電力増幅アンプ

Question

オーディオ用アンプは普通電圧増幅ですが、電流も増幅するアンプを所有したいので回路図をご存知の方、または電圧電流共増幅するアンプをご存知の方教えてください。その他何か手がかりになるものなんでも結構ですので情報をお願いします。

JT190 · Accepted Answer

> 目的は電圧電流各々の増幅比を変えたかっただけなんです。

これはちょっと不可能です。

というのは、負荷インピーダンスが決まれば「電圧と電流の比」が決まってしまいますから、負荷の変更なしに「電圧電流各々の増幅比を独立に変える」ことは出来ません。
（一方を変えれば他方も比例して変化するから、比は常に一定で変わらない→各々を独立には変えられない）

アンプの変更によって可能なのは、「負荷インピーダンスが変動したとき」に
　(1)電圧一定で電流を変化させる
　(2)電流一定で電圧を変化させる
　(3)一方が上がって他方が下がるようにする
のいずれかを選ぶことだけです。

> 具体的にはどんな回路になっているのでしょう。

負荷(スピーカー）と直列に低抵抗を入れ、その抵抗の両端に生じる電圧で帰還を掛けます。
負荷に電流が流れるほど帰還電圧も増えるので、この電圧を入力に足し算すれば電流正帰還、引き算すれば電流負帰還になります。

で、この低抵抗の値を可変にすればDFCになりますが、それだけでは帰還量が増えて動作が不安定となったり、逆に帰還量が減って特性が悪化するので、別に通常の電圧帰還も掛けて、そちらも抵抗値を可変にして、電圧・電流帰還を同時に変化させているのが普通のDFCです。

> 結局は「三極管の無帰還の真空管アンプ」ということですか、アンプの進歩に関して複雑な気持ちです。

Trアンプでも、コレクタ出力で低帰還のアンプを作ればZo≒RL（DF＝1）とすることは可能ですし、エミッタ出力でも電流帰還を掛けることは一応可能です。
オーディオ自作誌の「無線と実験」や「ラジオ技術」にも、数年に1回くらいはそういったアンプの製作記事が紹介されますが、読者の関心は薄いようです。
（現在のスピーカーは過制動＝オーダーダンピング駆動を前提に音作りがされているので、臨界制動や不足制動のアンプは必要とされていない、ということもあります）

himiko_1947 · Answer

少し見る観点を変えては。

全ての増幅素子は、電力増幅と考える事が出来ます。

この増幅素子の負荷は何かと云う事が重要です。
増幅素子（トランジスタや真空管）の負荷が増幅素子の場合は、
次段の増幅素子の入力インピーダンスが負荷となるので、
スピーカの場合よりはそのインピーダンスは遥に高いですよね。
つまり、与えられる電圧が同じであれば、電流は少なくてすみます。

電圧増幅とは言ってますが、本当は電力増幅動作です。
トランジスタアンプの最終段の前段。
ドライバの素子は、小パワーアンプの設計（素子選び）ですよね。

要は、負荷にどんなインピーダンスがぶら下がるかによって、
考える要素が変わるかだけです。

真空管は入力インピーダンスが高いので余り意識はしませんが、
トランジスタの場合は、次段のトランジスタの入力インピーダンスが
効いてきますので、電力増幅的な設計は必要です。
プリアンプの最終段のトランジスタは損失電力が大きな素子を
使います。

最近の素子には疎いのですが、今は万能の素子が出てるのですかね。

負荷が低いほど、電力は増えます。
負荷インピーダンスが半分になれば、電力は倍になります。

当然、最終段の素子も、電源もそれに耐えなければなりませんが。

JT190 · Answer

念のため確認しますが、
「電圧増幅アンプ＝負荷変動によらず一定電圧を出力（しようと）するアンプ」
という意味ですよね？
（もちろん、出力は入力電圧に比例するとして）

でしたら「電圧増幅アンプ」と書くよりも「（定）電圧出力アンプ」と書いた方が正確です。
通常のパワーアンプは「電圧出力」アンプですが、「電流増幅」「電力増幅」もしていますから、「電圧増幅アンプ」「電流増幅アンプ」では質問の意味不明になってしまいます。


