Ver.0.001a 2019.10.24
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Ver.0.001 2019.10.24 新規作成
はじめに
マイカ様の高速高負帰還の応用、並びに、疑似三極管化回路の応用として、DUAL MOS FETのカレントミラー終段のヘッドフォンアンプをつくりました。
ここには3つの技術的要素が組み込まれているのです。
図1-1-1 カレントミラー終段
Si9936DYは実際はNDS9936、Si4435DYは実際はFDS4935Aです。両方ともDUAL MOS FETです。カレントミラーでつかうので、熱的に結合している必要があります。
ここで、Q1,Q２は、カレントミラーで、Q3,Q4もカレントミラーです。NMOSとPMOSのカレントミラーをくっつけたものです。
定電流源I1,I2より、Q2,Q4の電流は1mAです。しかし、R1,R3で、Q1,Q3のバイアスがかさ上げされ、Q1,Q3の電流は大きくなります。
ここでは、この定数で24mAになりました。
カレントミラーといってもバイアスを作っているだけで、カレントミラーの増幅回路として使っているわけではありません。
また、ゲイン周波数特性は、（以下 MillerはMirrorの間違い）
図1-1-2 ゲイン周波数特性
このように、ゲインは-2dB、カットオフは1MHzです。低域はC1の容量によるもので、大きくすれば、変わりますので、意味がありません。
位相特性は、
図1-1-3 位相特性
高域も80度くらいです。
さて、定電流源I1,I2が等しければ、カレントミラーのQ2,Q4の入力インピーダンスは、非常に大きくなりますが、ここでは、3桁まで等しい定電流ダイオードを使っていますので、幾分電流のアンバランスがおきます。そこで、R5,R6でバランスさせています。
入力インピーダンス特性は、
図1-1-4 入力インピーダンス周波数特性
このように、低域ではR5,R6により、50KΩですが、高域では下がってしまいます。
また、出力インピーダンス(Ω)は、
図1-1-5-a出力インピーダンス周波数特性 （入力オープン）
図1-1-5-b 出力インピーダンス周波数特性 （入力ショート）
このように、十分出力インピーダンスは、低く終段に使えるのです。
ただし、入力インピーダンス周波数特性と出力インピーダンス周波数特性より、入力には、エミッターフォロアが必要になります。
終段の電流波形は、
図1-1-6-a 小信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
図1-1-6-b 中信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
図1-1-6-c 大信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
十分対称性があります。
図1-2-1 回路図
Q5が、アンプで、定電流源I3は、定電流ダイオード1mAです。この回路は、動作点は定電流ダイオードできまり、ゲインは、R5できまります。
動作点とゲインを別々に設定できるところが味噌です。反転アンプで、R11とR10でクローズドゲインが決まります。
R11をもう一つつけると2チャンネル入力にできますので、ミキサー付きになります。
この回路全体の特性は、
図1-2-2 オープンゲインとクローズゲイン特性（8Ω負荷時）
オープンゲインは54dBカットオフは10KHzで、クローズゲインが10dBなので、54-10=44dBのNFBがかかっています。オープンゲインの カットオフは10KHzであり、高速帰還をギリギリ満足しています。クローズゲインのカットオフは800KHzくらいです。
出力インピーダンス周波数特性は、
図1-2-3 出力インピーダンス周波数特性（8Ω負荷時）
です。歪率は、
図1-2-4 歪率特性・高調波特性
ヘッドフォンアンプに使う分には、問題ありません。
図1-2-5 NMOS（赤）、PMOS（青）のソース電流波形 8Ω負荷1W出力
また、方形波特性は、
図1-2-6a 8Ω負荷時
図1-2-6b 8Ω負荷と0.33UFのパラ時
図1-2-6c 0.33uF負荷時
問題ありません。
定電流ダイオードは、電流を調べていません。袋から取り出してつかっています。それで、終段のアイドリング電流は45mA程度になりました。
その分、歪は下がったです。
図２−１−１ チャンネルの回路図
定電流源は定電流ダイオード1mAです。2SC1815は2SC1815GRです。
Si9936DYは実際はNDS9936、Si4435DYは実際はFDS4935Aです。両方ともDUAL MOS FETです。
結線図は
図２−１−２ 結線図
です。
DUAL MOS FETは、SOP8pinなので、ピッチ変換基板を使いました。
これにはんだ付けします。
組立写真は、次回へ
音のピントがよく合っているので、いろんな音に気付きます。
これは、聞いてみないとわかりません。
つづく
Ver.0.001 2019.10.24 新規作成
はじめに
マイカ様の高速高負帰還の応用、並びに、疑似三極管化回路の応用として、DUAL MOS FETのカレントミラー終段のヘッドフォンアンプをつくりました。
ここには3つの技術的要素が組み込まれているのです。
第1章設計編
第一節 カレントミラー終段
カレントミラー終段とは、カレントミラーの片側を終段とするものです。図1-1-1 カレントミラー終段
