JP6204771B2

JP6204771B2 - 増幅回路

Info

Publication number: JP6204771B2
Application number: JP2013195101A
Authority: JP
Inventors: 三枝　文夫; 文夫三枝
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015061257A

Description

本発明は、蛍光表示管を用いた増幅回路に関する。

真空管や半導体素子を用いた増幅回路は従来技術として知られている。そして、今でも音楽業界では、真空管を用いた増幅回路が持つ飽和レベルに対する漸近的な特性（ソフトディストーション）を好む人たちがいる。また、真空管の一種であるが、表示用の素子である蛍光表示管は普及しており、特許文献１に示すような駆動回路の技術が公知である。

特開２００７−７２３２３号公報

しかしながら、増幅回路用の真空管は製造量が減っており、価格の上昇や入手が困難という課題がある。一方、真空管の一種である蛍光表示管は、普及しているので安価かつ入手が容易であるが、表示用なので音響信号の増幅回路に用いるとノイズが多いという課題がある。

本発明の目的は、安価で入手しやすい蛍光表示管を用いた増幅回路を提供することである。

本発明の増幅回路は、蛍光表示管と制御部と差動増幅部とを備える。蛍光表示管は、フィラメントと、複数組のグリッドとアノードを有する。制御部は、複数組の中の組である第１組のグリッドに入力信号と同じ位相の電圧を印加し、第１組以外の組である第２組のグリッドに入力信号と逆の位相の電圧を印加する。差動増幅部は、第１組のアノードの電圧と第２組のアノードの電圧との差を増幅する。

本発明の増幅回路によれば、差動増幅部へ入力される２つの電圧の入力信号成分同士は逆位相にし、蛍光表示管で生じるノイズ成分同士は同位相にできるので、ノイズ成分を小さくできる。したがって、安価で入手しやすい蛍光表示管を用いて真空管の特性（ソフトディストーション）を有する増幅回路が実現できる。

本発明の増幅回路の構成を示す図。蛍光表示管でのノイズが発生する理由を説明するための図。アノードの電圧の成分と増幅回路の出力の成分のイメージを示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

図１に本発明の増幅回路の構成を、図２に蛍光表示管でのノイズが発生する理由を説明するための図を、図３にアノードの電圧の成分と増幅回路の出力の成分のイメージを示す。増幅回路１０は、蛍光表示管１１０、制御部１２０、差動増幅部１３０を備える。蛍光表示管１１０は、両端が固定されたフィラメント１１１、複数組のグリッド１１２Ａ，１１２Ｂとアノード１１３Ａ，１１３Ｂを有する。フィラメント１１１は、保持具１１８である程度の張力を保つように保持されている。例えば、保持具１１８は、一端は固定し、他端は弾性体で引っ張る構造である。また、フィラメント１１１には電源１０９が接続される。なお、図１には、フィラメント１１１は１本しか示していないが、複数本のフィラメント１１１を有してもよい。

図１では、第１組がグリッド１１２Ａとアノード１１３Ａであり、第２組がグリッド１１２Ｂとアノード１１３Ｂとする。第１組のアノード１１３Ａには抵抗１０２Ａを介して電源１０１を接続し、第２組のアノード１１３Ｂには抵抗１０２Ｂを介して電源１０１を接続すればよい。なお、図１には２組のグリッドとアノードを示しているが、３組以上のグリッドとアノードを有してもよい。

制御部１２０は、信号源１４０からの電圧の信号を入力とし（以下、「入力信号」という。）、所定のバイアス電圧が付加された入力信号と同位相の信号（以下、「バイアス同位相信号」という。）と入力信号と逆位相の信号（以下、「バイアス逆位相信号」という。）を出力する。「バイアス電圧」は、蛍光表示管１１０のダイナミックレンジが広くなるように適宜設定すればよい。

