DCアンプ - 目的、種類、回路、動作原理

DC アンプは、その名前が示すように、電流自体を増幅しません。つまり、追加の電力を生成しません。これらの電子デバイスは、0 Hz から始まる特定の周波数範囲の電気振動を制御するために使用されます。しかし、DC アンプの入力と出力の信号の形状を見ると、出力には増幅された入力信号が存在しますが、入力信号と出力信号の電源は個別であると明確に言えます。

DCアンプは動作原理によりダイレクトアンプとコンバータアンプに分類されます。

DC変換アンプはDCをACに変換し、増幅および整流します。これは、変調と復調によるゲイン (MDM) と呼ばれます。

直接増幅回路には、インピーダンスが周波数に依存するインダクタやコンデンサなどの無効要素が含まれていません。代わりに、ある段の増幅素子の出力 (コレクタまたはアノード) が次の段の入力 (ベースまたはグリッド) に直接ガルバニック接続されます。このため、ダイレクトゲインアンプは、 DC…このようなスキームは音響学でも人気があります。

ただし、直接ガルバニック接続は段の電圧降下と遅い電流変化の間を非常に正確に伝達しますが、そのような解決策は増幅器の動作が不安定になり、増幅器要素の動作モードを確立することが困難になります。

電源の電圧がわずかに変化するか、アンプ素子の動作モードが変化するか、またはそれらのパラメータが少し変動すると、回路内の電流のゆっくりとした変化が即座に観察され、電気的に接続された回路を介して入力信号に入ります。したがって、出力での信号の形状が歪みます。多くの場合、これらのスプリアス出力変化は、通常の入力信号によって引き起こされる性能変化と大きさが同様です。

出力電圧の歪みはさまざまな要因によって発生する可能性があります。まず、チェーン要素の内部プロセスを通じて。電源の不安定な電圧、特に温度降下などの影響下での回路の受動素子および能動素子の不安定なパラメータ。これらは入力電圧とはまったく関係ない可能性があります。

これらの要因によって引き起こされる出力電圧の変化は、アンプのヌル ドリフトと呼ばれます。アンプへの入力信号がない場合（入力が閉じている場合）、一定期間にわたる出力電圧の最大変化は絶対ドリフトと呼ばれます。

入力を基準としたドリフト電圧は、特定のアンプのゲインに対する絶対ドリフトの比に等しくなります。この電圧は検出可能な最小入力信号を制限するため、アンプの感度を決定します。

増幅器が適切に動作するには、ドリフト電圧が、その入力に印加される増幅される信号の所定の最小電圧を超えてはなりません。出力ドリフトが入力信号と同程度かそれを超える場合、歪みはアンプの許容限度を超え、その動作点はアンプ特性の適切な動作範囲から外れます（「ゼロドリフト」）。 。

ゼロ偏差を低減するには、次の方法が使用されます。まず、増幅段に供給するすべての電圧源と電流源が安定します。第 2 に、深い負のフィードバックを使用し、第 3 に、パラメータが温度に依存する非線形要素を追加することにより、温度ドリフト補償スキームが使用されます。第 4 に、バランスブリッジ回路が使用されます。最後に、直流は交流に変換され、その後、交流は増幅および整流されます。

DC 増幅回路を作成する場合、増幅器の入力、各段の接続点、および負荷の出力の電位を一致させることが非常に重要です。また、さまざまなモードやフローティング回路パラメータの条件でもステージの安定性を確保する必要があります。

DC アンプはシングルエンドおよびプッシュプルです。ワンショットダイレクトゲイン回路は、ある要素から次の要素の入力への出力信号の直接供給を受け入れます。最初の素子のコレクタ電圧は、最初の素子（トランジスタ）からの出力信号とともに次のトランジスタの入力に供給されます。

ここで、第 1 のトランジスタのコレクタと第 2 のトランジスタのベースの電位を一致させる必要があり、第 1 のトランジスタのコレクタ電圧は抵抗によって補償されます。ベース・エミッタ電圧をオフセットするために、2 番目のトランジスタのエミッタ回路にも抵抗が追加されます。後続の段のトランジスタのコレクタの電位も高くなければなりませんが、これも整合抵抗を使用することで達成されます。

並列平衡プッシュ段では、コレクタ回路の抵抗とトランジスタの内部抵抗が 4 アーム ブリッジを形成し、その対角線の 1 つ (コレクタ - エミッタ回路間) に電源電圧が供給されます。もう一方（コレクタ間）は負荷に接続されます。増幅される信号は両方のトランジスタのベースに印加されます。

コレクタ抵抗と完全に同一のトランジスタを使用すると、入力信号がない場合、コレクタ間の電位差はゼロになります。入力信号がゼロ以外の場合、コレクタは大きさが等しいが符号が反対の電位ステップを持ちます。コレクタ間の負荷は、繰り返し入力信号の形で交流になりますが、振幅は大きくなります。

このような段は、多段増幅器の一次段として、またはバランスの取れた電圧と電流を得る出力段としてよく使用されます。これらのソリューションの利点は、両方のアームに対する温度の影響により特性が均等に変化し、出力電圧が変動しないことです。