電子回路理論研究会コミュの向学の為（暇つぶし）にいかがでしょうか？？？

どうも管理人です。突然ですがひとつ。。。

皆さんＢＴＬ接続というのはご存知だと思います。

二つのパワーアンプの出力端の電圧が逆相で負荷（スピーカ）に掛かる電圧が2倍になり、電力を多く取り出せると言うのが巷でよく見かける説明ですが、うーんいかにも分かったような気にさせられる胡散臭い説明だ！（と思うのは自分だけでしょうか？？）

まぁともあれ先日ふとそう思って、小信号等価回路を使って解析をしてみたんですが、こいつが意外と面白い！

皆さんも暇つぶしにお一ついかがでしょう？？？恐らく基本ゴリゴリやれば解けますが、スマートな回答を思いついた方は是非こちらへ！（そんなの常識という方ははごめんなさい。暖かい目で見てて下さい。）

※ちなみにバイアスなどかなり省いてますので回路図は参考程度に。

コメント(11)

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[1] mixiユーザー 05月20日 22:28

ＢＴＬ、最初にたくさん使われたのは電源電圧に制限のあるカーステレオでした。
今は専用ＩＣで簡単にＢＴＬができますが私がＢＴＬに最初に関わったときはまだディスクリートの時代、かなり苦労させられました。

それでも特殊な方法と日本初のモールドパワートランジスター（私たちが最初に試作をお願いしたんですが）で１２Ｖバッテリーを積む車から２００Ｗの出力を得るアンプを作ることが出来ました。

でも、実験用電源がよく壊れたな、電流流しすぎて＾＾；

[2] mixiユーザー 05月20日 23:04

電圧って書くと、バイポーラの場合、違和感が…

各増幅回路は電流源と並列抵抗の二つで記述できます。これらの電流源は同じ方向に向いているので、重ね合わせの理を使えば、スピーカーには2倍の電流が流れます。(正確には、抵抗の関係でA<2倍になるわけですが)

交流等価回路を使わず、感覚的に説明するなら「+電源と-電源から同方向に電流を得るから2倍！」でしょうか。その場合、トランジスタは可変抵抗的な役割をすると解釈すべきですが。

という説明はどうでしょうか？

[3] mixiユーザー 05月21日 21:05

>ねこさん
すごい！日本のBTLの先駆けと言うわけですね！
そんなベテランエンジニアの方にもコミュニティーに参加して頂いて嬉しい限りです。この件こ関するアドヴァイスももちろん、これからもよろしくお願いしますm(--)m

>くま(bake_3572)さん
確かに！片方のアンプからスピーカーに流れる電流Isの値さえ計算できれば、重ね合わせの理で２Isの電流が流れるはずなんですが、このIsの値を定量的に計算しようと思ったら意外と面倒な事に・・・・・（笑）

上の小信号等価回路（勝手にバイアス抵抗Rbを追加して、オフってるトランジスタは完全に無視してます。）見て頂けると分かりますが、hie_1とhie_2に流れる電流でIc_1とIc_2が制御されていて、全部の電流源がhie_1とhie_2に関与するという実に面倒な事になっています。

そこでIｓを計算で出したいんですが、制御工学的にブロック線図書いて攻めるか、何とか回路の対称性を利用して簡略化できないか・・・・・？

これは！！！！といったいい方法ないでしょうか？

[4] mixiユーザー 05月21日 22:39

どうも始めまして。
素朴な疑問ですが、パワー段の利得は小信号解析で解けるのでしょうか？
方向が間違ってたらごめんなさい。

[5] mixiユーザー 05月21日 23:27

>ms さん
2で、電流がうんぬんとか書きましたが、撤回です。エミッタフォロウで考えた方が早いかもです。
(色々と勘違いをしていました。)

トランジスタ増幅回路の出力電圧は、(ベース電圧 - ダイオードの電圧降下)に収束していると仮定します。とすれば、BTL接続は従来時に比べ、2倍の電圧が掛かるため電流も通常の2倍流れていると考えられます。

エミッタフォロウで入出力電圧の関係を記述してしまえば、hieは無視できますので、もっと簡単な回路図になると思います。電圧2倍というのは、これのことだったのかもしれませんね。

