JPH07263974A - ソリッドステート真空管圧縮回路 - Google Patents
ソリッドステート真空管圧縮回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G7/00—Volume compression or expansion in amplifiers
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- H03G7/06—Volume compression or expansion in amplifiers having semiconductor devices
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
- G10H1/02—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
- G10H1/06—Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour
- G10H1/16—Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour by non-linear elements
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力管のグリッドへ流れる電流により大入力
信号時に過剰バイアスの掛かったＢ級プッシュプル真空
管増幅器に付随する圧縮をエミュレートして、クロスオ
ーバー歪みを有する所望の出力クリッピング特性が得ら
れるようにするためのソリッドステート増幅器を開示す
る。 【構成】 各々に入力回路と出力回路を有する少なくと
も一対のＢ級接続したソリッドステート装置を有する。
出力回路は混合するために結合してある。各々の対にな
ったソリッドステート装置Ｕ、Ｌの入力回路内のバイア
ス素子が各々の装置の入力回路と出力回路でクリッピン
グレベル・オフセットを形成する。入力回路と出力回路
にあるクリッピング素子は各々のソリッドステート装置
の入力回路におけるオフセットと出力回路におけるオフ
セットをクリッピングする。入力信号が入力クリッピン
グ素子より大きい場合には充電素子が入力回路内のオフ
セットに過剰バイアスを掛ける。過剰バイアスが掛かる
ことにより真空管増幅器に付随する所望の圧縮をエミュ
レートするためのクロスオーバー歪みが発生する。
信号時に過剰バイアスの掛かったＢ級プッシュプル真空
管増幅器に付随する圧縮をエミュレートして、クロスオ
ーバー歪みを有する所望の出力クリッピング特性が得ら
れるようにするためのソリッドステート増幅器を開示す
る。 【構成】 各々に入力回路と出力回路を有する少なくと
も一対のＢ級接続したソリッドステート装置を有する。
出力回路は混合するために結合してある。各々の対にな
ったソリッドステート装置Ｕ、Ｌの入力回路内のバイア
ス素子が各々の装置の入力回路と出力回路でクリッピン
グレベル・オフセットを形成する。入力回路と出力回路
にあるクリッピング素子は各々のソリッドステート装置
の入力回路におけるオフセットと出力回路におけるオフ
セットをクリッピングする。入力信号が入力クリッピン
グ素子より大きい場合には充電素子が入力回路内のオフ
セットに過剰バイアスを掛ける。過剰バイアスが掛かる
ことにより真空管増幅器に付随する所望の圧縮をエミュ
レートするためのクロスオーバー歪みが発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ソリッドステート装置
(solid state devices) による電力増幅器(power ampli
fiers)内の真空管(tube)の置き換え、より詳しくは真空
管電力増幅器の圧縮(tube power amplifier compressio
n)を再現する固定回路(solid state circuit) に関す
る。
(solid state devices) による電力増幅器(power ampli
fiers)内の真空管(tube)の置き換え、より詳しくは真空
管電力増幅器の圧縮(tube power amplifier compressio
n)を再現する固定回路(solid state circuit) に関す
る。
【０００２】
【従来技術】真空管圧縮は真空管電力増幅器が極端なク
リッピングまで駆動されたときに発生する。通常、極端
なクリッピングまで駆動されたソリッドステート増幅器
は耳障りな奇数次高調波歪み（方形波）を発生する。こ
れと対照的に、真空管増幅器は信号を圧縮して信号強度
を減少させるので耳障りな金属音として聴こえることは
ない。その結果、音質はもっと温和なのに、音楽関係者
に言わせると「パンチの効いた」音になる。つまり、圧
縮は、ヘビー・メタルやバスギターの演奏者にとって、
特にクリッピング条件において従来技術のソリッドステ
ート電力増幅器より真空管式電力増幅器に優位性を与え
る音楽機能であると言える。
リッピングまで駆動されたときに発生する。通常、極端
なクリッピングまで駆動されたソリッドステート増幅器
は耳障りな奇数次高調波歪み（方形波）を発生する。こ
れと対照的に、真空管増幅器は信号を圧縮して信号強度
を減少させるので耳障りな金属音として聴こえることは
ない。その結果、音質はもっと温和なのに、音楽関係者
に言わせると「パンチの効いた」音になる。つまり、圧
