回答:
アンプでオペアンプを使用すると、設計を大幅に簡素化できますが、オペアンプは完全ではありません。帯域幅全体で無限の増幅がある場合、発振する傾向があるため、内部的に補償され、帯域幅が制限されます。帯域幅が限られているため、アンプはTransient Intermodulation Distortion(TIM)の傾向があります。これは、高調波歪み(HD)よりもはるかに煩わしい歪みのタイプです。
HDのみが公開され、TIMが公開されない理由は、見栄えの良いHDフィギュアを入手するのがはるかに簡単だからです。0.01%の高調波歪みのような数値に誰が感動しないでしょうか?システム全体の歪みの大部分はスピーカーによって決定され、数パーセントの歪みが簡単に追加されるため、ほとんどのお客様はこの数値がまったく無関係であることを理解していません。
パワーステージにも問題がないわけではありません。クラスAアンプは効率が低いため、ほとんど使用されません。クラスBまたはABのアンプは、一方のトランジスタが他方のトランジスタを引き継ぐクロスオーバー歪みを持っています。これは非線形歪みであり、フィードバックでは補正できません。本当ではないかもしれません。誰かがここで啓蒙できるなら、私はそれを聞きたいです。。
オペアンプに関する最後の引用:
「電源が切断された状態でテーブルの上に置かれない限り、無条件に安定したオペアンプなどはありません」 [ 1 ]
さらに読み取り
[1]インターシルAPPNOTE AN9415:フィードバック、オペアンプと報酬
興味深い質問-答え(まあ私の答え)は、この方法で素晴らしいオーディオアンプを作ることができるということです。あなたはまだ出力段と全体的なデザインにいくらかの注意を払う必要がありますが、オペアンプの使用は問題ありません(そして今日、良いパフォーマンスの基本的な安価なアンプでは非常に一般的です)
オペアンプは便利なツールであり、いくつかの優れたモダン利用できるものがありますが、詳細に注意を払わなければ、それらを使用して悪い結果を達成する方法は確かにまだたくさんあります。
これは、人々がそれを購入するという意味ではありません。デザイナーはこれを知っているので、2%THDで2000ポンドを超える価格のハイエンドバルブベースの「Hi-Fi」アンプを引き続き入手できます。(皮肉にも)より多くのお金を稼ぐので、ここで「悪い」アンプを作ることが意図だったと言えるかもしれません-残念ながら、「素晴らしい」とは多くの異なる人々にとって多くの異なることを意味します。
主観主義者キャンプには、人間の耳は他のどの測定ツールよりも正確であり、誰も見ることができないものを聞くことができると決めている人がいます。したがって、彼らは常に「はい、THD + nは確かに20Hz〜20kHzで0.001%未満ですが、設計で測定不可能な効果xを許容していません。これが耳によく聞こえない理由です」
技術的な完成度への欲求がすべて重要であるならば、何百もの費用がかかる無酸素ケーブルのようなものは決して市場に出ないでしょう:-)
ダグラスセルフの「小信号オーディオデザイン」および「オーディオパワーアンプデザインハンドブック」
を読んだ方がいいと思います。私は、彼がそのような問題のかなりの権威であることを発見しました。彼の本は、オペアンプとディスクリートトランジスタの両方の使用について説明しています。彼は、多くの実際のテストデータを含む長所/短所を比較検討し、ディスクリートトランジスタでより良いパフォーマンスを得ることができる例を示します。
実際、家庭用電化製品では、低電力から中電力のオーディオアンプが完全に「チップアンプ」と呼ばれるチップ上にあるのが一般的です。
1つの問題は、それ自体が電圧ゲインを持たない出力段を駆動するのに十分広い電圧振幅がないと言われている安価なオペアンプのほとんどです。オペアンプが最大+/- 15Vで動作し、その後にパワーステージを配置した場合、出力振幅は+/- 15Vに制限されます。非常に高い電圧で動作するオペアンプがありますが、高価になります。
ゲインがグローバルフィードバックループに含まれるように、オペアンプの後に電圧ゲインを追加することはリスクがあり、ディスクリートコンポーネントで表現される出力ステージだけではなく、より複雑なディスクリートコンポーネントで表現されるため、スペースとコスト節約の利点の一部が無効になります。
それにもかかわらず、これは実際には時々行われます。たとえば、Marshall 8008ラックマウントギターアンプを見てみましょう。オペアンプは追加の電圧増幅段を駆動し、その後に出力段が続きます。VASは興味深いものです。共通のベースで1対の相補型トランジスタを使用し、ベースはそれぞれ+/- 15Vレールに接続されています。フィードバックは出力段から直接取得されるため、追加のゲインはフィードバックループに含まれます。オペアンプは内部で補償されていますが、このボルトオンされたVASには、C15およびC17の形式で独自の補償があります。オペアンプの完全な開ループゲインは使用されていません。R3を介したローカルフィードバックがあり、R45はグローバルフィードバックパス内によりローカルなフィードバックパスを提供する役割も果たしているようです。
要約すると、出力電圧振幅が標準的なオペアンプの範囲内(またはそれ以上)である場合、LM3886のようなチップアンプを使用できるため、オペアンプを使用する利点はありません。しかし、オペアンプを個別の出力ステージでフィードバック加算ポイントとして使用することは、前例のないことではありません。
同様に留意すべき出力ステージのドライブ要件があります。標準エミッタフォロワ出力ステージを使用して、8オーム負荷への平均出力電力が100ワットのアンプでは、ドライバステージからピークツーピークで約+/- 40ボルトの振幅が必要です。これらの「高」電圧を出力できるオペアンプは、通常のオーディオオペアンプよりもはるかに高価です。さらに、出力を適切にバイアスし、バイアスが温度に対して安定していることを確認するという問題がまだ残っています。オペアンプをドライバーとして使用しても、この問題は魔法のように解決されません。
ここに示すアプリケーションノートのように、ドライバおよび出力段でディスクリートトランジスタを使用し、関連するバイアス回路と共に、オペアンプをドライバとして使用する方法があり ます。 これらの回路は、しかし、高速アプリケーションのために主であるように見える、と彼らは述べた目標は、できるだけ少数の利得段として持つことが通常であるハイファイオーディオ(ために何利点があるかもしれませんし、できるだけリニアになるようにそれらのそれぞれを行う前にフィードバックが適用されるかどうかは不明です。