で「（定）電流出力アンプ」ですが・・・要するに「出力インピーダンス(Zo）＝無限大」のアンプということになります。

回路としては、通常アンプでは電圧負帰還のみ掛けるところを、電流負帰還＋電圧正帰還とすることで、トータル帰還量を同じにしながらZoを非常に大きくすることが出来ます。
更に、電圧帰還と電流帰還の比を変えることによって、Zoも変化させることが出来るので、これをDFC回路（ダンピングファクタ・コントロール）として最初から組み込んでいる製品もあります。

DFCを組み込んでいるアンプ
・マランツ#2、テクニクス40A、山水BA303等

さすがにZo＝∞（DF＝0）まで調整できる物はないと思いますが、これらの回路の「DFを減少（Zoを増加）させる側」の定数をもっと極端にとれば、ちゃんとZo＝∞のアンプも製作可能です。
（逆に、電流正帰還＋電圧負帰還の組み合わせにすれば、Zo＝0や、Zoがマイナスのアンプも製作可能です）


次に「電力出力アンプ」・・・というか「電圧出力と電流出力の中間のアンプ」ですが、これは「出力インピーダンス＝負荷インピーダンス（4～16Ω）」とすることで可能です。

この場合、わざわざ電圧・電流帰還を組み合わせて新たなアンプを作らなくても、「三極管の無帰還の真空管アンプ」でほぼ目的が達せられます。

P9000581 · Answer

質問者のスキルが判らないので、
答えがまとまりません。
失礼を承知で、低レベルの回答（もしくはヒント）。

多数、間違いや語弊を含みますから、
このまま鵜呑みにせず、
イメージとして捕らえてヒントにしてください。
ちゃんとした知識は、然るべき文献で学習してください。

電圧、電流、電力、抵抗などの基本的な意味合いを、
イメージできる知識がありますか？
もう、半歩踏み込んで、理解を深めれば判ります。

電力は、通常、世の中では、「消費電力」とか「動作電力」とかになります。
従って、既出のように、どんなアンプだろうが、
スピーカをつなげば、（音がするか否かは別にして）
「スピーカを動作させる電力」、もしくは「スピーカで消費される電力」を
供給していることになります。
これはまさしく『電力増幅』です。
スピーカの代わりに、抵抗（ヒーター）をつなげば、
音に変わる代わりに熱になります。
電球をつなげば、出るはずの音の大きさに応じて、
暗く明るく、明滅するはずです。
これらも、『電力増幅』です。

オーディオの場合、
例えが古くて申し訳ないですが、
ＰＨＯＮＯカートリッジから、プリアンプ、メインアンプ、
それからスピーカですね。
質問者の意図が、プリアンプとメインアンプの違いであれば、
ざっくり言って、電源が前者は小さく後者は大きいです。
また、プリの出力、すなわち、メインの入力の
インピーダンスはとても大きいですから、
あまり、プリからメインに電流は流れないため、
プリの出力はそれほど大きな電力増幅にはなりません。
逆に、メインの出力、すなわち、スピーカの
インピーダンスは、とても低いので、
たくさん電流が流れ、動作としては、
所謂『電力増幅』そのものになります。

これらより、意地悪い（？）厳格な表現としては、
スピーカ（負荷）を接続したメインアンプの動作が、
電力増幅になりますから、
メインアンプ単体では、電力増幅器にはなりません。　(^o^)丿

そして今までに書いたことから判ると思いますが、
電流のみを増幅することは出来ません。
そういう回路はありません。

電圧を増幅し、負荷（スピーカ）に流すのに、
十分な電流供給源（でかい電源）を持った場合、
結果として、電力増幅（電圧増幅×電流増幅）ができます。

precog · Answer

普通は最終段が電力増幅です。

電力増幅されてない信号をスピーカーに入れても鳴るはずないですよね?

tetsumyi · Answer

オーディオ用アンプは電圧増幅ですが出力端子に抵抗を接続すれば電流増幅アンプとなります。
何がしたいのか不明なのですが、これで回答になっているでしょうか？

電力増幅アンプ

少し見る観点を変えては。

> 目的は電圧電流各々の増幅比を変えたかっただけなんです。

この回答への補足

念のため確認しますが、

質問者のスキルが判らないので、

普通は最終段が電力増幅です。

オーディオ用アンプは電圧増幅ですが出力端子に抵抗を接続すれば電流増幅アンプとなります。

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