縮は、ヘビー・メタルやバスギターの演奏者にとって、
特にクリッピング条件において従来技術のソリッドステ
ート電力増幅器より真空管式電力増幅器に優位性を与え
る音楽機能であると言える。
【０００３】以下ではクロスオーバー歪みの増大と呼ば
れる減少についての非技術的な説明を行う。この機能は
出力管のグリッドがカソードより正電位側に駆動される
場合にあらゆる真空管電力増幅器の設計で見られ、出力
管を単なる順方向バイアスの掛かった２極管にしてしま
うものである。
れる減少についての非技術的な説明を行う。この機能は
出力管のグリッドがカソードより正電位側に駆動される
場合にあらゆる真空管電力増幅器の設計で見られ、出力
管を単なる順方向バイアスの掛かった２極管にしてしま
うものである。
【０００４】一般的なプッシュプル構成では、２本のＢ
級バイアス真空管を使用し、各々のプッシュプル出力段
にある２極管が平均バイアスレベルを高信号レベルまで
増大させ、Ｂ急バイアス真空管を過剰バイアスにさせて
しまう。このような状況では出力信号に重大なクロスオ
ーバー歪みが発生することになり、信号のゼロ交差が大
幅に遅延する。
級バイアス真空管を使用し、各々のプッシュプル出力段
にある２極管が平均バイアスレベルを高信号レベルまで
増大させ、Ｂ急バイアス真空管を過剰バイアスにさせて
しまう。このような状況では出力信号に重大なクロスオ
ーバー歪みが発生することになり、信号のゼロ交差が大
幅に遅延する。
【０００５】代表的な多数の機種で使用されている一般
的な真空管電力増幅器１０を図１に図示した。典型的な
回路動作について説明しさらに過負荷条件（または真空
管圧縮条件）の説明を行う。
的な真空管電力増幅器１０を図１に図示した。典型的な
回路動作について説明しさらに過負荷条件（または真空
管圧縮条件）の説明を行う。
【０００６】図１では、入力信号が結合コンデンサ１１
を通って真空管１２（例えば１２ＡＸ７）のグリッドへ
結合している。真空管１２と真空管１４は残響性位相反
転回路の半分である。この回路では、図示したように真
空管１２と真空管１４のカソードが一括結線されてい
る。つまり真空管１２はカソード接地モードで動作し、
一方真空管１４は真空管１２の入力グリッドに対してグ
リッド接地として作動する。従って、真空管１２、１４
のプレートには大きさが等しいが位相の異なる信号が発
生する。位相反転回路の目的は２つの位相差信号を２本
のＢ級バイアスプッシュプル出力管１６と１８に供給す
ることである。
を通って真空管１２（例えば１２ＡＸ７）のグリッドへ
結合している。真空管１２と真空管１４は残響性位相反
転回路の半分である。この回路では、図示したように真
空管１２と真空管１４のカソードが一括結線されてい
る。つまり真空管１２はカソード接地モードで動作し、
一方真空管１４は真空管１２の入力グリッドに対してグ
リッド接地として作動する。従って、真空管１２、１４
のプレートには大きさが等しいが位相の異なる信号が発
生する。位相反転回路の目的は２つの位相差信号を２本
のＢ級バイアスプッシュプル出力管１６と１８に供給す
ることである。
【０００７】カソード抵抗２０は真空管１２、１４の各
々についてバイアス量を設定する。グリッド抵抗２２、
２４はそれぞれグリッドバイアス抵抗である。抵抗２６
はコモン・カソード抵抗である。抵抗２８は出力からの
帰還（フィードバック）を導入して全体としての歪みを
減少させるために使用する。真空管１４のグリッドは接
地へ（この例では低インピーダンス帰還点へ）、グリッ
ド接地の動作に必要なコンデンサ３０経由で結線してあ
る。負荷抵抗３２、３４はどちらも真空管１２、１４の
プレート負荷である。プレート信号は出力管１６、１８
へコンデンサ３６、３８を介して結合している。
々についてバイアス量を設定する。グリッド抵抗２２、
２４はそれぞれグリッドバイアス抵抗である。抵抗２６
はコモン・カソード抵抗である。抵抗２８は出力からの
帰還（フィードバック）を導入して全体としての歪みを
減少させるために使用する。真空管１４のグリッドは接
地へ（この例では低インピーダンス帰還点へ）、グリッ
ド接地の動作に必要なコンデンサ３０経由で結線してあ
る。負荷抵抗３２、３４はどちらも真空管１２、１４の
プレート負荷である。プレート信号は出力管１６、１８
へコンデンサ３６、３８を介して結合している。
【０００８】各々の出力管のグリッドは負のバイアス供
給源（例えば−５５Ｖ）へバイアス抵抗４０、４２を通
して接続する。−５５Ｖの電力供給源は本回路の外部で
生成されコンデンサ４４で十分に濾波する。信号レベル
が低いときに出力管１６、１８（６Ｌ６ＧＣなど）が最
小限のクロスオーバー歪みでＢ級動作するように掛ける
バイアスの最適値として負の５５Ｖを選択してある。
給源（例えば−５５Ｖ）へバイアス抵抗４０、４２を通
して接続する。−５５Ｖの電力供給源は本回路の外部で
生成されコンデンサ４４で十分に濾波する。信号レベル
が低いときに出力管１６、１８（６Ｌ６ＧＣなど）が最
小限のクロスオーバー歪みでＢ級動作するように掛ける
バイアスの最適値として負の５５Ｖを選択してある。
【０００９】回路の他の部分では、抵抗４６がフィード
バック抵抗、抵抗４８、５０が電源減結合抵抗、コンデ
ンサ５２、５４、５６はＢ＋電源回路内の各種電源用濾
波コンデンサである。最後に、トランス６０撥条のプッ
シュプル出力真空管用トランスで、この回路では４Ω、
８Ωの出力タップを有している。電力増幅器１０は適合
負荷に対して約５０ワットＲＭＳを供給する。
