2014/10/13(月)D級アンプいじり

Twitterでもちょくちょく書いてますが、最近D級アンプをちょくちょくいじってます。

D級ヘッドホンアンプ

もともとD級ヘッドホンアンプを改良したいとずっと思っていました。D級HPAはいつくか分かってる欠点があります。

  • U1の出力が反転するとき、U1入力で電流を大きく吸い込むため振動してしまう(記事のオシロ波形参照)
  • 2MHzとはいえ発振周波数がそれほど速くないので、オペアンプによって高域がやや歪っぽくなってしまうことがある。

U1の手前にオペアンプバッファを入れることも考えたのですが、それだとますます発振周波数が下がってしまうのが困りもので……。

ふと思い立って電源電圧可変式D級ヘッドホンアンプを作った時に使用した高速コンパレーターICを使ってみたところ、発振周波数が向上して、吸込み電流も少なくなって飛躍的に音質が向上しました。

詳しくは記事にまとめてあるので見てみてください。

純積分形D級アンプ

B.Oさんが検討している回路です。(最新はこちら

最初、改良版を作るときに、純積分形に変更したことをすっかり忘れててずっとこの回路で調整してたのですが、U1、U2を(D級HPAの記事に書いたとおり)変更すると問題がないレベルで音質やスイング特性が向上します。

しかし比べてみると、RC積分形(当方記事の回路)のほうがちょっと音質はいいように感じました。あとは、純積分形の回路はボリュームの抵抗値が入力抵抗となってしまうため、実質ゲインが0dB(1倍)より落ちてしまいました。この辺がちょっと難点ですね。

D級PDMアンプ

元々TPA3110等で使われているフィルタレスD級アンプ(BTLスピーカーアンプ)の原理を調べていて、maximのサイトの解説を読んでたのですが、原理がノコギリ波比較の他励式なんですよね。

他励式D級アンプはいかに直線な基準波(三角波やノコギリ波)を作るかというところが勝負になってしまうので、そうではなくD級ヘッドホンアンプのような自励式D級アンプで同じことができないだろうかと試行錯誤していました。

その時に思いついたのがこれ。

pdm-simulation.png

自励式PWM発振回路のPWM変調部をクロックパルスでサンプリングすることでPDMのような*1動作をさせることができます。

クロックパルスでサンプリングすることでタイミングを揃えることができますから、maximのサイトにあるフィルタレス回路の応用で、XNORを使用してフィルタレスD級アンプ(BTLアンプ)を作ることができそうです。

誰か挑戦してみませんか?

*1 : 「のような」と書いているのは厳密にPDMと等価であることを確認したわけではないという意味です。ほとんど同じようなものになってるとは思いますが。

D級スピーカーアンプ

自励式D級ヘッドホンアンプの原理を応用して、D級スピーカーアンプを作れないかと検討しています。というか、試作基板までは起こしました。こちらは、うまく動いたら記事にします。

スピーカーのように電力増幅を考えると

  • 電圧を上げる必要がある
  • 電流をある程度取れる必要がある

というのがネックで、大型MOSを使用すると貫通電流の問題は避けて通れず、デッドタイム回路を作ると複雑になってしまうし音質も低下する。さてどうしたものかというところで、うまく解決できるかどうか(苦笑)

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