反転アンプ

OPAMPを使った増幅回路で反転AMPは音がよいという定説があります。実際私もOPA604で非反転と反転AMPをそれぞれ作って聴き比べました。ゲインは4倍です。反転のほうが音が柔らかく、ホールトーンの響きがよいと感じました。なぜでしょうか？　よろしくお願いいたします。

No.2 ベストアンサー 回答者： MrCandy 回答日時： 2009/03/21 12:08

昔、直流から使うアンプを作るためいろんな方式のアンプを精密に測定したことがあります。

デスクリートアンプ、オペアンプ、両方とも各種測りました。反転アンプの方が性能が良かったので、結局全て反転アンプを採用しました。

理由は、反転アンプだと初段の差動回路の電位が変動しないためです。非反転アンプだと差動回路の電位が入力信号に追従して変わるので、差動回路の周りに付いている回路に影響を与えます。負荷抵抗、ソース（エミッタ）側の定電流回路、差動回路自身、が電位変動の影響を受けて特性が変化したり、電流が変化したりしました。

このため、ゲインの直線性、波形の再現性、などほとんど全ての性能で非反転増幅器の方が悪くなります。ゲインを１倍に近づけるほど差が大きくなりゲインを１００倍ぐらいにするとあまり差がなくなります。

そうですか、音も違いますか。性能が違うのでありそうなはなしです。こんど試してみようと思います。

この回答へのお礼

ありがというございます、技術的な裏付けがあって大変参考になります。さてゲインが1倍で差が大きいということはボルテージフォロワーは非反転AMPでは性能が良くないというりかいでよろしいでしょうか？

お礼日時：2009/03/23 02:07

No.5 回答者： MrCandy 回答日時： 2009/04/02 14:09

No2です

説明不足でした。クロスオーバー歪みを作るのは出力回路です、出力段のプッシュプル回路がクロスオーバー歪みを作っていると思います。この出力段に例えば１０キロオームとかで＋１５ボルトに引っ張るとクロスオーバー歪みがなくなるオペアンプがあります。一口にオペアンプといっても回路構成はさまざまなのでクロスオーバー歪みの殆ど出ないオペアンプもあります。

OPA604は出力段の回路がデーターシートの回路図に書いていないのでなんともいえませんが、FET構成で割とシンプルな回路なので音は良さそうな感じがします。
私はFET構成の初期のオペアンプLF356の音が好きです。今でもチャンネルフイルタにこれをつかっています。チェロやバイオリンなどの弦楽器が柔らかく響く感じの音がします。

この回答へのお礼

わかりやすい御説明ありがとうございます。LF356は結構古いですがまだ人気がありますね。今度試してみます

お礼日時：2009/04/03 02:47

No.4 回答者： MrCandy 回答日時： 2009/03/26 14:06

No2です

オーデオ用だと直流０Vでせいぜい１Vぐらいの交流電圧を扱うだけなので、あまり差はないと思います。
これが直流も増幅した場合、出力電圧が直流０Vの状態と出力電圧が直流１０Vの状態とでは周波数特性などが明らかに違ってきます。同じ部品を使ってギリギリの所まで性能をよくしようとすると、こういったことが非常に効いてきます。

思い出しましたが、オペアンプと言うのは０Vのところでクロスオーバー歪みが出るものが結構あります。１０キロオームぐらいの抵抗で、プラスかマイナスの電源に引っ張ると、クロスオーバー歪みがなくなります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。さらに質問してよろしいでしょうか？
入力に10K抵抗でプルアップすればクロスオーバひずみがなくなるということだと思いますが、こうすればオーディオではダイナミックレンジが小さくなってゲインが大きいときや入力が大きいときに問題となりませんでしょうか？　また出力にもDCが出ますのでそれをCでカットしないといけないと思いますいかがでしょぅか？

お礼日時：2009/03/30 03:02

No.3 回答者： inara1 回答日時： 2009/03/21 12:11

音質との関係は私には分かりませんが、反転増幅のほうが同相電圧の変化が小さいので、同相電圧の変化による入力オフセット電圧の変化や同相信号除去比の変化が少なくなり、結果的に出力信号の歪が小さくなることはありえます。

また同じ利得で比較したとき、非反転よりも周波数帯域が狭いという違いがあります。

普通のオペアンプは、入力電圧が電源電圧に近くない限り、同相電圧の変化による特性変化は少ないのですが、レール・トゥ・レール入力のオペアンプの中には、入力段のトランジスタを入力電圧の大きさによって切り替えているものがあり、そのような構成では、切り替わるところ（クロスオーバ点）で入力オフセット電圧が変化し、それが出力信号に（利得倍されて）重畳されるので最終的に信号の歪み（入力クロスオーバ歪）になります。

入力信号レベルが小さければ同相電圧の変化も小さいので、反転と非反転の違いは少ないですが、利得１で電源電圧いっぱいに入力信号を振るような使い方の場合、反転増幅では（交流的な）同相信号はゼロですが、非反転増幅での同相信号は大きな範囲で変動するので最も差が現れます。

周波数帯域の違いについては過去の質問（http://sanwa.okwave.jp/qa4078817.html）の回答2,3で詳しく説明されていますが、利得が小さいほど差が大きくなります（利得１の場合、非反転回路の帯域=GB積、反転回路の帯域はGB積/2）。利得４倍だと、GB積が数十kHzの低速オペアンプでも使わない限り、周波数帯域が歪率に影響するとは思えませんが。

No.1 回答者： migsis 回答日時： 2009/03/21 06:39

反転アンプの方が音がよい、という話しは初めて聞いたので驚いています。

強いて理由を考えると、イマジナリーショートが反転アンプの場合は常にゼロボルトと一定していることがプラスに働いているのでしょうか。