バック抵抗、抵抗４８、５０が電源減結合抵抗、コンデ
ンサ５２、５４、５６はＢ＋電源回路内の各種電源用濾
波コンデンサである。最後に、トランス６０撥条のプッ
シュプル出力真空管用トランスで、この回路では４Ω、
８Ωの出力タップを有している。電力増幅器１０は適合
負荷に対して約５０ワットＲＭＳを供給する。
【００１０】出力がクリッピングされるレベルより低い
（即ち、出力波形がきれいで歪みがない）全ての信号レ
ベルで、出力管１６、１８各々のグリッドに掛かる信号
レベルはピーク振幅５５Ｖ以下であり、出力管グリッド
の各々での平均直流バイアス電位はＤＣ−５５Ｖである
しかし、クリッピングおよびそれ以上のレベルでは、出
力管グリッド各々の信号レベルはピーク振幅時に５５Ｖ
以上となる。つまり、グリッドは正のピーク振幅時にカ
ソードに対して正電位側にバイアスされる。カソードに
対してグリッドが正電位側に駆動されると、出力管は順
方向バイアスの掛かった２極管でしかない。正のピーク
振幅がクリッピングされると、各々の出力管１６、１８
のグリッドに掛かる負の平均直流バイアス電圧レベルが
クリッピング値以上の過負荷入力値に比例して増加す
る。つまり、出力管１６、１８はＢ級動作を超えた過剰
バイアスになり、極端な出力クリッピング状態では顕著
なクロスオーバー歪みも一緒に生成される。結果的に、
過負荷状態では、真空管増幅器１０の出力信号はピーク
時にクリッピングされると言える。しかし、過負荷出力
波形の大部分がが重大なクロスオーバー歪み領域へ押し
込まれる、または圧縮されるので、出力波形は同じ状態
で動作する典型的なソリッドステート電力増幅器ほど
「汚く」ならない。ミュージシャンにとって、この用は
波形の方が本質的に音楽性に富み、過負荷動作のソリッ
ドステート増幅器より「透明感がある（即ち違和感が少
ない）」とされる。圧縮（つまりゼロ・クロスオーバー
付近の歪み）により、実際のピーク出力のクリッピング
が減少しソリッドステート増幅器に比べて大幅に耐入力
性が大きい。この現象が真空管電力増幅器の圧縮であ
る。
（即ち、出力波形がきれいで歪みがない）全ての信号レ
ベルで、出力管１６、１８各々のグリッドに掛かる信号
レベルはピーク振幅５５Ｖ以下であり、出力管グリッド
の各々での平均直流バイアス電位はＤＣ−５５Ｖである
しかし、クリッピングおよびそれ以上のレベルでは、出
力管グリッド各々の信号レベルはピーク振幅時に５５Ｖ
以上となる。つまり、グリッドは正のピーク振幅時にカ
ソードに対して正電位側にバイアスされる。カソードに
対してグリッドが正電位側に駆動されると、出力管は順
方向バイアスの掛かった２極管でしかない。正のピーク
振幅がクリッピングされると、各々の出力管１６、１８
のグリッドに掛かる負の平均直流バイアス電圧レベルが
クリッピング値以上の過負荷入力値に比例して増加す
る。つまり、出力管１６、１８はＢ級動作を超えた過剰
バイアスになり、極端な出力クリッピング状態では顕著
なクロスオーバー歪みも一緒に生成される。結果的に、
過負荷状態では、真空管増幅器１０の出力信号はピーク
時にクリッピングされると言える。しかし、過負荷出力
波形の大部分がが重大なクロスオーバー歪み領域へ押し
込まれる、または圧縮されるので、出力波形は同じ状態
で動作する典型的なソリッドステート電力増幅器ほど
「汚く」ならない。ミュージシャンにとって、この用は
波形の方が本質的に音楽性に富み、過負荷動作のソリッ
ドステート増幅器より「透明感がある（即ち違和感が少
ない）」とされる。圧縮（つまりゼロ・クロスオーバー
付近の歪み）により、実際のピーク出力のクリッピング
が減少しソリッドステート増幅器に比べて大幅に耐入力
性が大きい。この現象が真空管電力増幅器の圧縮であ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は出力真空管の
グリッドに流れる電流に起因する高入力信号レベルでの
過剰バイアスを掛けたＢ級プッシュプル真空管増幅器に
見られる圧縮を再現してクロスオーバー歪みを有する所
望の出力クリッピング特性が得られるソリッドステート
増幅器に掛かる。
グリッドに流れる電流に起因する高入力信号レベルでの
過剰バイアスを掛けたＢ級プッシュプル真空管増幅器に
見られる圧縮を再現してクロスオーバー歪みを有する所
望の出力クリッピング特性が得られるソリッドステート
増幅器に掛かる。
【００１２】
【発明を解決するための手段】本発明は少なくとも１対
のＢ級接続したソリッドステート装置を有する。各々の
装置は入力回路と出力回路を有する。出力回路はミキシ
ング用に接続する。それぞれの対になたソリッドステー
ト装置の入力回路内にあるバイアス手段は入力回路と各
々の装置の出力回路でクリッピングレベルのオフセット
を生成する。入力回路と出力回路にあるクリッピング手
段はソリッドステート装置各々の入力回路でのオフセッ
トおよび出力回路のオフセットをクリッピングする。充
電手段は入力信号が前記入力クリッピング手段より大き
い場合に入力回路内のオフセットに過剰バイアスを掛
け、前記過剰バイアスを掛けることにより真空管増幅器
につきものの望ましい圧縮を再現するためのクロスオー
バー歪みを発生する。
のＢ級接続したソリッドステート装置を有する。各々の
装置は入力回路と出力回路を有する。出力回路はミキシ
ング用に接続する。それぞれの対になたソリッドステー
ト装置の入力回路内にあるバイアス手段は入力回路と各
々の装置の出力回路でクリッピングレベルのオフセット
