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2019-08-18 [ものづくりと工作]

KSA1381、KSC3503あたりが必要で通販をいろいろと見ているのだけど、
片方がhFEランクDで、もう片方がEばかりでどうしたものか。
カスコード用なので別にいいっちゃいいのだけど、
どうせ買うのに揃わないのは気持ちが悪い。

あと、FJV1845とFJV992あたりを用意しておきたい感じ。
C1845とA992て、もともとNECから出ていたやつだっけ。

オンセミはBF720・BF721とか、BCP68とか、面白いのがいろいろとある。
このあたり、今度通販するときにまとめて買いたい。

―――

ヘッドホンアンプを新しく設計するに当たり、出力段を2段にするか3段にするか悩んだ。
パワーアンプはノータイムで3段確定なのだけども。

そこで、10年くらい前につくってチマチマいじった、
2段ダーリントン出力段のヘッドホンアンプを改めて測定してみることにした。
これはドライバが2SC3421・2SA1358、ファイナルが2SC5200・2SA1943という、
今の私ならやらないかなぁという感じのもの。
今ならファイナル2SC3421・2SA1358かTTC004B・TTA004Bかな。
※この前作った小出力のスピーカー用アンプがファイナル2SC5198・2SA1941、
 ドライバTTC004B・TTA004B、プリドライバ2SC2712・2SA1162。
 やっぱりこのヘッドホンアンプはちょっと無理やり感がある。

負荷と周波数を変えつつ測定していると、やはり周波数が
高く負荷が重いときは大出力で歪率が悪化してくる。
これはエミッタフォロワの入力インピーダンスが下がり、
オープンループゲインが下がって、帰還量が減ると起こるもの。
※今回はほぼすべての領域でA級動作なので、ゼロクロス歪みではない。

ただ、30Ωくらいで実用的な音量~爆音なら、
2段でもまあ何とかという感じの値だった。
すでに爆音な出力(2Vとか)でも0.005%以下だものね。
でも、使わないような大出力部分であっても、悪化しているのは気になる。

無難に三段かな。
ただし、C3421・A1358かTTC004B・TTA004Bをファイナルへ。


ちなみに、このアンプを久しぶりに聞いたらそこそこ良かった。

2019-07-22 [ものづくりと工作]

20190718_1.jpg

この差動+エミッタ接地+2段エミッタフォロワのアンプの雑音は
なかなか小さくて、信号源インピーダンス(公称600Ω)の影響を受けている気がする。
もやもやするから、計算してみよう。

1Vで0.0018%くらいなので、この帯域幅での出力雑音は18uV。
入力換算値にするには、利得の11で割って約1.6uV。
帯域幅の平方根で除して約5.8nV/√Hz。

これを抵抗値に換算すると約2kΩ(2021Ωくらい。)
信号源の公称600Ωを引いて約1.4kΩ(1421Ωくらい。)

これは約4.9nV/√Hzになるはず。


定数的にはもう少し減らせる気もするけれど、こんなもんかな?
回路内の抵抗だけで簡易計算するともう少し少なくなるものの、
実際は半導体の分もあるから、盛大にズレているわけではなかった。

入力抵抗は220Ω、フィードバックは1kΩと100Ωで11倍なので、
回路単体で見たらもう少し減るハズ。

OPA1642が5.1nV/√Hz、OPA134が8nV/√Hzであることを考えると、
そんなに複雑な構造にしなかった割には良い線いっているとも思う。



ちなみにこれ、補償用のコンデンサはセラミック。抵抗は厚膜。
基板を専用につくりなおして、コンデンサはマイカに、
抵抗は金属皮膜か薄膜に変えたいところ。安い薄膜チップはないものか…。
リードの金属皮膜はたくさん持っているけれど、基板が大きくなりがちであまり嬉しくない。
まあ、リードのほうが強そうに見えるから、リード用で設計してもいいけれども。

あとはトランジスタをどうするか…。(コレクタ損失的なアレ。)
こっちも、できればチップがいいのだけども。

―――

パワーアンプVer.は、ケースがペラペラ(タカチのYMシリーズ)すぎて放熱がかなり厳しい。
ケース底面にトランジスタをねじどめして放熱しているのだけど、薄い金属は
熱が伝わりにくいから、トランジスタ周りだけ熱くて、一番遠いところは少しぬるい程度。
数ミリ厚の銅板やアルミ板を取り付けておけば、全体的に放熱してくれるように
なるとは思うのだけど、とりあえずアイドリング電流を減らしてごまかすことに。

温度補償らしきものはしているのだけど、放熱量が少なすぎて
平衡する温度が高いから、ちょっと良くない。

昔から大きなヒートシンクが好きで無駄に大きなのをつけることが多かったから、
ペラ板がこんなに熱たまるという印象はあまりなかったなぁ。
板厚が少し増えるだけでずいぶん違うのに。

