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2019-05-23 MUTE [ものづくりと工作]

とりあえずポップノイズ回避用の基板から。
20190523_1.jpg

私のお名前が入っているところは塗りつぶしておいた。別にそのままでもいいけども。
表側もベタ残せばよかった。なんとなく抜いてしまったけど、
この程度の部品点数ならほとんど切れずに塗れるし。
(裏はベタ。入力のマイナス側ではなく、ケースと同電位になるようにしてある。)

動作確認のため雑な値の部品で組んだので、オフの時に
遅延用コンデンサから電荷抜く部分の閾値が低すぎてキレが悪い。
あと、リレーオンで消灯するLEDが、消灯せず減光になってしまっている。
後者は構造的な問題があるので放置。前者はちゃんとした値で組みなおせばOK。

まあ、PCBにミスはないみたいだからOK。LEDまわりだけは適当に修正しよう。
妙に空きスペースが多いから(私の用途だとリレーもこの基板にはつかない)、
次回以降は何か違う機能も追加したらいいかもしれない。
ただこの基板だけで完結できるものは難しい。
外から信号持ってきたりすれば、色々とできるけれども。

今回は3枚分を1枚にくっつけたので、10枚注文で30枚できた。Vカットはしてない。
幅2mmくらいのブリッジ2か所でくっついているので、糸のこ等で切ってやすりがけする。


次はメインの基板。
基板1枚で部品が170個以上あるからちょっと大変。
しかも、その8~9割が面実装部品。

2019-05-22 [ものづくりと工作]

昔作ったプリアンプ、ノイズゲインを約100倍(95倍)にしてTHD+Nをとった。
普通にとったのでは、もうずいぶん前から桁が足りないから。
ただし、このやり方は回路に一時的に抵抗を追加するので、
自分で作ったものでしか使えない手法。

今回は入力換算値をとりたいのではなく、出力の値がほしいので、
(読んだ値)/(ノイズゲイン/信号ゲイン)する。今回は信号ゲイン2、ノイズゲイン95。

このアンプの前にはバランス→アンバランス変換部が入っているので、
厳密にはこの部分の処理もいる。
しかし、ここはメインアンプと比べて極めて雑音が小さいから、今回は無視する。


で、グラフ。
「そのまま」が何もせず測定したもの。ちょっとヨレた。
「NG上げた」がノイズゲインをあげて、計算したもの。
20190522_1.jpg


そのままとったものは測定限界に当たってしまって、底が平たくなっている。
一方、ノイズゲインを上げて計算で戻したものは測定限界より下まで見えている。
0.00023%のとき、読んでいる値は0.011%くらい。楽勝で読める。

あけたついでに、残念なシールド線をちょっとだけ良いシールド線に交換しておいた。
ずいぶんと音が良くなった。変わるのはわかっているのだけど、
こういう部分はやわらかいケーブルのほうが楽で、つい後回しになる。
これで中身を入れ替える準備は整った、かな?


それにしても、FET入力のオペアンプは雑音がちょっと気になる。
OPA627のようなものなら、まだ良いのだけども。
FET入力オペアンプとディスクリートバッファと組み合わせてもこれくらいの特性出るから、
入力側を入力バッファ+低雑音バイポーラ入力オペアンプにすればもっと低雑音に…。

2019-05-17 電子回路乗り換え トランジスタ1 [電子部品乗り換え]

JFETやBJTで、リードから面実装にするとき私はこれに乗り換える!という紹介1。
ほぼ互換品が多いけれど、違うのも混じっているときがあるから要注意。
部品のデータシートを見て設計するから、私は互換性をあまり重視していないもので。

リードから面実装になることで、ほとんどの部品で許容損失が小さくなるため、
そのまま置き換えることができない回路も結構あると思う。


2SK30 → 2SK208

2SK170 → 2SK209


2SC1815 → 2SC2712

2SA1015 → 2SA1162


2SC2240 → 2SC3324

2SA970 → 2SA1312


2N3904 → MMBT3904

2N3906 → MMBT3906


2SC3421 → TTC004B

2SA1358 → TTA004B


登場頻度が多いのはこのあたり。
C2712やC3324のコレクタ損失150mWは、50Vで3mA流せるから、まあなんとか。

2019-05-17 電子回路乗り換え リレー1 [電子部品乗り換え]

リレーはオムロンのG6AやG2Rを使っていたのだけど、
秋月にG6Aとピン位置互換のリレーがあるので、一度移行してみた。
(このリレー、どうも過去にも使ったことがあるような…。)


乗り換え元 オムロン G6A-274P(シングル・ステイブル型、2c)