を生成する。入力回路と出力回路にあるクリッピング手
段はソリッドステート装置各々の入力回路でのオフセッ
トおよび出力回路のオフセットをクリッピングする。充
電手段は入力信号が前記入力クリッピング手段より大き
い場合に入力回路内のオフセットに過剰バイアスを掛
け、前記過剰バイアスを掛けることにより真空管増幅器
につきものの望ましい圧縮を再現するためのクロスオー
バー歪みを発生する。
【００１３】
【実施例】本発明のソリッドステート・エミュレータ(e
mulator)１００を図２に図示する。入力信号は結合コン
デンサ１０４を介して演算増幅器（ＯＰ ＡＭＰ）１０
２へ結合し抵抗１０６が接地に対する基準電位を提供す
る。演算増幅器１０２の出力は、Ｂ級バイアスを掛けプ
ッシュプル接続したエミュレータの演算増幅器１１０Ｕ
と１１０Ｌを有する上半分と下半分の回路Ｕ、Ｌを駆動
する。各々のオペアンプ回路１１０Ｕ、１１０Ｌは図１
に図示したプッシュプル真空管出力増幅器の出力管１
６、１８の一方を模した単位利得段である。オペアンプ
・エミュレータ回路１１０Ｕ、１１０Ｌは本明細書で後
述するようにダイオードの接続方向を除いて同一のもの
である。よって参照番号とＵ、Ｌの指定は必要な場合の
み用いることにする。上半分の回路Ｕについて以下で説
明した後、下半分の回路Ｌとの差の説明を行う。
mulator)１００を図２に図示する。入力信号は結合コン
デンサ１０４を介して演算増幅器（ＯＰ ＡＭＰ）１０
２へ結合し抵抗１０６が接地に対する基準電位を提供す
る。演算増幅器１０２の出力は、Ｂ級バイアスを掛けプ
ッシュプル接続したエミュレータの演算増幅器１１０Ｕ
と１１０Ｌを有する上半分と下半分の回路Ｕ、Ｌを駆動
する。各々のオペアンプ回路１１０Ｕ、１１０Ｌは図１
に図示したプッシュプル真空管出力増幅器の出力管１
６、１８の一方を模した単位利得段である。オペアンプ
・エミュレータ回路１１０Ｕ、１１０Ｌは本明細書で後
述するようにダイオードの接続方向を除いて同一のもの
である。よって参照番号とＵ、Ｌの指定は必要な場合の
み用いることにする。上半分の回路Ｕについて以下で説
明した後、下半分の回路Ｌとの差の説明を行う。
【００１４】上半分の回路Ｕでは、増幅器１０２の出力
が抵抗１１２とコンデンサ１１４を介して増幅器１１０
へ結合する。ダイオード１１６は増幅器１１０の入力か
ら接地へ結線する。抵抗１１８は接地したダイオード１
２０と抵抗１２２の並列回路と−１５Ｖの電圧供給源と
直列の抵抗１２４を有する上側のバイアス回路１１９に
結合する。増幅器１１０の出力は抵抗１２８を介してダ
イオード１２６に印加する。ダイオード１２６に掛かる
信号（即ち、上半分の回路Ｕの出力）は抵抗１３０Ｕ、
１３０Ｌを介して下半分の回路Ｌからの信号と混合す
る。混合出力はフィードバック抵抗１３４と、コンデン
サ１３６およびこれと直列の抵抗１３８を有する接地回
路と、出力結合コンデンサ１４０を有する非反転利得段
を構成する出力増幅器１３２で増幅される。より大きな
オフセット電圧を提供するため、ダイオード１２０、１
２６は直列接続した多数のダイオードとしても良い（図
示していない）。
が抵抗１１２とコンデンサ１１４を介して増幅器１１０
へ結合する。ダイオード１１６は増幅器１１０の入力か
ら接地へ結線する。抵抗１１８は接地したダイオード１
２０と抵抗１２２の並列回路と−１５Ｖの電圧供給源と
直列の抵抗１２４を有する上側のバイアス回路１１９に
結合する。増幅器１１０の出力は抵抗１２８を介してダ
イオード１２６に印加する。ダイオード１２６に掛かる
信号（即ち、上半分の回路Ｕの出力）は抵抗１３０Ｕ、
１３０Ｌを介して下半分の回路Ｌからの信号と混合す
る。混合出力はフィードバック抵抗１３４と、コンデン
サ１３６およびこれと直列の抵抗１３８を有する接地回
路と、出力結合コンデンサ１４０を有する非反転利得段
を構成する出力増幅器１３２で増幅される。より大きな
オフセット電圧を提供するため、ダイオード１２０、１
２６は直列接続した多数のダイオードとしても良い（図
示していない）。
【００１５】例として図示した実施例においては上側バ
イアス回路１１９がダイオード１２０のカソードで−
０．６Ｖを発生し、このバイアスを抵抗１１８経由で増
幅器１１０の入力に印加している。−０．６Ｖの入力バ
イアスは遠志量だけ増幅器１１の出力をオフセットす
る。さらに、このオフセット量が抵抗１２８を介してダ
イオード１２６に印加される。つまり、出力ダイオード
１２６は無信号時にわずかに順方向に導通するようにバ
イアスが掛かっている。下側のエミュレータ回路Ｌはダ
イオード１１６Ｌ、１２０Ｌ、１２６Ｌの方向以外は上
半分の回路と同一であり、これらのダイオードは上半分
のダイオード１１６Ｕ、１２０Ｕ、１２６Ｕとは逆向き
または相補的である。他の全ての素子は同一である。
イアス回路１１９がダイオード１２０のカソードで−
０．６Ｖを発生し、このバイアスを抵抗１１８経由で増
幅器１１０の入力に印加している。−０．６Ｖの入力バ
イアスは遠志量だけ増幅器１１の出力をオフセットす
る。さらに、このオフセット量が抵抗１２８を介してダ
イオード１２６に印加される。つまり、出力ダイオード
１２６は無信号時にわずかに順方向に導通するようにバ
イアスが掛かっている。下側のエミュレータ回路Ｌはダ
イオード１１６Ｌ、１２０Ｌ、１２６Ｌの方向以外は上
半分の回路と同一であり、これらのダイオードは上半分
のダイオード１１６Ｕ、１２０Ｕ、１２６Ｕとは逆向き
