(57)【要約】      （修正有）【課題】スピーカーを駆動する負帰還増幅器に関し、電力負帰還増幅器の負帰還回路を構成する抵抗器により発生する歪を低減し音質を改善する。【解決手段】スピーカーを駆動する負帰還増幅器の出力と、スピーカーと、それに直列につながる負帰還抵抗器とで負帰還を構成する回路において、前記直列につながる負帰還抵抗器を真空又は気体の中に封入し、これに極性の異なるバイアス電圧を加えて発熱させ、これを負帰還抵抗器とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単数または複数の抵抗素子を、真空または気体の中に密封し、前記抵抗素子を、互いに熱的結合が可能な近接距離に位置する備えを設け、前記抵抗素子に極性の異なるバイアス電圧を加えて赤熱させる端子を具備し、これを発熱又は赤熱させて、信号処理抵抗体として動作させることを特徴とする熱的歪改善抵抗器。
【請求項２】
請求項１の抵抗素子をツイストにし、熱的結合を密にした請求項１の熱的歪改善抵抗器。
【請求項３】
真空管増幅回路において、赤熱するフィラメントを信号処理抵抗とし、これに信号を通すことにより生ずる抵抗値変化を当該赤熱するフィラメントから出る熱電子の変化によって、当該真空管をもって検知し、増幅し、この赤熱するフィラメントの抵抗変化を制御し、これをもって前記赤熱するフィラメント素子を、信号を加えるための抵抗体とすることを特徴とする真空管による熱的歪改善回路。
【請求項４】
スピーカー駆動負帰還増幅器であって、その出力段からスピーカーとそれに直列につながる抵抗器とで負帰還部を構成する回路において、前記直列につながる抵抗器を真空または気体の中に封入し、これに極性の異なるバイアス電圧を加えて発熱させ、これを負帰還抵抗器とすることを特徴とするスピーカー駆動負帰還増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明はスピーカー駆動負帰還増幅器に関するもので、電力負帰還増幅器の負帰還回路と、それを構成する抵抗器も含めて、音質改善をする増幅器についてである。
【背景技術】
【０００２】今日、一般的なスピーカー駆動増幅器は電圧駆動負帰還増幅器が用いられている。この方式はスピーカーが負帰還閉ループ外となっており、単なる負荷となっている。【０００３】一方電流駆動するスピーカー駆動負帰還増幅器は、スピーカーを流れるのは定電流であり、虚数部分を含まない優れた方式であるが負帰還用抵抗体等で音質上の問題があり普及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】スピーカー電流駆動負帰還増幅器において、負帰還回路を構成するスピーカー電流検出抵抗器には、放熱対策をする程の電流が流れ発熱する。それで放熱効果の高いホーロー抵抗やセメント抵抗で構成される。しかし前記抵抗器の発熱作用により、抵抗値が不規則に変化したり、部分的な不均一な熱移動によって熱的歪が発生する。この熱的歪は負帰還網内で発生するので負帰還効果による歪低減効果は得られず音質劣化の原因となる。特に電流検出抵抗が０．１Ωとすれば８オームスピーカー抵抗では８／０．１＝８０倍もの増幅率となるので音質劣化の問題とならない抵抗器が求められる。【０００６】請求項１と同２に関して説明すると負荷電流による発熱によって発生する抵抗器からの熱的歪はその抵抗器が負帰還網を構成しているゆえに低減補正が出来ない。本発明は逆に熱放射だけにより放散熱を出し、保熱効果を高めることで熱的歪を改善し音質劣化を抑えるものである。【０００７】請求項３に関して説明すると、抵抗器は流れる信号電流によって発熱量が変化し、それに伴って抵抗値が変わり熱的歪が発生する。真空管のフィラメント抵抗を赤熱することによって、その熱電子の放射によって、抵抗値変化を制御し、フィラメントを信号の経路としての抵抗体として、赤熱することによって熱的歪を改善することを目的とする。【０００８】請求項４に関して説明すると、スピーカー電流駆動負帰還増幅器の負帰還網を構成している抵抗器は、負帰還増幅器の音質を左右するもので、ここで発生する外乱や発熱による抵抗値変化による歪は、負帰還による補正は効果がなく、音質上の問題となる。
この点も含めてスピーカー電流駆動増幅器においては、スピーカーを流れる電流を検出し、負帰還をかける抵抗器に音質上の問題がある。
