電流駆動回路に電圧帰還する

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説明

電流駆動回路に出力電圧をNFBするとどうなるか、計算してみました。

もともと真空管もバイポーラトランジスタもFETも電流出力デバイスです。 単純にそれらの素子でアンプを作ったら、電流駆動アンプになるはずです。 その電流駆動アンプにむりやり電圧帰還したらどうなるのか、シミュレーションしてみました。

モデル化

電圧帰還アンプを単純にモデル化しました。

• Vin: 入力電圧(V_in = V₀ x sin(ωt))
• A: 入力の電位差をA倍して出力電流になる
• I₁: 電圧帰還用分圧回路に流れる電流
• I₂: スピーカーに流れる電流
• R₁: 電圧帰還用分圧抵抗その1
• R₂: 電圧帰還用分圧抵抗その2
• R₃: スピーカーの直流抵抗成分
• L₁: スピーカーのインダクタンス成分

アンプの出力電圧は、出力電流と負荷回路から決まるものとします。

I₁ + I₂ = A( V₀ x sin(ωt) - I₁ R₂)…式(1)

I₁ (R₁ + R₂) = I₂ R₃ + L₁ I₂'…式(2)

式(1)を変形する。

I₁ ( 1 + A R₂) = A V₀ sin(ωt) - I₂ …式(1')

I₁ = ( A V₀ sin(ωt) - I₂) / ( 1 + A R₂) …式(1' ')

式(2)に式(1' ')の I₁ を代入する。

( A V₀ sin(ωt) - I₂)(R₁ + R₂) / ( 1 + A R₂) = I₂ R₃ + L₁ I₂' …式(2')

( A V₀ sin(ωt) )(R₁ + R₂) / ( 1 + A R₂) = (R₃ + (R₁ + R₂)/(1 + A R₂)) I₂ + L₁ I₂' …式(2' ')

微分方程式を解く

評価

分数の分母には ω²の項があります。 分子は ω cos(ω t)とsin(ω t)の定数倍の差ですから、ω（周波数）が大きくなると、出力電流が減ります。

続く

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