乗り換え先 HSIN DA 941H-2C


基本的には、似たような特性。
開閉側の接触抵抗の規定値がちょっと異なるくらいかな?
縦横とピン位置はほぼ同じ。高さは違う。

それでいて、941H-2Cは秋月でひとつ100円と安価。
数が必要な時には選択肢に良いかもしれない。

941Hが高感度型、941Nilが標準型。秋月では今、高感度型の扱いしかなかったと思う。
G6Aの時も高感度型を好んでいたから、ちょうどいい。


以下、左がG6A、右が941。

20190517-1.jpg

20190517-2.jpg

20190517-3.jpg

20190517-4.jpg

2019-05-15 [にっき]

久しぶりに、ベルデンの8412を使った。
変なケーブル使うよりは良いと思う。

ただし、はんだやコネクタにもよる。
マイクケーブル用にも8412は作ってあるけれど、
こっちははモガミの2534がメイン。

―――

「バランス入力・アンバランス出力アンプのCMRRは、
40dBは超えられても60dBはなかなか超えない」と昔から思っている。
部品の誤差を考えてもそうだし、つくって実測してもそうだったから。

だけど、90dBなんて値を書いているアンプメーカーも見たことがある。
いったい、誤差何%の部品を使えば90dBなんかになるのだろう。
それ、本当に実測値?ICの値を引っ張ってきただけじゃない?と思ってしまう。

アナログデバイセズもこう書いているから、やはり極端に大きなCMRRは難しいと思う。
https://www.analog.com/jp/analog-dialogue/articles/deeper-look-into-difference-amplifiers.html

数字上の話とは別に、ケーブルを長くひきまわすなら40dBでも効果はあると感じる。
(40dBでも1/100になるわけだし。)
あと、下流の機器の電源を入れたまま上流の機器からケーブルを
外すことがある場合は、バランスで受けておくとちょっと安心感がある。

―――

2SJ200あたりより容量が小さいパワーMOSFETもあるにはあるけれど、
2SJ49あたりなんてもう普通には出てこないし、これでもBJTよりまだ大きい。

どうして、一部のメーカーとマニアはMOSFET出力段を好むのだろう。
BJTの出力段をそのままMOSFETに置き換えただけでは、
あまり良くないと思い続けているのだけども。

―――

電流帰還アンプや、それに近い構造のアンプのディスクリートアンプは
ピュアオーディオでも出ているけれど、妙に部品が少ないものが多いような。
特性も、ぶっちぎりで良いものはあまり見当たらない。


電流帰還アンプを出している某メーカーのエンジニアは、
自分たちの技術に自信を持っているらしいと、業界の人に聞く機会があった。
…あの構造と特性で?
低域の実体感が薄い理由、PCB見れば一発でわかるのに、全然改良されないし。
回路自体をパラレルにして、SNR向上を狙うのはいいけれど、
それも根本的な改良にはならない気がするし。これで消えるのは、ランダムな雑音だけ。
歪率にノータッチなのも、ちょっとよくわからない感じ。
(ただし、世代によって部品配置などが大きく異なるので、
 もしかすると特異点が存在する可能性はある。)
こういうのでも100万円以上のプライスがつくんだから、不思議な業界だなぁ、と。


あと、パワーアンプはともかく、プリアンプでも
かたくなにICを使いたがらないメーカーの多いことよ。
IC使うと、部品コストは少し上がるかもしれないけれど、
人件費が削れるし、数字も音も良くなる機種が多いと思うけど。

私は、ICの可能性も追求したいから、オペアンプをいじっていることも多いわけで。
それに、世界の一流エンジニアが設計したICを、
そのへんのエンジニアが簡単に越えられるわけがないしね。
OPA627なんて、今でも強いし。

2019-05-14 鎮魂回路 電流帰還コンストラクションアンプ [ものづくりと工作]

しばらく前から実験していた、電流帰還コンストラクションアンプのPCBを描いた。

過去記事はこのへん。
https://haru-sonic.blog.so-net.ne.jp/2019-04-02


実験用なので小さめ100mm×110mm(2ch)。
パワートランジスタの足を90度曲げて、ケース底面等に取り付けられるようにしたら、
100mm×100mmに納まらなくなってしまった。はみでたのはコイルだけどネ。
そのため、出力側はすかすか、入力側は部品がぎっちりになった。

回路は、こう。(細かいところは省略。)
20190507_1.jpg

29石/ch。アイドル調整用のトランジスタがnpnになっているけれど、実際はpnpにしている。
ユニバーサル基板で試作した時に気になった点を、いろいろと盛り込んである。
でもこれ、正負14V以上の電源で動かすから、雑音指数を考えると
一番左側はこうしたほうがいいかもしれない。(この部分のJFETは2SK208。)
20190507_2.jpg