本発明はこれを解決するための負帰還回路に用いる電流検出抵抗回路に関してである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】本発明は熱放射による放散熱のみとし、かつ加熱のための±バイアス電圧を加えることで信号の有無にかかわらず、バイアス電圧を一定にすることで、発熱を一定にし、熱的歪改善をはかるものである。【００１０】請求項１について本発明は前記課題の解決のため以下の手段を案出した。
単数または複数の抵抗素子を、真空または気体の中に密封し、前記抵抗素子を、互いに熱的結合が可能な近接距離に位置する備えを設け、前記抵抗素子にバイアス電圧を加えて赤熱させる端子を具備し、これを赤熱した状態で信号処理抵抗体として動作させることを特徴とする熱的歪改善抵抗器である。【００１１】請求項２について前記課題の解決のため以下の手段を案出した。
請求項１の抵抗素子をツイストにし、熱的結合を密にした請求項１の熱的歪改善抵抗器である。【００１２】請求項３について前記課題の解決のため以下の手段を案出した。
真空管増幅回路において、赤熱するフィラメントを信号処理抵抗とし、これに信号を通すことにより生ずる抵抗値変化を当該赤熱するフィラメントから出る熱電子の変化によって、当該真空管をもって検知し、増幅し、この赤熱するフィラメントの抵抗値を制御し、これをもって前記赤熱するフィラメント素子を、信号を加えるための抵抗体とすることを特徴とする真空管による熱的歪改善回路である。【００１３】請求項４について前記課題の解決のため以下の手段を案出した。
スピーカー駆動負帰還増幅器であって、その出力段からスピーカーとそれに直列につながる抵抗器とで負帰還部を構成する回路において、前記直列につながる抵抗器を真空または気体の中に密封し、これに±両バイアス電圧を加えて発熱させ、これを負帰還抵抗器とすることを特徴とするスピーカー駆動負帰還増幅器である。
【発明の効果】
【００１４】請求項１について図１に基づいて説明すると、本発明により次に上げる効果が得られる。【００１５】（イ）抵抗素子６と同７にバイアス電流を流し発熱させ、又は赤熱させることによって、前記抵抗素子６と同７の抵抗値ＲＴは、ＲＴ＝Ｒ０（１＋αｔ）……（１）に従って増加する。ここでＲ０は０℃での抵抗値、ＲＴはｔ℃時の抵抗値、αは抵抗の温度係数である。例えば図３に基づいて説明すると、
タングステン抵抗素子とした場合は、２０℃時で６．６Ω（３６）とすれば、２，７００℃の赤熱時では１００Ω（３５）となり２０℃時の抵抗値の約１５倍となり、６．６Ω（３６）〜（３８）まで１５ケ直列に接続して１００Ωと等価になる。従って、同一素材で高抵抗になり長さが１／１５少ない分だけ熱的外乱要因が減り、音質劣化を少なく出来る。Ｓ／Ｎ向上につながる効果がある。
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【００１６】（ハ）発熱させることを目的としてバイアス電圧を加えることで端子（１３）からの入力信号の大小にかかわらず抵抗素子（６）と同（７）に流れる平均電流は一定となり、したがって発生する熱エネルギーも一定になるのでこの抵抗素子（６）と同（７）の抵抗値は一定となり熱的変化の影響は受けない効果がある。端子（１３）からの入力信号が対称波形であれば、図１に示す抵抗素子Ｒ（６）に流れ込む前記入力信号による電流は図４に示す＋ｉ（３９）と−ｉ（４０）で、これは両者相等しい。前記抵抗素子Ｒ（６）に流れ込む平均電流ｉＡＶ（４１）は変化がなく一定となる。ここでｉＡＶ（４１）はバイアス電圧Ｅ（１０）／抵抗素子Ｒ（６）である。平均電流に変化がないので入力信号が変化しても前記抵抗素子（６）での平均発熱量は変化がない。
したがって信号入力時も無信号時にも消費電流は同じのため発熱量は変化せず抵抗素子（Ｒ６）の抵抗値も変らない効果をもつ。
抵抗素子Ｒ（７）についても同じ効果となる。一方バイアス電圧を加えない時は発熱はなく常温のままである。この無バイアス電圧の時に前記入力信号が加わるとこの実効電流ｉによりＱ＝Ｋｉ２Ｒ（Ｋ：定数、Ｒ：Ｒ（６））カロリーの熱エネルギーが抵抗素子Ｒ（６）に発生し、この実効電流ｉの大小によって発熱温度が変化し、従ってＲ＝βθ（Ｒ：抵抗、β：定数  θ：絶対温度）の関係より、抵抗素子Ｒ（６）が前記入力信号に応じて抵抗値変化が生じ熱的歪が発生する。
抵抗素子Ｒ（７）についても同様である。この効果のためにバイアス電圧を加える。入力信号が変化しても平均抵抗値が変らないので熱的歪改善効果となる。【００１７】図５に基づいて説明すると