または相補的である。他の全ての素子は同一である。
【００１６】低レベル入力信号、例えばピーク値１Ｖの
正弦波、が上側の回路Ｕで抵抗１１２とコンデンサ１１
４を介して増幅器１１０Ｕの入力回路に結合している。
入力は−０．６Ｖオフセットしている。印加される信号
は負電位側ピーク値が−１．６Ｖ、正電位側ピーク値が
＋０．４Ｖである。ダイオード１１６のカソードは接地
してあり、負のピーク振幅時には逆バイアスが掛かり、
正のピーク振幅時には順バイアスが掛かる。しかしダイ
オード１１６はピーク振幅が＋０．４Ｖしかなくダイオ
ードが＋０．６Ｖから導通し始めるので順方向に導通し
ない。同じ信号振幅が増幅器１１０の出力でも発生する
が、これは単位利得を有するためである。出力信号は出
力回路内のダイオード１２６へ印加され、該ダイオード
はすでに述べたように無信号時にわずかに順方向へバイ
アスが掛けられているので、ダイオード１２６は負電圧
側の振幅にたいして順バイアスのため振幅をクリッピン
グし、また０．６Ｖの順バイアスのため正電圧側の振幅
を通過させることができ、実際には最終的に逆バイアス
が掛かる。得られた波形は図３（Ａ）の曲線ＩＵで示
す。この波形は正電位方向にはきれいな半正弦波で、負
電位方向にはクリッピングされた半正弦波となってい
る。
正弦波、が上側の回路Ｕで抵抗１１２とコンデンサ１１
４を介して増幅器１１０Ｕの入力回路に結合している。
入力は−０．６Ｖオフセットしている。印加される信号
は負電位側ピーク値が−１．６Ｖ、正電位側ピーク値が
＋０．４Ｖである。ダイオード１１６のカソードは接地
してあり、負のピーク振幅時には逆バイアスが掛かり、
正のピーク振幅時には順バイアスが掛かる。しかしダイ
オード１１６はピーク振幅が＋０．４Ｖしかなくダイオ
ードが＋０．６Ｖから導通し始めるので順方向に導通し
ない。同じ信号振幅が増幅器１１０の出力でも発生する
が、これは単位利得を有するためである。出力信号は出
力回路内のダイオード１２６へ印加され、該ダイオード
はすでに述べたように無信号時にわずかに順方向へバイ
アスが掛けられているので、ダイオード１２６は負電圧
側の振幅にたいして順バイアスのため振幅をクリッピン
グし、また０．６Ｖの順バイアスのため正電圧側の振幅
を通過させることができ、実際には最終的に逆バイアス
が掛かる。得られた波形は図３（Ａ）の曲線ＩＵで示
す。この波形は正電位方向にはきれいな半正弦波で、負
電位方向にはクリッピングされた半正弦波となってい
る。
【００１７】下側の増幅器１１０Ｌを使用する下半分の
エミュレータ回路Ｌは全てのダイオードの向きが逆であ
ることと、ダイオード１２０Ｌ、抵抗１１８Ｌ、１２２
Ｌ、１２４Ｌからなる下側のバイアス回路１１９Ｌが下
側ダイオード１２６Ｌのアノード側で＋０．６Ｖ（０．
６Ｖはダイオードの通常の順方向電圧降下点である）を
発生していることを除けば、全く同一である。下側の回
路Ｌでは、抵抗１１８Ｌを介して下側の増幅器１１０Ｌ
の入力へバイアスが印加されている。この＋０．６Ｖの
入力バイアスも同じ量だけ増幅器１１０Ｌの出力をオフ
セットさせる。さらに、このオフセットが抵抗１２８を
介してダイオード１２６に印加される。つまり、ダイオ
ード１２６は無信号時にわずかに順方向導通状態にバイ
アスが掛けられている。下側のエミュレータ回路Ｌに印
加されるピーク値１Ｖの正弦波は上半分のエミュレータ
回路Ｕに対向する。その結果、きれいな半正弦波が負電
位の方向に生成され、正電位方向にはクリッピングされ
た半正弦波が生成される。この波形は図３（Ａ）で曲線
ＩＬとして図示してある。２つのエミュレートした波形
ＩＬとＩＵは接点１３１で混合され、図３（Ｃ）に図示
したような比較的きれいな正弦波を生成する。これらの
波形をどのように混合するかを理解できるように図３
（Ｂ）にはＩＬとＩＵを重ね合わせて図示してある。
エミュレータ回路Ｌは全てのダイオードの向きが逆であ
ることと、ダイオード１２０Ｌ、抵抗１１８Ｌ、１２２
Ｌ、１２４Ｌからなる下側のバイアス回路１１９Ｌが下
側ダイオード１２６Ｌのアノード側で＋０．６Ｖ（０．
６Ｖはダイオードの通常の順方向電圧降下点である）を
発生していることを除けば、全く同一である。下側の回
路Ｌでは、抵抗１１８Ｌを介して下側の増幅器１１０Ｌ
の入力へバイアスが印加されている。この＋０．６Ｖの
入力バイアスも同じ量だけ増幅器１１０Ｌの出力をオフ
セットさせる。さらに、このオフセットが抵抗１２８を
介してダイオード１２６に印加される。つまり、ダイオ
ード１２６は無信号時にわずかに順方向導通状態にバイ
アスが掛けられている。下側のエミュレータ回路Ｌに印
加されるピーク値１Ｖの正弦波は上半分のエミュレータ
回路Ｕに対向する。その結果、きれいな半正弦波が負電
位の方向に生成され、正電位方向にはクリッピングされ
た半正弦波が生成される。この波形は図３（Ａ）で曲線
ＩＬとして図示してある。２つのエミュレートした波形
ＩＬとＩＵは接点１３１で混合され、図３（Ｃ）に図示
したような比較的きれいな正弦波を生成する。これらの
波形をどのように混合するかを理解できるように図３
（Ｂ）にはＩＬとＩＵを重ね合わせて図示してある。
【００１８】上側の回路Ｕでの高レベル信号たとえばピ
ーク値３Ｖの正弦波では、入力信号は抵抗１１２とコン
デンサ１１４を経由して上側の増幅器１１０の入力へ結
合される。入力はＤＣ−０．６Ｖオフセットしている。
ダイオード１１６が存在しない場合、印加された信号は
−３．６Ｖの負のピーク値と＋２．４Ｖの正のピーク値
