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かにの泡ぶく


2006-11-18 最近すっかり自作日記の様相・・・

_ 2SK170ドレイン電流の管理。


管理なんていうと少々大げさだけど。

いよいよ今日明日で、BB上で組んでいた評価回路をユニバーサル基板に実装し、本稼動状態に近い実装状態で稼動させる予定だ。

それに先立ち、デバイスのステレオペアの選定を行うことにした。

今回実装するアンプはステレオアンプになるので、アンプを二つ用意しないといけない。当たり前である。そうなると、右と左のアンプの特性は可能な限りそろえる必要がある。

改めて今回のアンプの回路全体の構成を示すと:

[2SK30Aソースフォロワ] -> [2SK170ドライバ] -> [2SB22 / 2SD30 SEPP]

である。この中で、アンプの特性に大きな影響を与えるのは、2SK170のドレイン電流だ。初段と終段はいずれもソース(エミッタ)フォロワなので周波数特性は限りなくフラット、増幅率も約1(実際には0.75ぐらい)であり、デバイスのIdssやhfe等の特性差もあまり問題とならない。
ドライバ段の2SK170は、ドレイン電流によって負荷抵抗による電圧降下分が変化するので、これでドライバ段の動作点と終段入力が制御されることになる。よって、2SK170のドレイン電流は、ステレオペアでそろえておく必要がある。

ドレイン電流をそろえる方法は、以下の二つがある。

    1. 目標ドレイン電流よりIdssが多い石を使って、ソースに抵抗入れてバイアスかける。

    2. 根性で目標ドレイン電流に限りなく近い石を探す。

Idssが目標ドレイン電流に一致すると、バイアス抵抗を入れないで済むので電圧が少しも無駄にならないし、なんせ抵抗一個追加しないでよいので回路的にも嬉しい。よって私は、手持ちの2SK170を総動員してIdssが4mAぐらいのものを探すことにした。
が、この方法はGRランクの2SK170を最低でも10個ぐらい持ってないと使えない技なので、最終的に汎用的な回路構成にする際には、BLランクの2SK170を使って、ソース側に50オームぐらいの半固定抵抗ってことになるだろうな。余談だが、私はどうも、こういう電流を流すラインに半固定抵抗を入れるのが嫌いだ。カップリングコンデンサはそれほど気にならないのだけど、電流ラインの半固定抵抗は相当に嫌いだ。何年か経過後に抵抗値が変わってたり、忘れたころにガリオーム化していたりと、よい思い出がひとつもない。だから、仮にBLランクにバイアス抵抗とした場合でも、そのへんのVRで値を出して、近い値の固定抵抗に置き換えることを強く推奨したい。

話をもとにもどそう。

というわけで選別。いや〜これがなかなか、ない。3.2mAぐらいのものや、5.5mAぐらいのものばっかだ。いちじは弱気になって、3.2mAで負荷抵抗を1.3Kオームぐらいにするか? などという考えが脳裏をよぎるがそれはできない。2SK170のドレイン電流を4mAにしたのは試聴の結果、音に躍動感を一番感じたからであり、3mAでも5mAでもだめなのだ。4mAでなくては。
と、ようやく、4.2mAのペアを見つけた。これだけたくさんあって、4mAに近くて4mAを越える方向にあったのは、たったの2個。次に近かったものは、3.7mAだった。こんな選別作業、アホでないとやってられんな。

_ バイアス回路の特性実測。


今回は電池駆動なので、想定する電圧範囲として低いほうは8Vまで動作するように考えている。ということで、2SK170の定電流特性がこの電圧範囲内でどう変化するかを調べてみた。

評価回路は左の通り。内部抵抗の高いデジタルテスタで負荷抵抗の両端の電圧を測定。これにより通過電流を間接的に観測する。ドライバ段の2SK170はゼロバイアスで4mA程度を流すつもりなので、電源電圧の半分程度の電圧降下を与えるとすると、負荷抵抗は1Kオーム程度となる。負荷抵抗両端には4V程度が発生し、電源電圧8V時のドレイン電圧は

ドレイン電圧 = 電源電圧 - (0.004 x 1000) - 0.6 ※)-0.6は、10D-1の順方向電圧降下分。

より約3.4V。多少のマージンを見込んでもなんとかプラマイ3Vのスイングまでいけそう。3Vスイングだと実行電圧としては 3.0 / 1.414 = 2.12 [V] で、これだけドライブできればヘッドフォンアンプとしては充分だろう。

測定結果は以下の通り。

電源電圧[V] | 1K両端電圧[V]
------------+--------------
    8.0     |    3.99
   10.0     |    4.10
   12.0     |    4.20

良好良好。って、こんなのいちいち実験しないでもデータシート見れば特性曲線が書いてあるのであるがここは趣味の醍醐味。自分で実験してみて検証すること自体を楽しみつつ、予期せぬ事態が起きていないかを確認しながら進めていきたい。


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