2019-07-21 [ものづくりと工作]

原点に立ち返って、また差動アンプをやっている。

どちらも少し前の値だけど、置いておこう。

これはスピーカー用アンプ。
21倍・8オーム負荷。
電源電圧が低いのと、アイドリングが少ないけれど、まあいいんでねーかな。
20190721_2.jpg


こっちは差動+エミッタフォロワでバッファも弱いもの。11倍・無負荷。
20190718_1.jpg

G=+1換算で0.00008%を切っているので、まずまず。

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…。

2019-04-09 [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。

2018-12-31 [ものづくりと工作]

今年はよくわからないアンプをいくつも聞く機会があった。
何の根拠もない構造(根拠らしいことを言っていても大体間違ってる)、
部品や電力の無駄遣い、結果の伴わない値段…そんなのばかりだった。

また、あほみたいな値段交渉が複数回あって、完全にさめた。
最高に不健全だ。風俗のほうがまだ健全じゃん…と思ってしまった。

次があれば、そのときは物理(電子)を、私のためだけにやる。
もう他の人は知らない。以前から割とそんな感じだったけれども。

2018年最後、滑り込みセーフ→WR2B。

―――

WR2B・C(WhiteRabbit Ver.2 Rev.BおよびC)

1Aを少し改良し、出力をちょっとGND分離して四極化、ICをSOPに変更したのが2A。
PCBを作ったところミスが一か所あって作り直したのがB(1か所カットとジャンパで動く)、
シルクの位置が一か所気になるからそこ直したのを作ったらC。Cは作ってない。

直したいところはまだまだあるけれど、それは全部描き直さないと無理だ。
意味があるかないかではなく、どれだけ理想に近づけられるかだから
本当はやりたかったけれど、完全に時間が足りなかった。
GND分離も、配置上の限界があって理想的とは言い難いけれど、
可能な限り良い形にしたつもりではある。

今回はいろいろな事情があって2ozで作っているから、ミスは地味に痛かった。
しかも1回目は15枚入ってたのに2回目は10枚。逆のほうが良かった…。
(2回目は課金して快速製造してもらっているから数量ぴったりだったのではないかと思う。)

基本的な回路部分はほとんど1Aと同じ。
それでも明らかに違う音になる。オーディオ程度の帯域幅でも、電気的に
理想的な状態に近づけていけば音の再現性は改善していくように思う。



過去のWRのデータと比較していたら、なんだかTHD+Nのカーブが少し違う。
なんか違うっけ……?ゲインか?ICを改良型に変更したことか?
入力範囲が広いICとはいえ、その範囲の限界に近づいてきたときの挙動がちょっと気になる。
サンプル増やして検証したほうがよさそうだ。結局、何かしらやること残るのね。

大きいのもしばらくつくっていないから、色々とやり残している感が強い。



1A以降のWRは半導体スイッチで電源と回路を最短で結んでいる。
割と効果あるのだけど、改善するだけでガラッと音が変わるわけではないし、
アンプ自体の測定値は誤差程度しか変わらない。

自分で使うものだから。夢を形にする過程の途中だったから。
コストと時間と労力をかけてその形になった。

それまで電源用に使っていたトグルスイッチの抵抗値も測って比較しているけれど、
スイッチ単体としての性能より、配線長を短く・太くできるメリットのほうが大きいと思う。
スイッチ単体で見てもトグルより良くなるようにしたけどね。



1kHzのTHD+Nと約100kHzの矩形波応答置いておきますね。
電池は4本で5Vをほんの少し切るくらい。

1kHzのTHD+N、BW:400Hz-80kHz、補正なし、33Ω無負荷と無負荷
※33Ω負荷のクリップ寸前で変な曲がり方をしているのは測定点が少なかったため。
20181231_1.jpg

約100kHz(100kHzちょい)矩形波 無負荷
上:出力、下:入力 どちらも100mV/DIV 2us/DIV
20181231_2.JPG

今回は載せないけれど、容量負荷に対してもこれまで以上に強いデス。

2017-11-28 [ものづくりと工作]

20171128_1.JPG

とりあえず適当に部品つけて、波形を確認した。

上:出力で200mV/DIV、下:入力で200mV/DIV、2us/DIV。約100kHz。

20171128_3.JPG


カットオフは6MHz付近。
100pFのコンデンサの在庫が切れていたので47pFに変えたり、
この基板を入れようと思ったところにどうやっても入らず挫折したりで、こんな形に。

20171128_2.JPG

このRK27は以前何かに使っていたもの。
全抵抗値は10kか20kが良いのだけど、これは50k ohm。いまいち良くない。
ICはMUSES8920。JFET入力で、比較的低雑音で、秋月でワンコインだからこれ。
位相余裕がーとか、他にもいろいろと理由はあるのだけど、
基本的に新日本無線は好きになれないから妥協。

