自作アンプのホワイトノイズの原因

Question

こんにちは。
電池で動く手ごろなアンプがほしくて、
本を買い、トランジスタ１つで、
アンプを作りました（ベースに
つながる抵抗、コレクタにつながる
抵抗１つのシンプルなものです。
現在ブレッドボード上で
作成し、利用しています）。
楽器に使いますが、これでも、
音が大きく、非常にいい音になりました。

しかし、シャーという、
ホワイトノイズが常にでています。
この原因と、除去の方法が知りたいです。
（このホワイトノイズも波のようで、
原因が分かれば、
逆に利用したいようにも思います）。
なにか分かる人がいましたら、
よろしくお願いします。

myeyesonly · Accepted Answer

こんにちは。
通常のオーディオレベルで問題になるホワイトノイズは、コンデンサーと抵抗が原因になります。

特に入出力に入れるカップリングコンデンサにアルミ電解コンデンサなどの安いのを使うと派手に出やすく、コンデンサによるノイズは周期変動がおきやすいので、条件としては合いますね。

入力インピーダンスを高く取って、メタライズドフィルムコンデンサーの大きい物にすると非常に大きな改善が得られる事が多いです。

出力はロー送り（ローインピーダンス出力）ならば、電解コンデンサを使わざるを得ないと思いますが、オーディオ用の物はやはりお値段なりの意味があります。
十分な増幅度があって、ゲインが余裕があれば、出力も電解コンデンサーではなく、メタライズドフィルムの大容量の物にしてハイ送り（ハイインピーダンス出力）にしちゃうというのも手です。

抵抗が原因の場合は定常ノイズになりますが、高抵抗ほど雑音が大きくなりますので、特に入力回路の抵抗は金属皮膜抵抗がいいでしょう。

HiFiレベルで言うならばトランジスタもローノイズ品にしないといけません。

c80s3xxx · Answer

まず，その回路は固定バイアスというものになるのですが，この回路は簡単な半面，動作点が安定せず，実用的にはまず使われません．
ただ，ゲインはそこそこに稼げるので，音が大きくなったわけです．

通常は，電流帰還バイアスという方法をとります．これはベースとアースの間と，エミッタとアースの間に抵抗を追加する形ですが，エミッタ抵抗で負帰還がかかるのでゲインが落ちます．それを避けるにはエミッタに並列にコンデンサを入れ，交流的にここをショートしますが，電源電圧はエミッタ抵抗分だけロスしているので，最大出力は固定バイアスの場合よりも小さくなります．
さて，ノイズの原因ですが，固定バイアス回路では CR からのノイズはほとんど関係ないでしょう．トランジスタ自体のノイズが問題です．しかもゲインはそれなりに高いので余計に問題なのです．負帰還をかければゲインも落ちますが，歪みもノイズも小さくなります．これはどんな回路でもそうです．
簡単に負帰還をかけるには，エミッタ抵抗を入れることと，ベースのバイアス抵抗を電源 (Vcc) につなぐのではなくコレクタにつなぐことです (自己バイアス)．もちろん，抵抗値は調節しますが．
もうひとつ無視できないのは，もともとの信号側に含まれていたノイズです．なまじ増幅してしまったために目立つようになったということ．楽器というのがなんだかわかりませんが，安キーボードとかだと十分にあり得ます．

ゲインと S/N 比を確保するためには，結論としては，最低でもトランジスタ2個を使った回路を作り，負帰還をきちんとかけて使うことです．
私なら OPアンプ使いますけどね．9V単電源で動くローノイズのものだっていろいろありますから．

himiko_1947 · Answer

トランジスタ、１個ではちょっと無理っぽい。
どんなところに使っておられるかが解らないのですが。
音源は何で、自作アンプ後ろに接続されるものは何ですか？
使われる場所によって、変わってくると思います。
どちらにしろ、低ノイズのトランジスターを使用し
NFの一番小さくなる、コレクタ電流に設定しなくてはなりません。
多分、0.1mAぐらいになるはずです。
抵抗１本の回路ではなくて、コレクタからベースに抵抗のはいる
帰還型の回路を使用してください。

さらに、トランジスタ１本ではNFBを効果的に使用出来ません。
トランジスタ１本をエミッタ接地で使用すると、反転増幅になるのも気になります。
普通は２段か３段（最終段はエミッタホロア）と云う事になります。
趣味でやるのはおもしろいかも知れませんが、
初段を差動型にして２段目をエミッタ接地にするのも、設計が単純かも。
ICを使用しては。
4558と云う大昔から使われているものが手に入りやすいかも。

ノイズが目立つ場所ではNFBなくしては、使い物にならないでしょう。
抵抗やコンデンサーのノイズに気をつけなければいけない時とは、
微少電力の回路になります。
マイクやレコードプレーヤ用のアンプです。

myeyesonly · Answer

あれま。専門家の方と対立しちゃいましたが・・・。
電流帰還をかける事は入出力特性の直線性やひずみなどを改善したり、動作点を安定させる効果はありますが、ホワイトノイズの軽減はどうだったか・・・？
でも利得（ゲイン）が減る分、増幅されるノイズも減るので、結果的にノイズが目立たなくなる、という事は言えるかもしれません。

ところでまた来たのは一つ思い出したからです。

トランジスタの動作点を変える方法が昔のHiFiテクニックでよく使われました。
コレクタ電流（エミッタ電流も同じ）の小さい領域で増幅回路を組みます。
すると、トランジスタで発生するノイズを小さくする事が出来ます。
１ｍＡかもう少し下あたりまで下げて試してみるといいでしょう。
後段にエミッタフォロアーなどのバッファを入れる構成では５０マイクロアンペアなんてのもよくありました。

studiokimiki · Answer

トランジスタ１個のアンプですね。
エミッタを接地することによりトランジスターの持つ増幅率を最大限利用する回路で最もシンプルですね。
ノイズの原因は主にトランジスターに有ります。
少し音は小さくなりますがエミッタに抵抗５０オームから1Ｋオーム程度）追加してみてください。電流帰還と言ってトランジスターの動作が安定します。抵抗値は必要な音の大きさに調整してください。

最近はオペアンプＩＣを使用することにより簡単に理想的なアンプも作れます。

自作アンプのホワイトノイズの原因

こんにちは。

まず，その回路は固定バイアスというものになるのですが，この回路は簡単な半面，動作点が安定せず，実用的にはまず使われません．

トランジスタ、１個ではちょっと無理っぽい。

あれま。

トランジスタ１個のアンプですね。

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