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D級AMP考 ~ バランス駆動に拡張

スピーカー駆動を見据えて、次はバランス型(差動回路)に挑戦(w)。これならば、以前に考察した「出力がレール・トゥ・レールにならない」問題を実質的には解決し、出力振幅を大きくできます。

バランス型出力なので、片電源でもOCLにできます。


バランス型D級アンプ

DClassAmpBalanceFig2-2

Fig2-2 バランス型D級AMP

  この回路では、積分器(CR型)を二組用意しています。積分器を一つにし、論理的な反転で、バランス出力を駆動する手もありますが、LCフィルタ以降のバラツキがパワー段に及ぼす影響を考慮して、このようにしています。積分器を1つにした場合の評価はしていません。

  積分器を2つ用意していますので、入力もバランス入力となります。今回は、片方の入力はGNDに固定して、シングルエンド入力にしています。2つの積分器の出力をコンパレータで比較し、その差が0になるように動作をさせています。

  バランス出力の駆動に対称(特に伝搬遅延)とするため、入力の接続を逆にしたコンパレータを2つ使用しています。

FFTのよる高調波歪の評価ですが、以下のようになります。

FFT_Fig2-1vsFig2_2

  赤がシングルエンドの回路(前回の回路、Fig2-1)、緑が今回のFig2-2

  2次、4次の高調波が圧倒的に小さくなっているのがわかります。差動アンプでよくいわれるとおりですね。よく見ると、7次以降の高調波はむしろ大きくなっていますが、基調波との差は-100dB以上になっているので、音質に影響をあたえるレベルで聞こえることはないと思います。ノイズシェーピングがより効いていると解釈することにします。

このまま、ヘッドホンアンプにしてみるのも面白そうです。

たぶん、(倒産して) Cirrusに買収されたTripathのTA-2020とかはこんな構成なのだろうと思います。

なお、積分回路を作動回路で構成することもやってみましたが、ちょっと使いづらいところもあるのがわかったので、どうしようかな…と考えているところです。

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