を有することになる。しかしダイオード１１６がありこ
れのカソードが接地してあるので、ダイオードは負のピ
ーク振幅で逆バイアスが掛かり、正のピーク振幅で順バ
イアスが掛かる。そのため、順方向ではピーク振幅が＋
０．６Ｖより大きいためダイオード１１６が導通する。
よってダイオード１１６はピーク振幅を＋０．６Ｖに制
限し正電位側の波形をいくらかクリッピングする。コン
デンサ１１４が負電位側に荷電してピーク３Ｖの正弦波
が正電位側ピーク値＋０．６Ｖ、負電位側ピーク値約−
４．６Ｖとして通過させることができる。この状態で、
平均バイアスは−０．６ＶではなくＤＣ−１．６Ｖであ
る。従って上半分のエミュレータ回路Ｕはこれらの信号
条件で過剰バイアスとなる。
ーク値３Ｖの正弦波では、入力信号は抵抗１１２とコン
デンサ１１４を経由して上側の増幅器１１０の入力へ結
合される。入力はＤＣ−０．６Ｖオフセットしている。
ダイオード１１６が存在しない場合、印加された信号は
−３．６Ｖの負のピーク値と＋２．４Ｖの正のピーク値
を有することになる。しかしダイオード１１６がありこ
れのカソードが接地してあるので、ダイオードは負のピ
ーク振幅で逆バイアスが掛かり、正のピーク振幅で順バ
イアスが掛かる。そのため、順方向ではピーク振幅が＋
０．６Ｖより大きいためダイオード１１６が導通する。
よってダイオード１１６はピーク振幅を＋０．６Ｖに制
限し正電位側の波形をいくらかクリッピングする。コン
デンサ１１４が負電位側に荷電してピーク３Ｖの正弦波
が正電位側ピーク値＋０．６Ｖ、負電位側ピーク値約−
４．６Ｖとして通過させることができる。この状態で、
平均バイアスは−０．６ＶではなくＤＣ−１．６Ｖであ
る。従って上半分のエミュレータ回路Ｕはこれらの信号
条件で過剰バイアスとなる。
【００１９】前述したように、入力として同じ信号振幅
が増幅器１１０の出力に発生するが、これは増幅器が単
位利得段であるためである。この信号は出力ダイオード
１２６に印加されるが、該ダイオードは過剰バイアスの
ためゼロ交差で大量の順方向導通状態にバイアスを掛け
てある。そのためダイオード１２６で負の振幅はクリッ
ピングされ（この振幅に対しては順方向バイアスとなる
ため）、過剰バイアスとなる正電位側振幅のその部分を
クリッピングする。ダイオード１２６は順方向に０．６
Ｖ以下のバイアスが掛かり最終的に逆バイアスが掛けら
れるため、残りの正電位側振幅を通過させる。得られた
信号は非対称で、正電位側振幅に比べ負電位側振幅で多
くの時間を消費している。この波形は曲線IIＵとして図
３（Ｄ）に図示してある。この信号は正電位の方向に部
分的にクリッピングされた半正弦波と負電位の方向に完
全にクリッピングされた半正弦波で、非対称性が顕著で
ある。
が増幅器１１０の出力に発生するが、これは増幅器が単
位利得段であるためである。この信号は出力ダイオード
１２６に印加されるが、該ダイオードは過剰バイアスの
ためゼロ交差で大量の順方向導通状態にバイアスを掛け
てある。そのためダイオード１２６で負の振幅はクリッ
ピングされ（この振幅に対しては順方向バイアスとなる
ため）、過剰バイアスとなる正電位側振幅のその部分を
クリッピングする。ダイオード１２６は順方向に０．６
Ｖ以下のバイアスが掛かり最終的に逆バイアスが掛けら
れるため、残りの正電位側振幅を通過させる。得られた
信号は非対称で、正電位側振幅に比べ負電位側振幅で多
くの時間を消費している。この波形は曲線IIＵとして図
３（Ｄ）に図示してある。この信号は正電位の方向に部
分的にクリッピングされた半正弦波と負電位の方向に完
全にクリッピングされた半正弦波で、非対称性が顕著で
ある。
【００２０】下半分のエミュレータ回路Ｌは下側の増幅
器１１０を使用しており、全てのダイオードが逆方向で
ある点を除き同一である。つまり、下半分のエミュレー
タ回路Ｌに印加するピーク値３Ｖの正弦波が上半分の回
路と対向していることは明らかであろう。非対称性が顕
著で、負電位の方向に部分的にクリッピングされた半正
弦波と正電位の方向に完全にクリッピングされた半正弦
波が得られる。この波形は曲線IIＬとして図３（Ｄ）に
図示してある。これら２つのエミュレートした波形を接
点１３１で混合すると、図３（Ｆ）に図示したように相
当なクロスオーバー歪みを有するクリッピング正弦波が
発生する。これらの波形をどのように混合するかが理解
できるように、図３（Ｅ）に信号IIＵとIIＬを重ね合わ
せて図示してある。
器１１０を使用しており、全てのダイオードが逆方向で
ある点を除き同一である。つまり、下半分のエミュレー
タ回路Ｌに印加するピーク値３Ｖの正弦波が上半分の回
路と対向していることは明らかであろう。非対称性が顕
著で、負電位の方向に部分的にクリッピングされた半正
弦波と正電位の方向に完全にクリッピングされた半正弦
波が得られる。この波形は曲線IIＬとして図３（Ｄ）に
図示してある。これら２つのエミュレートした波形を接
点１３１で混合すると、図３（Ｆ）に図示したように相
当なクロスオーバー歪みを有するクリッピング正弦波が
発生する。これらの波形をどのように混合するかが理解
できるように、図３（Ｅ）に信号IIＵとIIＬを重ね合わ
せて図示してある。
【００２１】同じ機能を事項するまたは同様に機能する
図１と図２の回路の部材を指摘するのが有用であろう。 １．抵抗３２、３４（真空管）と抵抗１１２Ｕ、１１２
Ｌ（ソリッドステート）はクリッピング機能の供給抵抗
である。 ２．３６、２８（真空管）と１１４Ｕ、１１４Ｌ（ソリ
