lm386を両電源で使ったら、キャパシタ無しのアンプが作れるのか？　挑戦してみたいと思います。

lm386は定番の小出力オーディオアンプ

lm386は、100均で販売されているアンプ内蔵のスピーカーや、玩具などに使われています。これは、lm386が安価で使いやすいためだと思います。そのため、音が悪いという先入観を持っていました。では、本当に音が悪いのか、試してみたいと思いました。

アンプの音を悪くしているのはキャパシタではないか？

lm386は単電源で使用するように作られたアンプです。そのため、入力信号電圧のかさ上げが必要になります。また、出力信号には直流成分が混じってしまいます。直流成分をスピーカーに流してしまうと、場合によってはスピーカーを壊してしまいます。そこで、出力から直流成分を取り除くためにキャパシタが必要となります。

しかし、キャパシターは容量によっては直流成分と共に音声信号の一部も減衰してしまいます。そのため、キャパシタを無くせば音声信号を損なわずに増幅できるはずです。

キャパシタを必要としないアンプもある

所謂高級アンプは、入出力ともにキャパシタは入っていません。また、オペアンプというICもキャパシタは原則必要ありません。これらの、キャパシタを必要としないアンプは、大部分が＋電源とー電源の二つの電源で動作します。いわゆる両電源アンプです。では、両電源で動作させたら、キャパシタ無しで使えるのではないでしょうか。まずは、データシートから可能性を探っていきます。

lm386は両電源動作可能か？

先ずはデータシートをじっくりと見てみましょう。

特徴として、セルフセンタリングと記載されています。つまり、無信号時の出力電圧は電源電圧の中央に調整されているということでしょう。これは、両電源動作が可能であることを匂わせます。次に、等価回路も見てみましょう。

等価回路で出力段を見ると、A-B級プッシュプル回路となっていますので、両電源動作は可能なはずです。しかし、差動入力段に、出力段から直接負帰還がかかっているのが気がかりです。これは、外付け部品を少なくするためとは理解しますが、ちょっと邪魔ですね。

何となく両電源動作はできそうなのですが、バイアスが固定されているのがなんともやりにくいです。

LTSpiceでシミュレーションしてみる

では、実際に回路を組む前にシミュレーションをしてみたいと思います。しかし、データシートには単電源動作の回路しか載っていませんでしたので、等価回路から類推しながら、両電源動作用にアレンジしてみました。そしてできた回路がこれです。

入力はグランドを基準としない差動入力としました。そして、電源は±6Vとし、lm386は12V動作としました。この時のシミュレーション結果は以下の通りです。

残念ながら出力波形は＋側に0.5Vほどオフセットされています。やはり、出力側のキャパシタは省略できそうにありません。接続機器に悪影響を与えるのは本意ではありませんので、キャパシタを追加します。

仕方なく、出力にキャパシタを追加しました。しかし、キャパシタで阻止する直流成分は0.5V程度です。したがって、使用するキャパシタの耐圧は低く抑えることができます。例えば、固体電解コンデンサのような耐圧の低いキャパシタも使用できると思います。肝心のlm386は既に部品屋さんに発注しました。到着次第回路を組んでみたいと思います。