ジュニア版

学生＆新人エンジニアのための

4・7・10・1月10日発行

学生＆新人エンジニア

購読無料!
2 017

注目記事 新世代アンプOPA1612×Aクラス電流増幅でひずみ率0.00031％達成

ゼロ・ディストーション・オーディオ・アンプの製作
応用・研究 GNSS/GPSプレシジョン・コンパス 実 用 技 術 パワー半導体の放熱計算

電 子 楽 器 エメラルド真空管ディストーション 動 画 連 動 科学実験! 制御不能のインダクタ

見本

春
通巻29号

学生＆新人エンジニアのための

2 0 17

春

通巻 29号

CONTENTS

トラ技ジュニアは，親雑誌「トランジスタ技術」の強みである実用性を重視した小冊子です．第一線のプロが現場の生きた技術をかみくだいて解説します．
技術者の卵である学生と新人エンジニアを応援します．
学生と新人エンジニア（25歳以下）の皆さんには，本誌を無料で配布します．
トラ技ジュニアのホームページ（http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/support/junior/）から必要事項をご記入の上，お申し込みください．

注目記事
6

新世代アンプOPA1612×Aクラス電流増幅でひずみ率0.00031％達成

ゼロ・ディストーション・オーディオ・アンプの製作

黒田 徹● 製作編…ひずみ率 0.00031％ A 級 15W パワー・アンプ● アクセサリ回路編…LPF，トーン・コントロール，チャネル・デバイダ，ヘッドホン・アンプ【Appendix】知らない奴はモグリ！ OP アンプのエントリ・モデル「4558」

24

応用・研究

28

電子楽器製作

32

実用技術

36

お役立ち部品38

深海のエレクトロニクス

40

動画連動コーナ

40

奥付

首のわずかな傾きも宇宙からピタッと捕捉 !

GNSS/GPSプレシジョン・コンパスの製作 海津 裕
バッテリ電源81Vでコンパクト蛍光表示管Nutubeをオーバー・ドライブ

全8段増幅！ エメラルド真空管ディストーション 森川 悠佑
大きすぎず小さすぎず…！ ストレスを解消するヒートシンクの選び方

最適解への近道！ パワー半導体の放熱計算 深川 栄生
生声じゃないと体が動かないアナタへ…

伝言ワンチップ・レコーダIC「ISD1730PY」山本 恵理
1080pのハイビジョン映像を長距離伝送 !

目覚めスッキリ!

小型ROVの水中モニタリング・システム 後藤 慎平
磁性体に空いている0.1mmの隙間の有無が天国と地獄の分かれ道

エレキ科学実験！ 制御不能のインダクタ 山本 真義

見本22   GET ! 読者プレゼント●低ひずみOPアンプ 6点セット●ICみたいな形状の真空管 Nutube●Pumpkin Pi完成品

無料で使える電子回路シミュレータ「LTSpice」の設計データをトラ技ジュニアのホームページで全公開！

ゼロ・ディストーション・
オーディオ・アンプの製作
新世代アンプOPA1612×Aクラス電流増幅でひずみ率0.00031％達成にクリア きるで幅増信号
IC をンプOP ア 選！
厳

