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2019-05-30 [にっき]

8Ωで16W出せるアンプをBTLすることで、64W出せる。17Wなら、68W。(4倍)
60W以上・70W弱もあれば、十分だなぁ。
この前の基板は1枚に2回路載せたから、
電源トランスと電解コンデンサを強化して、エミッタ抵抗を
5Wに変えて、BTLにしてしまうのはアリかもしれない。
ただ、私がBTL嫌いなのと、出力にコイルとリレーが
2個ずつ入ることになるから、あまり嬉しくはない。
そもそも、大電流向きのリレーではないのだった!

最大出力16~17Wだと、近所迷惑を無視した爆音だと少し音が割れることがあるから、
音質が確保できているならば、最大出力は余裕あるほうが好ましい。
最大出力によって音は変わらないけれど、
その品質がそもそも低いものはノーサンキュー。

―――

・ヘッドホンアンプなら

電流増幅段は、必要な出力が得られる電圧からあまり高くしない程度の電源で、
コレクタ損失が10W~25W程度のトランジスタで構成するのが良いと思う。
アイドリングはできるだけ多めに流したいので、ヒートシンクは大きめで。

大きなトランジスタの雑音は、基本的にどうにもならないから、
足りるなら~25W程度のトランジスタにおさめたい。
あほほどアイドリング電流流すなら、ちょっと苦しいけれども。


・プリアンプなら

ヘッドホンアンプと基本的には同様だけど、
もっと小さなトランジスタで低雑音を目指すのも良いと思う。
個人的には、プリはケーブルの容量をドライブするものだからそれなりの出力段が
ほしいところだけど、出力に直列に抵抗入れること多いからそこそこでも良さそう。

低雑音を目指すと、2SC3421とそのコンプリでも気になるときがある。

―――

細いUEWははんだで絶縁層が溶けるけれど、なぜか太いUEWは駄目だと思っていて、
1mm線で巻いた手巻きコイルは毎回紙やすりで削っていた。

…のだけど、少し温度高めにして、時間長めにしたら、全然溶けた!
そりゃそうだ、太さが違うだけで同じものなのだから、溶けないわけがない。

ちなみに私は、手巻きコイルは内径10mmで10ターン半程度巻いて使うことが多い。
これだと1uHには満たない(0.7くらい)のだけど、あまり長くしたくないし
特性上も問題は出てきていないからこれくらい。

10mmのパイプはずっと買いそびれているので、単四乾電池を使って巻いている。
パイプに穴開けた道具を作ったほうが、早く楽に綺麗にできると思う。

本当は2mmのUEWを巻きたいのだけど、太くてつらいので1mmで妥協。

―――

↓は、赤と青が電流増幅部の電源、円筒は電流増幅部のデカップリングコンデンサ、
後ろの板はヒートシンク、出力段のパワートランジスタとそれが付いている基板。
…ほら、そう見えてきた。

描いていないけれど、各コンデンサにはフィルムやセラミックが並列に入る。
今はチップが主流になってきたし、まあいいでしょう。

20190530_1.jpg
1.
これが一番良い。音も。

20190530_2.jpg
2.
これはできれば避けたい。コンデンサつけているだけ良いけれども。
コンデンサの温度が少し下がって、コンデンサの寿命的にはこっちのほうが良いかも?
(配線の銅から熱が伝わってくるから、あまり差はないような気もするけれど。)


20190530_3.jpg
これはあらゆる音がぐだぐだになる。私なら避ける。
そもそもこれだと、エミッタフォロワの安定性も落ちる。
過去にやったことがあるけれど、これがハイスピードな音なんてことは絶対にない。
(全体的に音が出なくてすっきりすることがあるから、ハイスピード「風」になることはある。)

でも、エミッタ抵抗があったり、他の回路があったりで、
なかなか理想的な配置にはならないんだよね。
ひとつ前の記事の基板では、少し位置関係が違うけれど、
電源・コンデンサ・トランジスタの並びはこの形にしてある。
音楽を聴くための機械なら、音も良くないと困るっしょ。

―――

メーカー製のパワーアンプでは、基板の両側にパワートランジスタを取り付けて
ヒートシンクへねじどめする、上から見たらゲジゲジみたいなスタイルが多いように思う。

あれ、出力への配線も長くなるし、電源から
トランジスタの配線も長くなるから、良いことは何もないような。
ただただ出力をパラレルにしただけのアンプは、特性考えられているのだろうか。
基板の真ん中にちょこんと電圧増幅部があって、
電流増幅部とやたら離れているように見えるものも多いし。

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。