2019年4月10日水曜日

Chapter 20 " Symmetrical BJT Input Configuration ” (3)


[Input Stage Configurations]
HeadWize Projects Library “ The Kumisa Ⅲ Headphone Amplifier ” by Benny Jørgensen
入力段を構成する際に、敢えて差動増幅回路以外の選択肢を追求した“Kumisa Ⅲ”についてSymmetrical BJT inputの手法の一つとして取り上げてみたいと思います。
公開されている回路図を下記に、説明文中の数値も記入しています。

  唯、voltage source (Q5,Q6)として使用されている2SC2389 / 2SA1038は、下図データシートによると最大定格(Pc)が300mW程度の様です。また、±24V電源はunregulatedで供給されています。

無信号 ( idle ) 時の動作、電位状態を説明内容から推測して記入し、理解し易い様に書き直した回路図を下記に。

HeadWize Projects Library “ The Kumisa Ⅲ Headphone Amplifier ” by Benny Jørgensenの説明文中より抜粋。
・Q2 and Q3 are the input transistors…set up in a standard “ground emitter” connection.
・Q5 and Q6 are a “voltage source”.
・Q1/Q7 and Q4/Q8 make up the 2 “current mirrors”. Q1 is a diode compensating for the loss in Q7 and the same goes for Q4 and Q8. The Vbe of Q1 and the Vbe of the Q7 neutralize each other within an error of 60mV, making this stage a good current mirror with 4.6 times current gain. At 1V  input the current through Q2 is 3.7mA and then the current through Q7 is 17.1mA since the gain is around 4.6 times. The current through Q3 would in the same situation be 1.2mA and 5.5mA through Q8. The current forced on the resistor network (1.8Kohm + 1.8Kohm + 33Kohm +33Kohm = 853ohm ) is 17.1mA-5.5mA = 11.5mA . The voltage on the output will then be around   853ohm×11.5mA =9.8V . The gain is 9.8 times (a little less in practice) = 19.8 dB … (数値、内容    共に原文通り)
つまりは、初段がdifferential Inputではなく、設計者がglobal feedbackを否定しているので、上下電圧増幅段とGND間の抵抗負荷を用いてgain設定を行っている様です。また、同位置にDC servoを還しています。
尚、headphone amplifierとしては、電源電圧が高過ぎるので私自身は製作していません。

AMB Laboratories “ The Cavalli-Kan Kumisa Ⅲ Stereo Headphone Amplifier ”
Modified version “ The Kumisa Ⅲ Headphone Amplifier ” by Benny Jørgensen evolved Alex Cavalli
all-discrete, all-BJT fully complementary topology, no global negative feedback, DC servo…Benny Jørgensenの基本conceptを踏襲しながら、Alex Cavalliにより下記変更(文中より抜粋)が加えられmodify, enhancementされたもの。
・The input BJTs have been replaced with Toshiba 2SK170 / 2SJ74 J-FETs…
・The output stage topology has been changed from a Darlington emitter follower configuration to a Sziklai CFP (Complementary Feedback Pair).
・The DC servo scheme is significantly modified…
・All small signl BJTs replaced with BC550 / BC560 and the output transistors with BD139 /BD140.
・… a regulated dual rail DC supply using 7815 /7915 IC regulators… 

上記公開回路図の各ブロックを、前回同様理解し易い様に書き直した回路図を下記に。

input stage構成において、differential input architecture以外の選択肢に必然性が有るかどうか?

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