変更履歴
2004/11/25 再構成
2004/11/27 Ver 1.001追加
2004/12/4 Ver 1.002 訂正
2004/12/30 Ver.1003 修正
【始めに】
抵抗ではなく、スピーカーを負荷としたときのNFBについて考えましょう。
いま、話を簡単にするため、スピーカーがインダクタンスとします。
となります。
コイルは駆動電圧によって電流が徐々に増えて行きます。
そしてエネルギーが蓄積されます。駆動電圧がなくなるとコイルはエネルギーを電流
として放出します。
やがて、エネルギーが無くなると電流は０になります。
この時電流の減少が始まるとコイルの電圧の極性が反転します。
di
v(t)=L ------
dt
より、明らかです。ところが、コイルの極性が反転するとコイルは-Vになるのに、NFBにより 2は０Vなので3は＋？Vにならなくてはなりません。
つまり、駆動電圧がなくなってもアンプから電流が供給されるため、レンツの法則から
コイルの電流の放出は阻害され放電に余計な時間を要します。
つまり、NFBアンプは、ダンピングが悪くなります。この原因はrというアンプの内部抵 抗に起因します。ｒに依存します。
いままでは、NFBが負荷から電力を吸い出すのでダンピングが良いと思われていました が、それは、ｒが大きいときより、見かけのインピーダンスが小さくなっていてNFBと いう名前にだまされていたからです。
NFBとｒがなければ、放電を阻害するエネルギー供給は起こりません。したがって無帰還 アンプでは、ｒによるエネルギーの消費だけがおこり、供給は生じません。このことは 同じｒならNFBアンプより無帰還アンプのほうがダンピングが良い事になります。
この現象は、コイルがエネルギーを蓄積し放出するからで、抵抗ではこの現象は起きま せん。
【スピーカを駆動したときのNFBアンプについて】
これは、使用したスピーカーモデルです。「入門エレクトロニクス 山本 尚志著 ラジオ 技術社」の P.356の「可動部質量 50g、f0=40Hz機械形のQ0=3磁界の強さ10,000Gauss ボイスコイル全長15mの抵抗8Ωのダイナミックスピーカー」です。
これは、L2とCによる共振回路はダンピング抵抗に よりパルス応答が決まります。L2の電流について着目するとダンピング抵抗が大きいと なかなか収束しません。小さくても応答が誤差に当たる残留電圧の消滅が遅くなり、 SPICEによるシミュレーションでは先のスピーカモデルでは最適値が存在しました。 それは5Ω位でした。このようにスピーカには、最適なドライブ抵抗つまりダンピング 抵抗が存在する様です。
上は、v(31)の電圧で、内部抵抗５Ω無帰還アンプの出力電圧です。下はL2の電流です。先に説明したように、コイルの電流が減少を始めるとコイルの電圧が逆転しＶ（３１）が負になっています。
今度は、NFBアンプのときです。アンプのオープンゲインは、100です。V(32)は先の説明のようにコイルの電流が減少するとプラスになっています。ですからコイルの放電が阻害されてL２の電流はなかなか収束しません。
では、なぜコイルは、こういうことになるのでしょうか。内部抵抗3Ωのコイルをドライブする信号源のインピーダンスをかえて見ましょう。
これは、８Ωのときです。
これは、0.1Ωの時です。
このようにコイルを短絡すると電荷の放電に時間がかかります。
これはソレノイドの逆起電力を処理する回路ですが、遅い回路はダイオードでショートするので上で説明したことがおこります。早い回路はRCでより高い電圧に吐き出させるのもので早くなります。
これは、レンツの法則により､鎖交する磁束の変化によって逆起電力が決まるからで､磁束が大きく変化すれば逆起電力は大きくなり､逆に電流の変化が少ないと磁束の変化は少なくゆっくりと変化し､逆起電力は小さくなります。
したがって逆起電力は、電流の変化を大きくすれば大きくなります。つまり､電流を激減させればよいことになります。このことからもNFBアンプは電流を流しつづけますから電流の停止に時間がかかり、また逆起電力を小さくしてしまいます。
逆起電力を大きくして抵抗ですぐ熱にしたほうが早いのですが、逆起電力が小さいとエネルギーの放出に時間がかかります。
もし早くするのであれば、コイルの電圧を大きくする必要があります。
そのためには、電流を流れにくくしなければなりません。上のようにならないといけないのです。ところが、
NFBはこうなっているのです。
そこに問題があるのです。
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