（ニ）抵抗素子Ｒ１（４９）と同Ｒ２（５０）をツイストにして互いに近接させ、熱的結合を密にすることによって、図５に示す前記抵抗素子Ｒ１（４９）、同Ｒ２（５０）にバイアス電圧を加えてこれを赤熱させた時の相互の温度差を少なくなる作用をする。これによって前記抵抗素子Ｒ１（４９）と同Ｒ２（５０）は同じ抵抗値を示し、ｂ点（５１）の安定化も含めて熱的歪改善効果がある。
図４よりｄ点（４５）では＋Ｒ１（４６）側は＋ｉｐ（４７）増加方向じ−Ｒ２（４４）側は−ｉｐ（４８）減少方向で発熱レベルが異なるのでこれをツイストにして熱的結合を密にすることで常時熱的に等しくＲ１＝Ｒ２となるので、図５のｂ点（５１）は零ｖを保ち、又、抵抗素子Ｒ１（４９）と同Ｒ２（５０）も安定し、熱的歪改善効果となる。【００１８】（ホ）図５に示すバイアス電圧としてプラス・マイナス極性の異なった同電圧を加えることで、抵抗素子Ｒ１（４９）と同Ｒ２（５０）での入力信号電流による発熱量は変らずしたがって抵抗値変化はなく、熱的歪改善効果となる。
図５に示すバイアス電圧をａ（４９）−ｂ（５１）間に＋Ｅｖを、ｃ（５０）−ｂ（５１）間に−Ｅｖを加える。入力信号をＡｓｉｎωｔ（５２）とすれば前記抵抗素子Ｒ１（４９）に加わる電圧は（＋Ｅｖ＋Ａｓｉｎωｔ）で、同Ｒ２（５０）に加わる電圧は（−Ｅｖ＋Ａｓｉｎωｔ）である。従ってａ（４９）−ｃ（５０）間の電圧ＥＴ＝（ａ−ｂ間電圧）−（ｃ−ｂ間電圧）＝（＋Ｅｖ＋Ａｓｉｎωｔ−（−Ｅｖ＋Ａｓｉｎωｔ）＝＋２Ｅｖとなりｂ点（５１）を中心とした±Ｅｖのバイアス電圧だけとなり入力信号電圧Ａｓｉｎωｔ（５２）は発熱には無関係となり、熱的歪改善効果となる。【００１９】（ヘ）一般に抵抗からの熱は伝導と対流と熱放射により放散熱として失われる。本発明による抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）（図１）を真空または気体の中に入れることによって、赤熱エネルギーは唯一熱放射のみによって失われる。
伝導や対流による放散熱は熱放射によるそれと比較して大きい。それゆえにこの伝導や対流による不規則で複雑な変動は微少であっても敏感に熱的歪発生の原因となる。ここで抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）での放散熱は熱放射だけなので、伝導と対流による影響はなく熱的歪改善効果となる。またバイアス電圧を加えて前記抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）を赤熱させ電磁波として赤外線、光、紫外線や熱電子として熱エネルギーθＴを放出するがこれはＱＴ＝Ｋθ４（θ：絶対温度，Ｋ：定数）として示される。一方発熱エネルギー＝Ｖ２／Ｒ（Ｖ：電圧，Ｒ：抵抗）でありこの抵抗Ｒ＝βθ（β：定数）であり、赤熱エネルギー＝＝放熱エネルギー（平衡時）なので、ＱＴ＝Ｖ２／Ｒ＝Ｋθ４＝Ｋ（Ｒ／β）４
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（Ｋ′，Ｋ″：定数）となる。従って定電圧電源をもってバイアス電圧Ｖを一定とすれば、（３）式より入力信号電圧に無関係に赤熱による絶対温度も一定となるので前記抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）は一定となり熱的歪改善の効果が得られる。本発明は熱放射による放散熱のみとし、かつ赤熱のためのバイアス電圧を加えることで、入力信号の有無にかかわらず発熱を一定にし、熱的歪改善をはかるものである。【００２０】（ト）請求項３に関して、図２に基づいて効果について説明すると、真空管内部の真空で密閉され、赤熱したフィラメントからは伝導と対流による放散熱はなく、唯一熱放射だけによるので保熱効果が高く熱的外乱ノイズの影響は抑えられる。赤熱したフィラメント抵抗素子（２１）と同（２２）は前記請求項１に示したのと同じ効果がある。【００２１】（チ）前記抵抗素子（２１）と同（２２）の抵抗値変化は赤熱量の変化としてフィラメントから発生する熱電子の変化により、直接当該真空管のプレート（２０）から信号として検出し、この抵抗値変化を真空管増幅器として動作させ安定してＳ／Ｎの良い真空管に一体化された真空管フィラメント抵抗回路となり熱的歪改善抵抗回路として効果がある。【００２２】（ヌ）請求項４に関して効果について図１に基づいて説明すると、負帰還網を構成している抵抗は音質を決める基準となるものの一つでここで発生する熱的歪や外乱ノイズは負帰還動作によって改善されることはなく、そのまま増幅され出力される。