ッドステート）は過剰バイアスへ充電する結合コンデン
サである。 ３．４０、４２（真空管）と１１８Ｌ、１１８Ｕ（ソリ
ッドステート）はバイアス供給抵抗である。 ４．１６のグリッド、１８のグリッド（真空管）とダイ
オード１１６Ｕ、１１６Ｌ（ソリッドステート）は入力
クリッピング機構を提供する。 ５．プッシュプル回路の１６、１８（真空管）とダイオ
ード１２６Ｌ、１２６Ｕ（ソリッドステート）は以下に
示すように対応する。真空管増幅器では、各々の出力真
空管が一方の極性の信号振幅を出力へ供給する。ソリッ
ドステート増幅器では、ダイオードが不要な極性の出力
振幅を除去する。真空管増幅器では、入力信号は２つの
位相差信号に分割されて出力トランス経由でプッシュプ
ル構成の同一出力真空管を駆動する。ソリッドステート
増幅器では、同じ入力信号が極性が逆の２系統のエミュ
レータに印加され出力信号が加算される。
図１と図２の回路の部材を指摘するのが有用であろう。 １．抵抗３２、３４（真空管）と抵抗１１２Ｕ、１１２
Ｌ（ソリッドステート）はクリッピング機能の供給抵抗
である。 ２．３６、２８（真空管）と１１４Ｕ、１１４Ｌ（ソリ
ッドステート）は過剰バイアスへ充電する結合コンデン
サである。 ３．４０、４２（真空管）と１１８Ｌ、１１８Ｕ（ソリ
ッドステート）はバイアス供給抵抗である。 ４．１６のグリッド、１８のグリッド（真空管）とダイ
オード１１６Ｕ、１１６Ｌ（ソリッドステート）は入力
クリッピング機構を提供する。 ５．プッシュプル回路の１６、１８（真空管）とダイオ
ード１２６Ｌ、１２６Ｕ（ソリッドステート）は以下に
示すように対応する。真空管増幅器では、各々の出力真
空管が一方の極性の信号振幅を出力へ供給する。ソリッ
ドステート増幅器では、ダイオードが不要な極性の出力
振幅を除去する。真空管増幅器では、入力信号は２つの
位相差信号に分割されて出力トランス経由でプッシュプ
ル構成の同一出力真空管を駆動する。ソリッドステート
増幅器では、同じ入力信号が極性が逆の２系統のエミュ
レータに印加され出力信号が加算される。
【００２２】最後に、真空管圧縮はどの程度早く圧縮が
発生し停止するまでどの程度の時間が掛かるかを表わす
ある程度の立ち上がりと減衰を有する。ソリッドステー
ト・エミュレータ１００も同様に機能する。さらに、入
力波形によっては、真空管増幅器で各々の信号の半周期
あたりで異なる過剰バイアス条件が発生する。同様に、
ソリッドステート・エミュレータ１２０も同様の方法で
過剰バイアスを掛けることができる。
発生し停止するまでどの程度の時間が掛かるかを表わす
ある程度の立ち上がりと減衰を有する。ソリッドステー
ト・エミュレータ１００も同様に機能する。さらに、入
力波形によっては、真空管増幅器で各々の信号の半周期
あたりで異なる過剰バイアス条件が発生する。同様に、
ソリッドステート・エミュレータ１２０も同様の方法で
過剰バイアスを掛けることができる。
【００２３】現時点において本発明の好適実施例と考え
られることについて説明したが、本発明を逸脱すること
なく各種の変化および変更を成し得ることと、これらの
変化および変更が本発明の趣旨と範囲に入るものとして
添付の請求の範囲で包括することを意図していることは
当業者には明らかであろう。
られることについて説明したが、本発明を逸脱すること
なく各種の変化および変更を成し得ることと、これらの
変化および変更が本発明の趣旨と範囲に入るものとして
添付の請求の範囲で包括することを意図していることは
当業者には明らかであろう。
【図１】周知のＢ級真空管増幅器の回路図である。
【図２】本発明による真空管圧縮を再現するソリッドス
テート増幅器の回路図である。
テート増幅器の回路図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の真空管増幅器の圧縮
再現を示す波形図である。
再現を示す波形図である。
Ｕ、Ｌ ソリッドステート装置 １０２ 入力増幅手段（演算増幅器） １１０Ｕ、１１０Ｌ 演算増幅器 １１２Ｕ、１１２Ｌ 充電手段（抵抗） １１４Ｕ、１１４Ｌ 充電手段（コンデンサ） １１６Ｕ、１１６Ｌ クリッピング手段（ダイオー
ド） １１８Ｕ、１１８Ｌ バイアス手段（抵抗） １２６Ｕ、１２６Ｌ バイアス手段（ダイオード） １３２ 出力増幅手段（出力増幅器）
ド） １１８Ｕ、１１８Ｌ バイアス手段（抵抗） １２６Ｕ、１２６Ｌ バイアス手段（ダイオード） １３２ 出力増幅手段（出力増幅器）
Claims (10)
- 【請求項１】 出力真空管のグリッドに流れる電流によ
り大入力信号レベルで過剰バイアスの掛かったＢ級プッ
シュプル真空管増幅器に付随する圧縮をエミュレートし
てクロスオーバー歪みを有する所望の出力クリッピング
特性が得られるようにするためのソリッドステート増幅
器であって、 各々が入力回路と出力回路を有する少なくとも一対のＢ
級接続したソリッドステート装置で前記出力回路と前記
少なくとも一対が混合用に接続してあることと、 各々の装置の前記入力回路と前記出力回路でクリッピン
グレベル・オフセットを生成するため前記対になったソ
リッドステート装置の前記入力回路内のバイアス手段
と、 各々のソリッドステート装置の前記出力回路で前記入力
回路におけるオフセットと前記出力回路におけるオフセ
ットを各々クリッピングする前記入力回路と前記出力回
路内のクリッピング手段と、 前記入力信号が前記入力クリッピング手段より大きい場
合には前記入力回路内のオフセットに過剰バイアスを掛
