ヘッドホンアンプの製作 試作品その1 追試



前回製作したヘッドホンアンプ試作品1号機ですが
その後ちょこっといじってみたので報告します。

今回のアンプはNFBなしなのですが、
NFBありにすると聴感上どんな違いが出るのか試してみました。

一般的にNFBといえば、入力段の差動増幅器のマイナス側入力に
アンプ出力を戻してやる方法が多いのですが
今回のアンプは差動増幅器なんていう高級なものは入っていません(^^;

そこで、単純に出力のカップリングコンデンサとFETの入力の間に抵抗を挟んでみました。
こんなんでも一応NFB回路になります。

で、そのときの歪率の測定結果が下図になります。





NFBなしの状態の歪率が悪過ぎないのか?、という論議はとりあえず置いといて(^^;;;
NFBありだと歪率が大幅に改善するのがわかります。


次に実際に音楽を聴いて、聴感上の違いを確認してみました。

ソースはクラッシク代表として前回の試聴でも使ったラヴェルの「ボレロ」と
ジャズ代表として阿川泰子の名盤「jazz ballads」。

以下、NFBなしを聴いたあとにNFBありを聴いたときの感想。

「ボレロ」
ゆっくりしたペースで繰り返される単楽器の響きはすごく綺麗。
逆にトロンボーンの独奏の後の一斉に演奏が始まる部分はもやっと曖昧な感じになる。

「jazz ballads」
NFBなしではリアルに聞こえた弦楽器の弦を弓でゴリゴリ引くような
臨場感が後退してしまった感じ。
同じく金管楽器の金属が共振して響いてくる感じも減った。
木管楽器と金管楽器がそれぞれ持っているの音のツヤの差がなくなった。


総じて、NFBをかけるといい部分もあるけれど
逆に情報が失われてしまった感じがしました。



もともとNFBに対しては原理的に「?」な部分が多いと思っています。



これは教科書にも出てくるオペアンプの非反転増幅回路です。
もともとオペアンプは大きな増幅率を持っていますが
NFBをかけることによってそのゲインを制御することができます。

具体的にはアンプの出力の一部を入力端子のマイナス側に戻してることによって
オペアンプのプラス端子とマイナス端子に入る電圧差を制御し
目的のゲインに収束させるような働きをします。


と、ここまでについてはなんとなく納得しているのですが
実際の回路では入力端子に信号が入ってから出力が現れるまで
非常に短い時間ながら遅延が発生しているはずです。

それを考えると、下の図のようなことが発生しているのではないかと
個人的には思っております。



まず、入力側にVi(t)が入ります。
これが増幅されて出力端に現れるまでτだけ遅延が発生したとすると、
NFBで入力に戻される出力信号も同じ分だけ遅れるはず。
するとその間、アンプの出力はNFBがかかっていないことになるのでは・・・
そうなると入力波と出力波は異なるものになる時間が発生していることになります。

たぶん遅延時間がものすごく短いので問題にならないと思っているのですが
こういうことを考えはじめると出力に接続される負荷によって位相回転が発生するし
となるとその部分での帰還遅延も発生していることになるしで
なんかすっきりとしないのです。

あと、歪率が単調(単一周波数の正弦波)で評価されているのも、どうもモヤモヤ感を増長させています。
正弦波のような周期波形が入力されているならばNFBによる効果もわかる気がするのですが
実際に入力される信号は非周期信号なので、実際どのように歪が抑えられているのか
直感的によくわからないというのがあります。


実際問題としてNFBをかけると特定の周波数で発振することがあります。
これは周波数によって負帰還になったり正帰還になったりしていることを表しています。
ある周波数域ではちゃんとNFBがかかっていても、他の帯域ではかえって悪さをしているのかも・・
と、どんどん悪い妄想が広がっていきます(笑

オーディオ信号は20Hzから20kHzまで3octにも及ぶ広い帯域を持っているので
NFBをかけるともちろんメリットはあると思いますが、デメリットもあるような気がしています。

なんだか珍しく、長々とした記事になりましたな~(笑
といったところで1回目の試作はこれで終了。
次回は別の回路方式を試してみたいと思ってます。
 
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