負帰還用電流検出抵抗として、本発明による熱的歪改善抵抗器（１２）又は真空管抵抗回路（３４）（図２に示す）を使うことで請求項１又は請求項２、請求項３によって示される効果を特徴とするスピーカー電流駆動増幅器となる。ここで示される熱的歪改善効果は前記（イ），（ロ）（ハ），（ニ），（ホ）（ヘ）（ト）（チ）が含まれる。
この動作によってスピーカーは電流駆動され、電流検出抵抗としての前記抵抗素子（６）と同（７）には常時バイアス電流によって発熱、又は赤熱した状態で使用されるのが特徴である。請求項２の真空管抵抗回路（３４）も同様の電流検出抵抗としてスピーカー電流駆動負帰還増幅器の負帰還抵抗としての働きをするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は本発明による動作原理図
【図２】は真空管抵抗回路図
【図３】は赤熱抵抗の説明図
【図４】はバイアス電圧波形の説明図
【図５】はツイストにした赤熱抵抗回路説明図
【図６】は熱的歪改善抵抗器外観図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】本発明は負帰還回路に用られる抵抗の熱的歪改善に関するものである。従来の抵抗は発熱による歪を抑えるためにそれによる温度上昇を抑えて熱的歪を少なくするものである。本発明は抵抗の発熱に関して熱伝導と対流による放散熱をなくし、高熱を保ち、バイアス電圧を加えることで抵抗中を流れる信号電流による抵抗値変化を少なくし、音質劣化の改善をはかるものである。請求項１と同２について図６に基づいて説明すると、抵抗素子Ｒ３（５３）と同Ｒ４（５４）とを内蔵した抵抗器（５５）を示す。図６より真空又はアルゴン等の不活性気体の中に前記抵抗素子Ｒ３（５３）と同Ｒ４（５４）を封入し、抵抗器（５５）を銀等で蒸着し赤外線、光、紫外線等の電磁波を反射させ高熱保温し熱移動を抑えている。光と赤外線は外部に洩らさない。
前記抵抗素子Ｒ３（５３）と同Ｒ４（５４）は互いに近接させ熱的結合を密にしている。図１に基づいて請求項１について説明すると、アース点（１４）を基準にして極性の異なる電源回路（１０）から＋Ｅｖと同（１１）から−Ｅｖを抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）に端子（８）と同（９）を通して直列に接続してこれにバイアス電圧を加えて赤熱させる。
抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）については、極性の相異なる電源回路（１０）と同（１１）からの端子（８）と同（９）から見て直列に接続しておりアース点（１４）を基準にすると、信号接続端子（１３）は、中間に位置しており電位は０ｖである。これによってスピーカー（４）も含めた増幅器（２）の出力部はバイアス電圧の影響を受けずに抵抗素子（６）と同（７）を発熱させている。これはスピーカー（４）とアース間に抵抗素子Ｒ（６）と同Ｒ（７）が並列に接続
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抵抗として負帰還回路を構成する。これはＲ＝Ｒとし、この端子（１３）と同（１４）の間が熱的歪改善抵抗値となる。【００２５】請求項３に関して図２に基づいて説明すると、（３４）の点線で囲った内側に含まれる回路が、本発明の真空管抵抗回路を示している。電源回路（２７）と同（２８）は極性の異なる出力電圧回路であり、前記真空管のフィラメント（２２）と同（２１）とには、そこからそれぞれの端子（２３）と端子（２６）を通してアースに対してプラスＥｖとマイナスＥｖを加える。前記フィラメント（２２）と同（２１）は、端子（２３）と端子（２６）から見て直列に接続されており、これによる電流で赤熱する。
端子（２４）の電圧は、前記フィラメント（２２）と同（２１）の中間より取り出したもので、両フィラメントの抵抗値は同じなので、この端子（２４）の電圧はアースに対して０Ｖとなる。従って端子（２４）から見たアースとの間の抵抗値は端子（２３）と端子（２４）間の抵抗値と端子（２６）と端子（２４）間のの並列接続となるので、フィラメント抵抗値は１／２になり負帰還抵抗を構成するものとしている。