これで30石/ch。
オフセット調整やDCサーボ、デカップリングコンデンサ等を含むと、
コンデンサ16個/chLED6個(ものによっては3個+短絡)/ch、抵抗は37個/ch。
ふわっと設計した割には多くなった。
これ以外にも、手巻きコイルと大きめの抵抗が1個ずつや、
リレーとダイオード、放熱用の絶縁シートとねじ類もいる。

半導体は一部を除き面実装へ。銅板貼れば熱結合しやすくて捗る。
大きな電圧をかけて大きな電流を流す抵抗器もないので、
ほとんどが1/10の面実装品で足りる。
これ、電源電圧をそのまま抵抗で受けて電流を決定する部位が
ひとつもないので、電源電圧はある程度の自由がきく。


このアンプは、プリにするのか、パワーにするのかと、電源をどうするのかが
なかなか決まらずPCBが描けなかったけれど、プリ/ヘッドホンアンプ・小出力パワーになった。
ボリュームのてもちはあるし、過去の制作物から電源とケースを奪ってもいいネ。
音が出せるところまでやるかはわからないけれど、間違いなくデータは取る。

実際のPCBでは、オフセット調整とDCサーボ用のパターンも描いてある。
今回から、DCサーボのコンデンサとオペアンプも面実装品。
デュアルトランジスタは使っていないので、トランジスタの上に銅板を
貼るか、そこは目をつぶってDCサーボかけて使う。
JFETはBJTほど特性があってないから、
熱の前に、選別しないといまいちな気もするけど。


このアンプは、簡単に見える基本構造だし、よくある正負対称の
電流帰還アンプからは、退化しているように見える人もいると思う。
だけど、このアンプは「動作を(ある程度)理解し、再解釈する」ものだし、
これでダメなら、ダメ探しをして、次にいかせば良いだけだから、マイナスは少ない。

反転入力側の入力インピーダンスなど一部の特性は、測るまでもなく改善しているけども。
(一般的な電流帰還アンプは、反転側の入力インピーダンスが低い。)
これだと反転アンプとしても、センサの検出用としても、使えると思う。
それでいて、F特が利得の影響を受けない、電流帰還の特徴を併せ持つ…はず。
入力部のFETのソースに入っている抵抗と、内部補償容量でカットオフ周波数が決定する。


このアンプを、「根本を理解しようとせず、大きな改良もできず、古臭いやり方を
続けている物への挑戦」とかすっとぼけたことを言う気はない。
残ったものには残った理由が何かしらあると思うし、
私みたいなのが新しいことをできる可能性が低いのはわかっているから。
だけど、残っているものと、緩やかに死んでいっているものは、
どう考えても違うし、まあ色々と思うところがあって。

でも、これで一石投じられたら、楽しいと思う。



2000年以降、Pch JFETが入手難になってきたのは残念だけど、
そのおかげで、いくつかの新しいアプローチが見られたのは面白かった。
私のこれも、目的はそれだけではなかったものの、
Nch JFETのみで構成した入力部を持つアンプのひとつ。


それにしても、ディスクリートでそこそこの特性を出そうと思ったら、
どうしてもこのくらいの部品点数になってしまうと思う。
出力段も、2段だと入力インピーダンスがちょっと低い場合が多いし。
(2段でこねて苦労したことがあるから、3段が好き。)


私みたいな個人でもこれくらいはできるのだから、
メーカーさんはもっと高度で難しいことを、頭の良い人たちがやっているのでしょうネ。

2019-05-10 [ものづくりと工作]

5月のPCB、1種類目。
細かいチェックは、このスクリーンショットを撮った時点ではしてない。

20190507_4.jpg

リレー駆動基板その1。一枚あたり約32mm×約99mm。

リレー駆動用基板その1は、電圧が一定以上になったらしばらくしてからリレーon、
一定以下になったら即時off。その2は、ここにDC検出がつく。こっちは後。

アンプ基板か出力端子周りにリレーを載せるから、この基板にリレーが
つく必要はないのだけど、スペースが余ったからG6Aが載るようにした。
リレーを外部に取り付けるときは、トランジスタの上のパッドから配線すればヨシ。

ひとつ大きなトランジスタが載っているのは、チップだと高電圧で使うときに
過渡状態でコレクタ損失が足りなくなる恐れがあったから。
電源電圧が高かったり、リレーが大食いでなければ、MMBT3904あたりでも足りる。