Si9936DYは実際はNDS9936、Si4435DYは実際はFDS4935Aです。両方ともDUAL MOS FETです。カレントミラーでつかうので、熱的に結合している必要があります。
ここで、Q1,Q２は、カレントミラーで、Q3,Q4もカレントミラーです。NMOSとPMOSのカレントミラーをくっつけたものです。
定電流源I1,I2より、Q2,Q4の電流は1mAです。しかし、R1,R3で、Q1,Q3のバイアスがかさ上げされ、Q1,Q3の電流は大きくなります。
ここでは、この定数で24mAになりました。
カレントミラーといってもバイアスを作っているだけで、カレントミラーの増幅回路として使っているわけではありません。
また、ゲイン周波数特性は、（以下 MillerはMirrorの間違い）
図1-1-2 ゲイン周波数特性
このように、ゲインは-2dB、カットオフは1MHzです。低域はC1の容量によるもので、大きくすれば、変わりますので、意味がありません。
位相特性は、
図1-1-3 位相特性
高域も80度くらいです。
さて、定電流源I1,I2が等しければ、カレントミラーのQ2,Q4の入力インピーダンスは、非常に大きくなりますが、ここでは、3桁まで等しい定電流ダイオードを使っていますので、幾分電流のアンバランスがおきます。そこで、R5,R6でバランスさせています。
入力インピーダンス特性は、
図1-1-4 入力インピーダンス周波数特性
このように、低域ではR5,R6により、50KΩですが、高域では下がってしまいます。
また、出力インピーダンス(Ω)は、
図1-1-5-a出力インピーダンス周波数特性 （入力オープン）
図1-1-5-b 出力インピーダンス周波数特性 （入力ショート）
このように、十分出力インピーダンスは、低く終段に使えるのです。
ただし、入力インピーダンス周波数特性と出力インピーダンス周波数特性より、入力には、エミッターフォロアが必要になります。
終段の電流波形は、
図1-1-6-a 小信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
図1-1-6-b 中信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
図1-1-6-c 大信号時 NMOS(赤）PMOS(青）のソース電流（8Ω負荷時）
十分対称性があります。
第2節 アンプ部
アンプ部は、疑似三極管化回路です。図1-2-1 回路図
Q5が、アンプで、定電流源I3は、定電流ダイオード1mAです。この回路は、動作点は定電流ダイオードできまり、ゲインは、R5できまります。
動作点とゲインを別々に設定できるところが味噌です。反転アンプで、R11とR10でクローズドゲインが決まります。
R11をもう一つつけると2チャンネル入力にできますので、ミキサー付きになります。
この回路全体の特性は、
図1-2-2 オープンゲインとクローズゲイン特性（8Ω負荷時）
オープンゲインは54dBカットオフは10KHzで、クローズゲインが10dBなので、54-10=44dBのNFBがかかっています。オープンゲインの カットオフは10KHzであり、高速帰還をギリギリ満足しています。クローズゲインのカットオフは800KHzくらいです。
出力インピーダンス周波数特性は、
図1-2-3 出力インピーダンス周波数特性（8Ω負荷時）
です。歪率は、
図1-2-4 歪率特性・高調波特性
ヘッドフォンアンプに使う分には、問題ありません。
図1-2-5 NMOS（赤）、PMOS（青）のソース電流波形 8Ω負荷1W出力
また、方形波特性は、
図1-2-6a 8Ω負荷時
図1-2-6b 8Ω負荷と0.33UFのパラ時
図1-2-6c 0.33uF負荷時
問題ありません。
第2章 ヘッドフォンアンプの組立
ヘッドフォンアンプとして使うので、8Ω負荷動作ではありません。8Ω負荷で使うと、DUAL FETが発熱して壊れることがあるかもしれません。定電流ダイオードは、電流を調べていません。袋から取り出してつかっています。それで、終段のアイドリング電流は45mA程度になりました。
その分、歪は下がったです。
図２−１−１ チャンネルの回路図
定電流源は定電流ダイオード1mAです。2SC1815は2SC1815GRです。
Si9936DYは実際はNDS9936、Si4435DYは実際はFDS4935Aです。両方ともDUAL MOS FETです。
結線図は
図２−１−２ 結線図
です。
DUAL MOS FETは、SOP8pinなので、ピッチ変換基板を使いました。
これにはんだ付けします。
組立写真は、次回へ
感想
電源を入れて5分から15分くらい熱的バランスを考えて、聞いてください。音のピントがよく合っているので、いろんな音に気付きます。
これは、聞いてみないとわかりません。
【使用機器】
デジタルマルチメータ METEX MXD-4660A
Analog Discovery 2
オシロ LEADER LS 8105A
オーディオアナライザ 日本オーディオ UA-1S
【注意】
本機を（もし気でもふれて）コピーされる（など）と思われる方は、以下のことに注意してください｡
すべて自己責任で行ってください｡質問などの相談に乗れるかわかりませんが掲示板にどうぞ。
また、本機は実験機であり、しかも程度としては､でっち上げレベルであり､チューニングされているわけでもありません｡
再現性は保証されません｡
また、測定データ等は、あくまで私の場合こうなったということであって、こうなるものと保証するものではありません｡
以上のことを十分ご理解の上、参考にするのには、いっこうに構いません｡
つづく