[6] mixiユーザー 05月21日 23:38

電源電圧に制限がある場合大きな出力を得るためには負荷のインピーダンスを下げるという荒技が有ります。
しかし、スピーカーのインピーダンスを下げるとどうしても音質などに影響が出て、限度が有ります。
そこで、考えられた回路がＢＴＬなんですね。
単純に負荷のインピーダンスが同じならば４倍の出力電力が得られます。
ＢＴＬの設計時に難儀したのが位相ひずみです。
大きな出力を得ることが出来る代わりに音質に問題有り・・・
大出力になるほど、クリアな音質から遠のいた覚えがあります。
最近では良い素子が多く発表されています。
事例も多く発表されています。
直線性の良い、インピーダンスの低い素子を選ぶのが成功の元ですね。

[7] mixiユーザー 05月22日 22:20

>おかやんさん

もちろん増幅器が線形と見なせる範囲から遠ざかれば遠ざかるほど、小信号解析での結果の信頼性はなくなってきます。ただ、今回はあくまで暇つぶし程度の話なので、パワーアンプだけれどもそんなに大きな信号は扱ってないという仮定でお願いします(笑

>くま(bake_3572)
そうですね～。単純にエミッタに（入力電圧)－(ダイオードでの電圧降下)で出ているとすれば負荷には２倍の電圧が掛かる→低い電圧で大きな電力を取り出せるとなりますね！

ただ今回の場合、エミッタ接地増幅器での内部帰負還現象のように信号の交流成分がコレクタからベースへと流れて（しかも今回は２系統あるの）多入力多出力系の複雑なフィードバックシステムを構成している気がしてならないんですが、その辺はどう思われますか？？？？

[8] mixiユーザー 05月22日 23:25

msさんへ
パワー段のコンプリメンタリー接続回路においては十分に負荷インピーダンスが低い場合ＮＦが無視できる値まで低いことを仮定しています。
ご指摘の通りＮＦが複雑に関係するとは思いますが、エミッター出力と言うことで電圧ゲインはほぼ「零」
出力インピーダンスも非常に低い

ＨＩ－ＦＩと言われるには表現が古いと思いますが、以前のアンプの静特性は深くＮＦを掛けることにより素晴らしく良かったのですが実際に音を聞くと何となく眠たい感じのこもった音になっていました。
最近のアンプはＮＦをローカルで細かく掛けて周波数特性を改善し、ＮＦをトータルで掛けるような回路になっていないようです。

ＮＦを考慮して実際の回路には周波数補正のためのコンデンサーや発振止めのコイルなどが回路中に入りますね。
いずれにしても大出力の終段回路はパターンの引き回しだけで音質が変わるほど微妙です。

解答になっていなくてすみません。

[9] mixiユーザー 05月24日 19:16

＞くまさん
いえいえ、貴重なご意見どうもありがとう御座います。そうですね～通常NFの事は無視されてしまうのでしょうが、そこをまともに考えたら一体どうなるのだろうか？？？と思いまして(笑）

自分でももう一度考えてみたいと思います。どうもありがとうございました。

[10] mixiユーザー 05月24日 19:43

ms さんへ
こちらこそ、ありがとうございます。

ＮＦと音質の関係とアンプのゲインとが微妙に関連していますね。
ＮＦを深く掛けると周波数特性も改善されるし、動作も安定してきます。
歪率も改善されて文句の無いように思えます。
Ｓ／Ｎもすごく改善され見かけ上の優秀なアンプができあがります。
ところが実際音楽を聴いてみると情けない音ですね。
静特性と動特性の違いと言うべきなのでしょうね。

人間の耳は少々ノイズがあろうと歪んでいようと素直な音をいい音と言うように判断する様な気がします。（人によって個人差が有りますが・・）
動作電圧が低いという条件の中で大きな出力を得ることの出来るＢＴＬ回路は素晴らしいと思います。
そして各素子のばらつきなどを考慮すると非常に難しい回路だと思います。

今後とも良い情報の提供、よろしくお願いします。

[11] mixiユーザー 07月09日 19:04

ＢＴＬ回路はブリッジドトランスフォーマーレス
又はバランスドトランスフォーマーレス回路と言ってもともとは確か高インピーダンス回路(放送用６００オームなんか)のカップリングトランスを省くために始まったみたいです

それが半導体のおかげでスピーカーみたいな低インピーダンス負荷にも適用出来るようになった

この時電源回路と出力段に余裕があれば出力は４倍になります(２の２倍ね)

だから最近の乾電池１個とか言う低電圧機器なんかには欠かせない回路かとおもいます

乱入お許しくださいませ

勿論バランスが取れなきゃ負荷に直流がもろにかかるから気を付けて

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