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ここまでのまとめ ~ nabeさんのDHPAをいじってみる

まだ、nabeさんのD級ヘッドホンアンプをいじってますが、フルスイングしないっていうか、出力がレール・トゥ・レールにならない理由は大体わかりました。

Gainの設定を1にした場合に、入力電圧が、電源電圧に近づくと積分器の電圧の変化が非常に遅くなり、自励式の場合は、スイッチング速度が下がってしまい、結果として音質が劣化する、ということのようです。

対策は、入力にディザを加えれば良さそうですが、あまり回路を複雑にしたくないのと、nabeさんの改良版同様、スイッチング速度を上げる方針にしたので、シミュレーション時間がとってもかかるので、とりあえずこの案は、保留。

ここまでのまとめだが、

誤差積分形の改造が、nabeさんのオリジナルの回路と異なるところは、

(1)原理的には、より良い性能をだせるはず。

特に、出力段の波形がキレイに方形波になってない場合でも、誤差積分器によって平均値をとるためひずみが減らせる可能性がある。これは、出力段の動作電圧を上げて、MOS-FET化した場合に有利になるはず。

また、(結果的に)入力信号の積分を行うので、例えば、DSDのストリームをそのまま入力しても、それなりに動作するはず。

  ただし、音質はnabeさんの試作では、聴感上はむしろ悪いとのことなので、なんとも… (考えられる一つの原因は、次項の電源電圧の問題)

(2)出力がレール・トゥ・レールにならない

電源電圧を上げるしか、根本的な解決にはならない。自分で作るなら、ポタアンの場合でも、電池はLiポリ電池にするので、大きな問題とは考えていない。

(3) オフセット・キャンセル調整がし易い

nabeさんの回路だとちょっと工夫がいりそう。

(4) CRの定数の範囲が広い

原理的には、積分器が飽和しない限りは動作する。

(5) スイッチング周波数を上げづらい

OpAmpを使った積分器を使うと、どうしてもnabeさんの回路ほどスイッチング周波数が上げられない。ちゃんとした、積分器をやめて、CRのみの簡易的な積分器にすれば(9/15に書いた記事の、Fig1-2が相当する)、スイッチング周波数の問題は解決するが、積分器の非直線性がどのように影響するかが、数値的な解法では非常に難しい。

(6) ゲインの調整範囲が広い

回路は、DC的には、OpAmpの反転増幅回路に類似しているので、ゲインの調整範囲は原理的に入力の抵抗と電力段からのフィードバック抵抗の比で概ね決まる。

最終的にスピーカーを駆動することを考えているので、電源電圧を上げて、出力電圧を上げるのには有利なはず。

(7)入力インピーダンスをあまり高くできない

同じく、OpAmpの反転増幅回路の特性だが、オーディオ用に使う分には、実用上問題のない範囲にできる。

 

テーマ:オーディオ - ジャンル:趣味・実用

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