・・


入力の容量でI/Vや反転アンプの高域ピークを出ないようにする・・・1

January 12 [Sat], 2019, 1:34
久々、記事書きます。

表題のタイトルです。I/Vはトランスインピーダンス・アンプと記します。
ピークを出ないようにするにはどうするかです。

実は巧妙な方法で大きな入力にぶら下がるCで高域にピークが出ないようにできるのですが、そのはなしは後回し
まずは基礎。

トランスインピーダンス・ゲインZfsの帯域幅BWは図1において、

BW≒1.4×√[GBP×1/{2πRf(Ci+Cf)}] [Hz] ・・・(1)

Cf=√{Ci/(2πQ^2×GBP×Rf)} ・・・(2)
ただし、Qはfi≒GBP/1.4の共振鋭度。

Q=1/√2でフラット周波数特性になる⇒つまり、ピークは出ない

つまりCf= √{Ci/(π×GBP×Rf)} ・・・(3)
がCfの適切値。これよりCfが大きくてもピークは持たないが帯域が落ちる。またこれ以上大きなCfは1次のフィルタの特性になる。つまり、トランスインピーダンス・アンプは基本的には二次特性になる。
または、位相余裕45°を持たせるにはCf(45°)=√{Ci/(2π*Rf*GBP)} ・・・(4) (ADA4817データシート(14)式、等より)
同60°を持たせるにはCf(60°)=2√{Ci/(2π*Rf*GBP)} ・・・(5)

ただし、
Rf:帰還抵抗
Ci:入力にぶら下がる総容量
Cf:帰還容量
GBP:アンプのGB積

■シミュレーション実験1 トランスインピーダンス・アンプ
OPA627(GBP16.7MHz)使用、Rf=100k、Ci=500pFのトランスインピーダンスのシミュレーション、
Cfを、上記式より、位相余裕45°:6.9pF、フラット:9.8pF、位相余裕60°:13.8pF、50pF
とし、
それぞれ、カットオフ292kHz(若干ピーク有り2次特性)、228kHz(ピーク無し2次特性)、148kHz(ピーク無し2次特性)、32.4kHz(ピーク無し1次特性〜二次特性へ)

と、ピークが出ないCi,Cfは計算できます。

図1

図2


図2上はオープンループ特性です。下がトランスインピーダンス・ゲインの特性です。

■シミュレーション実験2 反転アンプの場合どうなるか?
下図3のような反転アンプの場合を考えます。
ノイズゲイン11倍(入力抵抗R1=10kΩ)にてシミュレーション。
ほか、電流源⇒電圧源として行う。ほか定数はI/Vアンプと全て同じ。


各Cfでそれぞれ、カットオフ273kHz(若干ピーク有り2次特性)、206kHz(ピーク無し2次特性)、134k(ピーク無し2次特性)、29.4k(ピーク無し1次特性〜二次特性へ)

帯域が若干落ち、ピークが小さくなっていますが、ピークが出ないようにするには(3)式による値であっています。
これはノイズゲインが11倍でクローズドループの帯域が落ちていることに起因しているものと考えられます。

◎ちなみにCf=50pFは金田氏のMJ2018/12、P94の、
「RfCf=RoCcが成立すると特性がフラットになる」
記事中の式による計算値からです。Ro=10k、Cc=500p、Rf=100kで計算しました。
たしかにフラットにはなりますが、
1.もっと高域でフラットに持って行ける
2.この数式が成立するポイントでなくてもフラットになる

ということで、この式はどこからでてきたのでしょうか?


図3

図4


つまり、トランスインピーダンス・アンプでピークが出ないようにする条件は、図3のような反転アンプでも同じである。

■シミュレーション実験3 広帯域オペアンプでは
OPA656というJFET入力の広帯域オペアンプ(シミュレーションモデルのGB積=350MHz)をつかうと、Cfが大きいときにより、1次特性が目立ちます。
図5

図6

ですが、このような広帯域オペアンプでも、計算通り、位相余裕45°では若干のピーク、Q=1/√2ではピーク無しのフラットになります。これでピークを出さない条件が上記数式で正しい、といえると思います。

■シミュレーション実験4 では、入浴容量を大きく振ってやると・・・・
Cfを0.5pFに固定して入力容量を大きく変化させてみました。
これが摩訶不思議な特性(笑)

図7

図8

あれあれ?Ciが大きくなればなるほどピークが大きくなるんじゃ無いの??(笑)
Ciが30000pFではピークが無くなっている!!

この謎はあとあと書く記事にて説明します。
ヒントがこの図8に書いてあります。




JFET外付けローコストECM

September 02 [Sun], 2018, 16:20

JFET外付けの安価なECMがうられてますね。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-13633/

秋月で売ってます.


音は?


ご興味があれば。


私は弄っている暇がないですが。



某FBのお話しからCRDのメーカーリスト

September 01 [Sat], 2018, 10:21
先日、某FBの某所でLEDをどうドライブするかの話題があって、CRD(CLD/定電流ダイオード)の話題があがり、ちょっと前にメーカー名を調べ上げまして、日の目を見ていない資料がありましたので、
思い立って書いておきます。
CRDは、基本的にはJFETの自己バイアス領域で使った物です。
ダイオードとは名の付くものですが、逆向き電流は制止されず、大電流が流れてしまいますので、注意が必要。
逆向き制止ダイオード内臓のタイプもあります。シンボルが違うようです。あとは、駆動電圧以上掛けないとちゃんと定電流動作してくれないので、そこが注意点ですか。
詳しくはぐぐったり書籍読んだりしてみてください。
ちなみに私はCentral Semiconductorのが入手しやすく、±15%と若干精度が高いので使っています。
お値段も高いのですが、ちょっと±20%誤差ですと、大きいってかんじですねぇ。
最近はLED点灯専用のものが出てきています。(それが故、若干活況気味です)



C960 spice model

December 09 [Sat], 2017, 15:29
お久しぶりです、こんにちは。

最近、LTSpiceを使う事も多くなってきましたが、
PSpiceのサイトを見ていたら、フリーの機能制限版のダウンロードサイトに
C959/C960のモデルがあるようなことが書かれておりまして。
http://pspice.de/discrete/bipolar-transistor?page=31

私はダウンロードしていませんが、ご興味のある方は。
ところでたぶん、このモデルは昔と違うライブラリフォーマットで、LTSpiceなどには移植が必要だと思います。つまりそのままコピペでは無理かも。

DIY Audio

March 22 [Wed], 2017, 21:13
diyAudioという掲示板があります。
BF862のQポイントデータがのってたり、結構役に立つサイトです。


ここが部品販売サイトを立ち上げたようです。
2SJ74のセカンドソース、LSJ74なんて売ってます。



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