黒田 徹

Tooru Kuroda
一般的なオーディオ・システム

スマートフォン

本稿で製作した「ひずみ率0.00031％A級15Wパワー・アンプ」

増幅
パワー・アンプ

音源増幅

アクセサリ
回路 2
USB
DAC

LPF

トーン・コントロール

アクセサリ
回路 1
全体図 本稿で製作した「ひずみ率 0.00031％ A 級 15W パワー・アンプ」と「アクセサリ回路」の位置付け

パワー・アンプ
チャネル・デバイダ

パワー・アンプ

アクセサリ回路 3パワー・アンプ

ヘッドホン・アンプ

高音
中音
低音

超高級オーディオ・システム

ボリューム
アクセサリ回路 4● はじめに半世紀に渡り，ひずみ率を低減する技術に強いこだ
動作階級
期間比率
わりをもってアナログ回路を設計してきた黒田 徹さん
A級
100%
AB 級
50 ～ 100%
表1に，世界一低ひずみなパワー・アンプの製作に挑戦し50%
アナログ・アンプ B 級てもらいました．
C級
50% 以下の動作階級
黒田さんは，超低ひずみ OP アンプによる電圧増幅段と，同じく低ひずみな A 級出力回路による電流ラ・トランジスタで構成した電流増幅段をつないでい増幅段を組み合わせて，世界最高級オーディオ・アます（後出の図 3 参照）
ンプ（L-550AXII ： LAXMAN）の性能であるひずみ率
世界一ひずみの小さいアンプは，世界一ひずみの小0.007 ％（8Ω，1kHz）を 1 ケタ以上超えることに成功
さい電圧増幅回路と，世界一ひずみの小さい電流増幅しました． 出力も 15W と十分で，スピーカによる大回路を組み合わせれば作ることができそうです．
音量再生も可能です．実験室のリファレンス・アンプ
今どきの半導体の進化はすさまじく，後出の表 2としても利用できるでしょう．に示すように，0.0002 ％以下の超低ひずみを実現し
本稿では，ひずみ率 0.00031 ％を実現した技術背景
た OP アンプが誕生しています．この高性能を引き出やパワー・アンプをオーディオに応用するときに使うすためには，ひずみの小ささで引けを取らない出力段アクセサリ回路（全体図）を紹介します． 〈編集部〉と組み合わせる必要がありますが，現在の多くのオー製作編

見本

新世代 OP アンプと A 級出力回路で世界最小ひずみに挑戦
OP アンプ，オーディオ・アンプ，ギター・アンプなど，アンプと名のつくもののほとんどは「電圧増幅段（入力段）」と「電流増幅段（出力段）」の 2 つの増幅回路で構成されています． 今回製作する低ひずみアンプも，OP アンプで構成した電圧増幅段とバイポー6ディオ・アンプが採用する AB 級方式や D 級方式の電流増幅回路はひずみが大きすぎて使えません．
省エネ時代に「けしからん！ 」と叱られそうですが，超低ひずみ OP アンプの性能を引き出せそうなのは，無信号時でも最大出力時の大電流が流れる A 級方式です．
A 級は，100 万円以上の超高級オーディオ・アンプや真空管アンプが採用する電流増幅方式です． < 編集部 >① 世界一低ひずみな電流増幅段（出力段）の検討… A級電流増幅段を採用する
動作階級は，トランジスタ（または FET）が線形活性領域にある期間の比率によって，表 1 に示すように A 級，AB 級，B 球，C 級に分類されます（1）．
アナログ・アンプは A 級か AB 級が一般的です．
No.29

0C1200p

22k

V1C3OPA2134（テキサス・インスツルメンツ）

R1AC10V

IC112V

100nV2R3R 2 22kC2200Ω

100p

RC4558－10dB

ゲイン［dB］

フィード・スルーする信号

12VC4（テキサス・インスツルメンツ）－20－30－40－50－60V3－700100n

OPA213410（a）回路
図81001k10k 100k
周波数［Hz］

1M10M（b）周波数特性

サレン・キー型 LPF

周波数特性は，1MHz までは− 40dB/dec で減衰しているが，1MHz 以上では減衰していない．RC4558 の出力インピーダンスは，OPA2134 の出力インピーダンスより高いので，特性が悪化している

15k12V

C2V2100p

AC10V

V1R1R315k15k

C1100n

IC112V

R4200Ω

－20V3V－C3470p

0V－dB

ゲイン［dB］

V＋R2－40－60－80

OPA2134（テキサス・インスツルメンツ）

V＋

C4100n－1001（a）回路
図9101001k
10k 100k
周波数［Hz］

1M

10M（b）周波数特性

多重帰還型 LPF（b）の周波数特性は，10MHz まで単調に減衰している

カー保護回路基板（価格：880 円，ノースフラットジャパン）」などがあります．

アクセサリ回路編① ローパス・フィルタ（LPF）● 用途
ディジタル・フィルタは原理的に折り返し雑音を発生します． この雑音はサンプリング周波数の 1/2 以上の周波数帯域に分布します． この雑音を除くため D-A変換の後ろにアナログ LPF を使用します．また，A-D変換の前段にもアナログ LPF を置くことが多いです．

① -1：サレン＆キー型 LPF▶回路構成
サレン＆キー型 LPF（図 8）は，MIT Lincoln 研究所の R.P.Sallen 氏と E.L.Key 氏が 1955 年に考案した回路です．
▶周波数特性
ゲイン帯域幅積が LPF のカットオフ周波数 f 0 より十分大きく，そして R 1 と R 2 の値が等しいとき，この値を R とおくと，カットオフ周波数 f 0 と Q（クオリティ・ファクタ，f 0 におけるゲインを意味する）は次の式で定まります．

1［Hz］ ……………………（1）f－0 =2πR C 1C 2
1C1
Q =－ － …………………………………（2）2
C2式（1）， 式（2）に R ＝ 22kΩ，C 1 ＝ 200pF，C 2 ＝100pF を代入すると，
f 0 ＝ 51.18kHz，Q ＝ 0.707

見本

つくっているのは、未来のクルマのスタンダードです。

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