制御部１２０は、図１に示すように、例えば、電圧反転部１２１、コンデンサ１２２Ａ，１２２Ｂ、バイアス電源１２３、抵抗１２４Ａ，１２４Ｂで構成すればよい。この構成の場合、入力信号は、２つに分割され、一方はコンデンサ１２２Ａで入力信号の交流成分のみが抽出され、バイアス電源１２３と抵抗１２４Ａによってバイアス電圧が付加されてバイアス同位相信号として出力される。分割された入力信号の他方は、電圧反転部１２１で位相が逆なり、コンデンサ１２２Ｂで交流成分のみが抽出され、バイアス電源１２３と抵抗１２４Ｂによってバイアス電圧が付加されてバイアス同位相信号として出力される。バイアス同位相信号は、複数組あるグリッドとアノードの組の第１組のグリッド１１２Ａに印加される。バイアス逆位相信号は、第１組以外の組である第２組のグリッド１１２Ｂに印加される。フィラメントで発生した熱電子は、グリッド１１２Ａ，１１２Ｂに印加される電圧でコントロールされるので、アノード１１３Ａの電圧Ｖ_Ａの入力信号成分が図３（Ａ）のようになるとき、アノード１１３Ｂの電圧Ｖ_Ｂの入力信号成分は図３（Ｃ）のようになる。つまり逆位相になる。

次に、蛍光表示管１１０で生じるノイズについて説明する。フィラメント１１１は、張力が与えられていることで弦のような振る舞いをする。したがって、図２に示すような振動が生じやすい。そして、この振動はフィラメント１１１とアノード１１３Ａ，１１３Ｂとの距離を変化させるので、アノード１１３Ａ，１１３Ｂの電圧には振動によるノイズが含まれることになる。また、フィラメント１１１とアノード１１３Ａとの距離が近くなるときは、フィラメント１１１とアノード１１３Ｂとの距離も近くなる。したがって、アノード１１３Ａの電圧Ｖ_Ａのノイズ成分が図３（Ｂ）のようになるとき、アノード１１３Ｂの電圧Ｖ_Ｂのノイズ成分は図３（Ｄ）のようになる。つまり同位相になる。

差動増幅部１３０は、第１組のアノード１１３Ａの電圧Ｖ_Ａと第２組のアノード１１３Ｂの電圧Ｖ_Ｂとの差を増幅する。したがって、逆位相となっているアノード１１３Ａの電圧Ｖ_Ａの入力信号成分とアノード１１３Ｂの電圧Ｖ_Ｂの入力信号成分は強めあい、同位相となっているアノード１１３Ａの電圧Ｖ_Ａのノイズ成分とアノード１１３Ｂの電圧Ｖ_Ｂのノイズ成分は弱めあう。したがって、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの入力信号成分は図３（Ｅ）のようになり、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのノイズ成分は図３（Ｆ）のようになる。よって、蛍光表示管１１０が有する増幅器には適していない特徴から生じるノイズを低減できる。

なお、ノイズ成分はこのようにフィラメント１１１の振動によって生じ、差動増幅部１３０で弱めあうので、振動の振幅が同じになる位置に第１組のグリッド１１２Ａとアノード１１３Ａと、第２組のグリッド１１２Ｂとアノード１１３Ｂとを配置すれば、ノイズ成分同士を同程度にでき、より低減できる。例えば、第１組のグリッド１１２Ａとアノード１１３Ａと、第２組のグリッド１１２Ｂとアノード１１３Ｂとを、フィラメント１１１の垂直二等分線１１５について互いに対称な位置に配置すればよい。「フィラメントの垂直二等分線」とは、フィラメントが弦として振動する部分（線分）の垂直二等分線、もしくは振動の腹の位置での垂線を意味している。

本発明の増幅回路１０によれば、差動増幅部１３０へ入力される２つの電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの入力信号成分同士を逆位相にし、蛍光表示管１１０で生じるノイズ成分同士を同位相にできるので、ノイズ成分を小さくできる。したがって、安価で入手しやすい蛍光表示管を用いて真空管の特性（ソフトディストーション）を有する増幅回路が実現できる。

１０増幅回路
１０１、１０９電源
１０２，１２４抵抗
１１０蛍光表示管
１１１フィラメント
１１２グリッド
１１３アノード
１１８保持具
１２０制御部
１２１電圧反転部
１２２コンデンサ
１２３バイアス電源
１３０差動増幅部
１４０信号源

Claims

フィラメントと、複数組のグリッドとアノードを有する蛍光表示管と、
前記複数組の中の組である第１組のグリッドに入力信号と同じ位相の電圧を印加し、前記第１組以外の前記複数組の中の組である第２組のグリッドに入力信号と逆の位相の電圧を印加する制御部と、
前記第１組のアノードの電圧と前記第２組のアノードの電圧との差を増幅する差動増幅部と、
を備え、
前記第１組と前記第２組とは、前記フィラメントの垂直二等分線について互いに対称な位置にある
ことを特徴とする増幅回路。