なお抵抗値は赤熱時の値である。【００２６】前記フィラメント（２１）と同（２２）に電流を流し赤熱させることによって、真空管（１９）は熱電子を放射し電源（３３）によってプレート（２０）から電流が流れ、前記フィラメント電流からの熱電子の放出量に対応して負荷抵抗（３２）より取り出し、信号処理増幅器（３１）により、熱電子放射量の変化分を処理し、フィラメント電源回路（２８）と同（２７）にフィード・バックして、赤熱量を一定にするよう作用する。
ここではオフセット用抵抗（３０）より電源回路（２８）、同（２７）に調整された信号レベルのものを送る。
増幅器（２９）は前記信号レベルの極性を反転する機能をもつものである。【００２７】請求項４に関して、図１に基づいて説明すると、スピーカー駆動負帰還増幅器（２）の出力端子（３）にスピーカー（４）を接続し、他端を請求項１の抵抗器（５）の端子（１３）に接続する。他端（１３）より抵抗素子Ｒ１（６）と同Ｒ２（７）を通してスピーカー電流はアースへ流れる。
負帰還信号は端子（１３）よりフィードバックされスピーカー駆動負帰還増幅器（２）の反転入力部に入る。前記抵抗素子Ｒ（６）と同（７）とは端子（８）と端子（９）から見て直列に接続されており従って前記抵抗素子Ｒ１（６）と同Ｒ２（７）を流れる電流ｉ＝２Ｅｖ／（Ｒ＋Ｒ）となり、これによって抵抗器（５）は赤熱する。【００２８】端子（１３）はアースに対して０Ｖなので前記スピーカー（４）には電源回路（１０）と同（１１）からの電流は流れず、バイアス電圧の影響はない。前記スピーカー（４）とつながる
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となり、これが電流検出抵抗となり、負帰還抵抗となる。
【符号の説明】
【００２９】  １  入力端子                      ２９  増幅器
２  電力増幅器                    ３０  オフセット抵抗
３  出力端子                      ３１  信号処理増幅器
４  スピーカー                    ３２  負荷抵抗
５  抵抗器                        ３３  電源
６  抵抗素子                      ３４  負帰還抵抗
７  抵抗素子                      ３５  １００Ω
８  端子                          ３６  ６．６Ω
９  端子                          ３７  ６．６Ω
１０  電源回路                      ３８  ６．６Ω
１１  電源回路                      ３９  ＋ｉ
１２  熱的歪改善抵抗器              ４０  −ｉ
１３  端子                          ４１  平均電流ｉＡＶ
１４  アース点                      ４２  アース
１５  入力端子                      ４３  Ｒ２側
１６  アンプ                        ４４  −Ｒ２
１７  スピーカー                    ４５  ｄ点
１８  グリッド                      ４６  ＋Ｒ１
１９  真空管                        ４７  ＋ｉｐ
２０  プレート                      ４８  −ｉｐ
２１  フィラメント抵抗素子          ４９  抵抗素子Ｒ１
２２  フィラメント抵抗素子          ５０  抵抗素子Ｒ２
２３  端子                          ５１  ｂ点
２４  端子                          ５２  Ａｓｉｎωｔ
２５  端子                          ５３  抵抗素子Ｒ３
２６  端子                          ５４  抵抗素子Ｒ４
２７  電源回路                      ５５  抵抗器
２８  電源回路                      ５６  真空
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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