さらにシンプルな2石アンプの実験

さらにトランジスタの数を減らして、2石(ゲートバイアス調整にもう1石)とした場合の特性を見てみます。

・出力段の電源は4Ω50W用を流用(常時1Aで±20V)
・出力石はPd=150WのMLE20/MJD20で、損失に余裕があるのでソース抵抗を削除
・GMを大きくするためにアイドリングは1Aに設定
・ゲートバイアス用の電源は別から供給
・アイドリングの温度補償はMLE20/MJD20の8Ω100Wとほぼ同じ
・入力抵抗10kΩ、NFB抵抗100kΩで反転型の20dBゲイン(逆立ち型アンプ)
・10kΩBの半固定でオフセットを調整

1A流した時の出力MOSのGMが1個で3Sと仮定すると2個で6S、8Ω負荷で裸ゲインが33dB取れる計算なので、仕上りゲインが20dBならNFB量は13dBとなる予定。

実際に作ってみると、ゲートバイアスのロスも多少ありますが、MOSのGMが意外と小さく、出力抵抗は3.8Ω(DF=2.1)でゲインも無負荷時に対し-3.3dB低下します。

それより問題なのは、周波数特性が伸びません。実測の-3dBカットオフはわずか6.5kHzで入力抵抗の10kΩから換算すると、ミラー容量を含むMOS出力段の入力容量は2,500pF。
ドライブ回路を付加しないと、実用にはならないようです。

出力MOSに、もっとGMの大きい60V耐圧の30Aクラスを持ってくればゲインが上がってNFBが効き、
歪みはもっと小さく出来ますが、低インピーダンスでゲートを駆動しないと周波数特性は悲惨なことになります。

1kHzの歪み率特性を同じ出力石を使った例と比較すると、グラフの青の線が2石のNFBアンプです。出力10Wで1%歪みですので、小出力の簡易アンプとしては使えそうな値ではあります。
NFBの量がほとんどないので、MOSの上下のGMの差がもろに2次歪みとして出ていますが、N-ch/P-chのGMのコンプリ対称性が揃っていれば、もう10dBは下がるはず。

赤い線が基本4石のPFBを併用したアンプ、細い黒線は今回の2石の回路をNFBを取り外して電源のGNDを普通に信号GNDに落とし、単なるソースフォロワ(ゲイン0dB)とした時のデータです。(入力インピーダンスが上がるので、直列抵抗は1kΩに変更)

ソースフォロワでは、入力容量はCrssがほとんどになりますのでRG=1kΩで-3dBカットオフは実測で420kHz(入力容量換算380pF)と十分高く、歪みも小さいので特性は良好です。(但しゲインはゼロ)
アイドリングを1Aも流しているので、これは当然の結果と言えます。
 
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