秋月 東芝TA8207Kステレオオーディオアンプキット
製作マニュアル
TA8207Kデーターシート(TOSHIBA)
TA8207Kデーターシート(UNISONIC TECHNOLOGIES CO.,LTD)

オープン利得が無限大なら電圧利得は下記の式で示される

データーシートによるとクローズドループ時の電圧利得は40dB以上としないと発振すると記載されている。

電圧利得40dBのRfは下式で算定できる。

E6系の抵抗での電圧利得は下記のとおりとなる。

Rf	Av	Av dB
0Ω	668	56.5
10Ω	546	54.7
15Ω	501	54.0
22Ω	449	53,0
33Ω	386	51.7
47Ω	327	50.3
68Ω	266	48.5
100Ω	208	46.4
150Ω	155	43.8
220Ω	114	41.1

モデリングする回路

下図の回路をモデリングする。ICピン番号とノード番号は同一とした。

目的

利得を40dB以下にした場合や反転アンプ等にした場合の周波数特性を解析するためにモデリングする。AC解析用に作成する。

ポール

オープンループおよびクローズドループの実測よりTA8207Kの内部に1つのポール(LPF)が存在すると仮定する。510Hz

ブートストラップコンデンサの接続の有無及び容量の違いにほとんど周波数特性の違いがみられないことからモデルでは考慮しない。

ブートストラップコンデンサの有無によりオープンループゲインが変わらない。
ブーストラップコンデンサがない場合の出力電圧は電源電圧(VCC)-1.35Vでクリッピングする。ブートストラップコンデンサを接続するとほぼVCCまで出力することができる。
ブートストラップの接続位置(TA8207Kのピン4）ではVCC-0.6V程度の直流電位となっている。ブートストラップコンデンサを接続することにより電源電圧/2分の電圧が加算されるため電源電圧よりピン4は高い電圧となる。

ちなみにGNDまでは出力できず、0.6Vほど残る。したがってブートストラップコンデンサを接続した場合のピン2の出力電圧の範囲は、0.6～VCCである。接続しない場合は、0.6～VCC-1.35Vである。

バイアス回路に接続されるコンデンサ(TA8207Kのピン4に接続するコンデンサを示す)により低域の周波数特性に変化が見られることからHPFする。
なお、ピン4で入力信号と関連した波形が観測される。バイアスコンデンサが47μFの時、出力信号の667分の1出力と同相の信号が発生している。容量を増やすと発生電圧が減る。クロストロークの要因の1つとなっているのであろう。

シミュレーション結果

シュミレーションで得られた結果は下図のとおりである。

シミュレーションファイル

* TA8207K AC Model

.ac dec 20 1 10MEG
*.tran 1ns 1.5ms

vs      60              0       ac      1V sin(0V 1.41V 1k)



ri1     6               0       0.1
cb      59              5       47uF
rf1     60              59      100
rf2     59              2       20k

cl      2               0       0.1uF
co      2               20      1000uF
rl      20              0       8


*TA8207K model

r11     6               0       30k
r12     5               58      45
r13     2               58      30k

e2      57 0 6  58      23000

* HPF Bias

c2      57              56      47uF
r21     57              56      200
r2      56              0       100

e3      55 0 56 0       1

* LPF

r4      55              52      24k
c4      52              0       13000pF

* Power Stage

e5      50 0 52 0       1
ro      50              2       2

.probe
.end

パワーアンプICに帰還抵抗が内蔵されておりゲインが下げられないので入力側で絞らざる得ないため使いづらい。外部に帰還抵抗を追加して利得を減らした場合をシミュレーションしてみた。

低ゲイン化の考え方は、低ゲイン化(非反転アンプ)を参照してください。

Rfを1k,4.7k,10k,22kでシミュレーションを行った。
9.682dB,19.570dB,24.375dB,28.590dB
1k,4.7k,10kでピークが見られるため位相補正が必要となる。

パワーアンプICに帰還抵抗が内蔵されておりゲインが下げられないので入力側で絞らざる得ないため使いづらい。外部に帰還抵抗を追加して利得を減らした場合をシミュレーションしてみた。

低ゲイン化の考え方は、低ゲイン化(反転アンプ)を参照してください。