ちなみに、電解コンデンサとリードのトランジスタは、すべて寝かせた。
これは、基板上の高さを10mm以下に抑えるため。
こういう回路は、1つの機器で使うのが1つとは限らないから、
重ねられるようにしておきたいと思う。
C1815みたいなパッケージだと、立てたままでも10mm以下に収まるんだけども。

使用時に部品面が下になることが多い、ボリュームの出力インピーダンスを
下げる基板(AR VR)も、部品高が10mm以下に収まるようにしていた。

ちなみに、部品番号はすべて打ちなおして、テキストとして置いている。
そうしないと、DesignSpark PCBでは同じ番号が使えないので…。


もちろんこれは単体発注ではなく、電流帰還コンストラクションアンプとセット。
あれは、30石/chになった。別に記事にする。

2019-04-26 [にっき]

アンプの入力にTRS・XLRコンボジャックを使うのが好き。

スイッチをつけなくてもフォン・XLRを排他的に使えるし、
TSフォンプラグ・RCAジャックの変換プラグを用意すればRCA入力もできる。


それにしても、プリアンプの出力はバランスにしておいたほうがイイネ。
色々とやりたいことはあるのだけど、OPA627で若干の省力化をしたい感じもあり。
ICとバラ部品を組み合わせたアンプでも、最近設計したものは部品点数が
ずいぶん増えてしまっていているので、試作するだけで一苦労になってきた。

―――

Design Spark PCB 8.1 でドリルデータがうまく出力されない件。(2019年04月)

先日、PCBを発注するのにガーバーを出力した際、
ドリルデータがガーバーを確認するソフトで読めなかった。
少し調べたところ、ファイルの先頭だか末尾だかに
何か足りないらしく、ちょっと書き変えないとダメらしい。
書き換え方がDS PCBのフォーラムにあったのでURLを置いておく。

https://designspark.zendesk.com/hc/en-us/community/posts/360001446874


ちなみに、これをやったあとに発注したPCBは、設計通りに上がってきた。
それにしても、上のURLの解決方法は一年も前の投稿らしい。
私はなかなか最新版に更新してなかったから最近までこの罠に
ハマらなかったのだけど、これがあるからコンピュータは怖い。

私はこういうときのためにDS PCBの7.0と8.0も残してあるのだけど、
新しいDS PCBで開いたファイルは古いDS PCBで開けなくなるから意味がない。

―――

またプリンタが壊れた。
以前、ツメが折れていたところを雑にガムテープで修理したのだけど、
そこが剥がれて、また紙が詰まった。

今回はちゃんと脱脂して、ガムテープもきれいに切って貼った。
これで再び延命成功。またインクを買うかどうか悩んでいる。
カラーはノズルが詰まっていて綺麗に出ないので、黒だけだ。
というか、カラーはまだ半分くらいインク入ってる。

20190416_1.jpg

―――

老人暴走自動車問題は、免許制度の厳格化か、自動車側での
対策が必要になっているところまできていると思う。
それでも根本的な対策されないのは、メーカーの儲けと
K察の取り締まりノルマを減らさないためか?
…そんな風に勘ぐられても仕方ないところは、もうとっくに通り過ぎていると私は感じる。

高齢者講習は義務化されたけれど、緊急回避できなさそうな人も
講習を受けるだけで、継続して免許を持てるのが不思議だ。
たとえば急制動させてみて、一定距離以下で
止まれなかったら免許回収くらいはしてもいいと思う。
骨粗鬆症の人に急制動かましたら、シートベルトで骨折する?
それなら、もう乗らないほうがいいわな。

自動運転は国からお金出ているみたいだし、開発は進んでいるのだろうけど、
すべて車に判断させるためには、人間並みのセンサーと倫理感と判断力が必要なはず。
そうなると、あまり現実的ではないかなと思う。
もしそれが実現できる世界になったら…映画ターミネーターの世界かな?