けるため充電手段であって、前記過剰バイアスがクロス
オーバー歪みを発生させて真空管増幅器に付随する所望
の圧縮をエミュレートできるようにすること、を有する
ソリッドステート増幅器。 - 【請求項２】 前記一対のソリッドステート装置の入力
回路内の前記ダイオードバイアス手段が相補型ダイオー
ドを有することを特徴とする請求項１記載のソリッドス
テート増幅器。 - 【請求項３】 各々のソリッドステート装置の前記入力
回路内の前記バイアス手段が前記入力回路に結合したダ
イオードと抵抗からなるネットワーク回路を有すること
を特徴とする請求項１記載のソリッドステート増幅器。 - 【請求項４】 前記入力回路と前記出力回路の前記クリ
ッピング手段が相補的に接続したダイオードを有するこ
とを特徴とする請求項１記載のソリッドステート増幅
器。 - 【請求項５】 前記ソリッドステート装置が演算増幅器
を有することを特徴とする請求項１記載のソリッドステ
ート増幅器。 - 【請求項６】 前記充電手段が各々のソリッドステート
装置の前記入力回路内に抵抗とコンデンサからなるネッ
トワーク回路を有することを特徴とする請求項１記載の
ソリッドステート増幅器。 - 【請求項７】 各々のソリッドステート増幅器の前記入
力回路へ共通に結合した入力増幅器手段をさらに有する
請求項１記載のソリッドステート増幅器。 - 【請求項８】 前記出力回路の混合出力を受信するため
に共通に結合した出力増幅器手段をさらに有する請求項
１記載のソリッドステート増幅器。 - 【請求項９】 前記入力におけるオフセットが少なくと
も１つのダイオードの電圧降下に等しく、前記出力回路
におけるオフセットが前記少なくとも１つのダイオード
の電圧降下に等しいことを特徴とする請求項１記載のソ
リッドステート増幅器。 - 【請求項１０】 各々のソリッドステート装置の利得が
均一であることを特徴とする請求項１記載のソリッドス
テート増幅器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/182493 | 1994-01-18 | ||
| US8/182493 | 1994-01-18 | ||
| US08/182,493 US5524055A (en) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | Solid state circuit for emulating tube compression effect |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263974A true JPH07263974A (ja) | 1995-10-13 |
| JP2614988B2 JP2614988B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=22668717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7005976A Expired - Fee Related JP2614988B2 (ja) | 1994-01-18 | 1995-01-18 | ソリッドステート真空管圧縮回路 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5524055A (ja) |
| EP (1) | EP0663720B1 (ja) |
| JP (1) | JP2614988B2 (ja) |
| KR (1) | KR0155053B1 (ja) |
| CN (1) | CN1050718C (ja) |
| BR (1) | BR9500240A (ja) |
| CA (1) | CA2139714C (ja) |
| DE (1) | DE69522017T2 (ja) |
| SG (1) | SG42304A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020043506A (ja) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 住友電気工業株式会社 | 周波数逓倍器 |
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| SE511959C2 (sv) * | 1997-04-21 | 1999-12-20 | Ericsson Telefon Ab L M | Effektförstärkarkrets och metod för att styra en transistors temperatur i en effektförstärkarkrets |
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| IT202100000065A1 (it) | 2021-01-04 | 2022-07-04 | TONE SPRING Srl | Distorsore per chitarra |
| WO2024116215A1 (en) | 2022-11-30 | 2024-06-06 | Tone Spring | Amplifier for musical instruments |
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