トランジスタアンプのインピーダンスマッチング

質問

トランジスタの勉強をしているものです。
トランジスタアンプでプッシュプルで８オーム、0.5W負荷（スピーカー）の回路があります。
出力が小さいので、出力からもう一つトランジスターアンプをかまして出力を上げたいのですが、インピーダンスマッチングどうすればよいでしょうか。
１、そのままつなぐ
２、トランスを入れる（入手が困難？）
３、抵抗１Kくらいを直列に入れる
詳しい方よろしくお願いします。

回答No.2

inara1 · ベストアンサー

スピーカ駆動用のアンプならオーディオ帯域なので、インピーダンスマッチングは考えなくていいです。８オーム・0.5W負荷の回路の出力に、もう一つトランジスターアンプをそのままつないで構いません。そのとき、８オーム・0.5W負荷の回路の出力とGND間に10Ω程度のダミー抵抗を入れたほうがいいです。

アンプの入力インピーダンスは10kΩ～100kΩの範囲だと思いますが、入力インピーダンスというのは入力端子とGND間のインピーダンス（交流抵抗）のことです。入力インピーダンスと同じ抵抗をかますと、この抵抗と入力インピーダンスで信号が分圧されるので、もう一つトランジスターアンプの入力信号強度は、８オーム・0.5W負荷の回路の出力信号強度の半分になってしまいます。抵抗をかまさなければ（直結すれば）信号が分圧されないので、「８オーム・0.5W負荷の回路の出力＝もう一つトランジスターアンプの入力」になります。

８オーム・0.5W負荷の回路の出力とGND間にダミー抵抗を入れるのは、ダミー抵抗がないと、８オーム・0.5W負荷の回路の動作が不安定になる（回路が発振したりする）可能性があるからです。また、ダミー抵抗がないと、電源投入時に「ボコ」というポップ音が大きく出る可能性があります。ダミー抵抗の許容電力は1W以上のもの（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-03991/）にしてください。

お礼

回答ありがとうございます。
ダミー入れないと回路が不安定になりますか？
なんででしょう。
いつもだったらまあそうかですむのですが、今回理詰めでやらないといけないので
もしわかればお教え願いたく。

ひとつ私が勘違いしていたかもしれないのが、追加するアンプには最大電力を入力しなければならない
と思っていたところです。

しかしダミーの件とても参考になりました。

回答No.4

tadys

１．負荷に供給できる電力を最大にする為、
これが問題にならない理由
高周波では入力される信号の電力が少ない事が多くあります。
その場合、取り込む電力を出来るだけ大きくしないと内部で発生するノイズに負けてしまいS/Nが悪化します。

オーディオでは信号源から取り出せる電力が十分に大きいのでインピーダンスマッチングをしなくてもS/Nが悪くなる恐れはありません。
（MCカートリッジの様な特殊なものはありますけどね。）

インピーダンスがマッチングしている時の出力電圧は無負荷時の電圧の半分になりますが、オーディオアンプでそのように設計されているアンプはありません。
オーディオアンプでは、負荷時であっても電源電圧に近い電圧が出力されるように設計されています。
この方が、同じ電源電圧でより大きい電力をスピーカーに供給できるからです。
また、スピーカーにはｆ0という共振周波数が有ります。
この共振を抑えないと低域がこもった音になります。
共振を抑えるにはアンプの出力インピーダンスが低いほど良いのです。

２．伝送線路での反射を最少にする為、
反射が有ると周波数特性がフラットになりません。
伝送線路での反射が問題になるのは、線路の長さが使用する信号の波長のおよそ1/20～1/10よりも長い場合です。
オーディオの信号の最大周波数を100ｋＨｚとした場合でも、その波長は３ｋｍなので影響が顕著になるのは伝送線路の長さが150ｍを超えるような場合です。

ただし、マッチングが問題にならない場合でもケーブルのキャパシタンスはの影響はあります。
その為、ケーブルの長さが長くなると高域の信号レベルが低下します。
放送局や音楽ホールなどで使用するプロオーディオ用の機器ではケーブルの長さが長くなる事も有って、インピーダンスを600Ωとしてマッチングを行っています。

お礼

回答ありがとうございます。
半分分かって半分わからないような。
よく読んでみます。
昔、アマチュア無線でやっていた２mのマッチングを考えると、反射なんて影響ないですよね。参考になりました。

回答No.3

tadys

この場合、インピーダンスマッチングを気にする必要はありません。

インピーダンスマッチングを気にする場合とは次のような場合です。
１．負荷に供給できる電力を最大にする為、
２．伝送線路での反射を最少にする為、
オーディオアンプの場合はこのどちらにも相当しません。

注意する必要があるのは今あるアンプがBTL出力かどうかです。
BTL出力の場合、オーディオ用のトランスを入れて絶縁するか、片方のスピーカー端子と回路のグランドの間から出力を取る必要が有ります。

そのままつないでもかまわないのですが、間違えてショートさせるとアンプが壊れる恐れがあるので数百オームの抵抗を入れておきます。

それよりも最初から出力の大きなアンプを一つだけつなぐ方が良いでしょう。
それから、スピーカーが大きな電力に対応していなければアンプの出力を上げても無駄です。

トランスは千石電商で手に入ります。
http://www.sengoku.co.jp/
“トランジスタ用小型トランス（ドライバー）”で検索してください。

お礼

回答ありがとうございます。
1つ疑問なのですが、

＞インピーダンスマッチングを気にする場合とは次のような場合です。
＞１．負荷に供給できる電力を最大にする為、
＞２．伝送線路での反射を最少にする為、

オーディオアンプの場合なぜ相当しないのでしょうか？

最大０．５W程度の出力を次のアンプの入力へ入れてしまうのはあまり問題ないのはわかっているのですが、今回理屈も欲しいのです。

BTLは今回関係ないです。

私も最初から大きなアンプに入れたいのですがそれが無理なのです。
できればオペアンプなんかで簡単に作りたいんですけどね。
今回トランジスタの勉強と更に条件があり、考えてしまってます。

回答No.1

tpg0

こんばんは。

増段するアンプ入力インピーダンスが不明ですが、例えば10kΩなら8Ω出力に直列に10kΩ前後の抵抗器を入れることでインピーダンスマッチングが取れます。
多少の不整合は問題になりません。

勿論、入力インピーダンスを1kΩで設計したアンプなら1kΩの抵抗器を直列に入れるだけです。

お礼

インピーダンスマッチングの件ではとても参考になりました。
ありがとうございます。