―――

ヘッドホン祭に行く。
Analog of Magicのスペースの一部で、なにかする。

2019-04-09 [ものづくりと工作]

カテゴリを工作にするか修理・分解にするかで悩む内容。



TFZ Series2に少し手を加えた。

TFZのseries2、価格の割にはよくできている気はするけれど
どうもハウジングの容量が足りないような音に感じる。
密閉されているから、低域は少ないし高域も少しうるさいような。
ドライバの裏側をもう少し自由に動かしてあげれば、
音が良い方向にいきそうな気がする。

というわけで、ちょっと試してみることにした。
改造は好きではないのだけど、使わなくなるよりは
良いと思うので…(と、自分に言い聞かせる)。

まず、ハウジングに0.5~0.8mmくらいの穴を開けてみることにした。
小さく開ける分には、あとから大きくできるから。

と思ったのだけど、手持ちのドリルが1.5mmからだった。
0.8mm持っていた気がしたのだけどなぁ。

仕方ないので、大きすぎる気がしつつも1.5mmで開けた。
位置は目立ちにくい場所を選んだ。左右で少しだけずれた。

20190409_1.jpg

なんだか、妙にかたい樹脂だった。
縁は軽く面取りしてある。
面取りの仕方で、たぶん少し特性が変わる。

音は測定していないけれど、耳で聞いた感じ低域が少し沈むようになって量も増えた。
高域の少しうるさい感じも減ってはいるけれど、少し残っている。
これはドライバの影響が大きそう。
あと、やはり振動板がかたそうだという印象は変わらなかった。

悪い点はあまり感じない。ドライバの限界を感じることが増えたくらいか。
もとから出来いいし、安いイヤホンでそこまで期待はしていないから、
悪いところが耳につきにくいのかもしれない。


改造は推奨しないけれど、欠点の原因に予想がついていて、
改善できる見込みが高いなら、たまにはアリなのではなかろうか。
なんとなくいじったり、適当にいじるのはおすすめしない。メーカーに失礼だと思うから。
中国メーカーでも、今は結構ちゃんと作っているだろうしね。

2019-04-02 ぞくぞくぞくっ 電流帰還コンストラクションアンプ [ものづくりと工作]

これまでやったことはhttps://haru-sonic.blog.so-net.ne.jp/2019-02-20


低歪みのために、初段というかV-I変換部をブートストラップする。
…のだけど、このところいじっている回路は差動と違い、
エミッタの電位がQ1とQ2で異なる。
そもそも、Q1が電流帰還アンプ本体であり、
Q2は反転側についたバッファというのが基本的な形。
(こっち側からも出力取り出して使っているけどね。)

だれど、それはRを小さくすれば、あまり問題なさそう。
なので、この抵抗を値が1/2の抵抗2本直列にして、
その中点からブートストラップすればいいか。
ただ、Rに流れる電流はこの回路のキモなので、
そこにベース電流を流して不具合が出ないかは要検討。


それぞれ別にブートストラップするこちらのほうがいいかもしれない。
こちらは、npnとpnpを両方使う一般的な電流帰還アンプで
過去に行い、良好な結果が得られている。

20190401.jpg
これは過去に別件で描いた回路図。
こんな感じのを実際に試作して、割と良好な結果が得られた。
ただしこの回路図でMOSFETを使っている部分は、BJTを使うほうが好ましい。
そもそも、この回路図がMOSFETなのは大人の事情。JFETではないのも大人の事情。

I-V変換部も、同様の手法でブートストラップしたいと思いつつ、
少々面倒なのでカスコードしておけばいいかな…と思ったりもする。



それにしても、電流帰還コンストラクションアンプ、
そろそろパワーアンプにでも仕立てて、ちょっと音を出してみたいところではある。
パワーアンプを作るつもりで買ってあったケースもあるから、
そのケースは使えるかもしれない。
ちなみに、そのときは下図で言うQ1・Q2はJFETにして、バイアス電流を減らす。
PCB描いてしまえば、そこからは早いと思うから、少しずつこねて…こねて……。
20190216_1.jpg

そういえば、過去に製作した電流帰還アンプはSRでもSR Powerでも、
バイアス電流の大きさが問題になったことがあった。
SRはJFETバッファを入れることで解消したけれど、
そこがどうしても引っかかっていて、何とか解消したくて、今回につながる。
メインアンプの前にバッファ入れるより、その部分をメインアンプに
組み込んでバイアス電流減らせたら、合理的だろうし。

こういうよくわからない回路をこねているのは、JFETが片側しか入手できなく
なりそうだというのも理由のひとつではあるけれど、困った経験のほうが大きいかもしれない。
あとは…憧れぇ…ですかねぇ…。


ちなみに私は、オーディオアンプにおいて電流帰還アンプや
電流帰還コンストラクションアンプのメリットは、とくにないと思っている。
ただ、なんとなくこの形が好きだから、最低でも現在主流のアンプと
同じレベルには持っていくし、それを超えられたら嬉しい。
回路の形状上、電源やサイズの制約が大きかったり、回路設計が
甘い場合は、電圧帰還アンプよりデメリットが大きくなることもあると思う。
まあ、制約があるとデメリットが大きくなるのは、ディスクリートアンプ全般に言えることか。
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