で、カスみたいな環境だけど、実際に組み込んで使ってみた。
「これくらいは軽く出るよね」みたいな感想以外にあまり言うことがない。
色付けするのが目的ではなく、いかにロスなく信号を伝えるかが目的なので。
ボリューム後の配線を長くひきまわすことによって生ずる周波数特性の
劣化などは限りなく少ないから、とにかく普通。
あと、やはり使い慣れているRK27のカーブは違和感が少ないなぁ、と思った。


今回は寄生成分を処理しているだけだから、
回路やらない人が見ても面白みはないかもしれない。
だけど、こういう細かい積み重ね・見えない部分の積み重ねは重要だと考えている。

2017-11-27 [ものづくりと工作]

というわけで、基板がきた。予定より一日早い。

20171127_1.JPG

月曜深夜に注文して、翌週月曜日に到着しているので、ずいぶん早かった。
ほとんど文章のやり取りが必要なく、納期も早く、そこそこの品質でしっかりできてくる。
素晴らしいと思う。

今回は余分な枚数は入っていなかった。えれくろでぴったりは珍しいかもしれない。
過去には、10枚頼んで12枚とか、4層だと14枚なんてこともあった。
(1年以上前だからいろいろ変わってるとは思うけど。)

20171127_2.JPG
20171127_3.JPG

RK27をぐさっとな。うん、良いのではなかろうか。
枠が大きく見えるのは、可動しない突起物も含めた
大きさで描いたからであって、間違えたわけではない。
配線という配線が曲線にしてあるのもなかなかgood。
とはいえ、この程度の回路なら意味ないと思うけれども。

この基板の目的は、先述の通り、可能な限り送り出し側が
ハイインピーダンスになっている区間を減らすこと。
つまりボリュームの後ろの配線をできるだけ短くすること。
ここを引き回すと特性が落ちる(場合が多い)ので、
できるだけ短くし、オペアンプのバッファへ接続している。

20171127_4.JPG

回路の電圧利得は1倍で、出力はダイレクトカップリング。
回路はもっと低雑音にできる手法もあるのだけど、今回は省スペース・
最短距離・すべての部品を裏面に取り付けるためにこの構造になった。
それでも、ボリュームの後ろを長々と引き回すよりは
これを入れたほうが良い結果になることも多いと思う。

1倍で安定はするもののリンギングが出るオペアンプも多いので、
ボリュームの前にCRのLPFを取り付けられるパターンを用意した。
カップリングコンデンサは使わない場合もあるだろうし
面積的にも厳しいので必要な場合は外部でどうぞ!な構造。
※アクティブDCサーボがついているメインアンプの前に
 置くような用途を想定しているため、必要なかった。


―――以下の特性部分は、あとで書き足す―――

とりあえず、適当に組み立ててF特と雑音歪率(THD+N)を。
ボリューム位置は最大から約-6dBの位置。つまり、特性的に一番不利な位置。

・カットオフ周波数:kHz(-3dB)

・THD+N:%(2Vrms出力・負荷は歪率計のみ・LPF:80kHz)
・THD+Nグラフ↓

・チャンネル間セパレーション(2Vrms出力・負荷はDMMのみ)
 1kHz:
 10kHz:
 100kHz:

ボリュームの全抵抗値はx0kΩ、電源電圧は正負1xVで左右共通(測定時の電源は317・337)。
ボリューム前のLPFは、前の機器の出力インピーダンスが0Ωなら3.4MHz(-3dB)くらい。
470Ω+100pFなので、抵抗値はもう少し小さくしたい感じがする。
オペアンプはMUSES8920。出力に直列に入っている抵抗は100Ωだったか。

オペアンプの電圧雑音が少なくないので、
抵抗値選びや回路設計はある程度ラフでも差は小さいと思う。

―――あとで書き足す範囲ここまで―――



これはちょっと大きめの、RK27からケーブルを
引き出すための基板だと言い張るのに最適だと思う。
そういうネタのために、私はすべての部品を裏面にのせて、できるだけ小さく描いたわけで。
長辺が4.9cmくらい、短辺が4cmくらいなので、なかなかに小さいと思う。

この基板+電源で簡単なプリアンプも構成できるので、そういう使い方もよいかもしれない。
個人的には、できるだけ小さく作ってパッシブプリに
偽装したアンプを作ったら面白いのではないかと考えている。

問い合わせはメールなどで。
発送は、たぶんほとんど緩衝材なしで、封筒に入れて、郵便。
また、今度の冬コミの金曜日 東 カ 53aにも置かせてもらうかもしれない。(未確定)


私が基板単体で頒布することはあまりないので、この機会にどうぞ。
まあ、この価格のものは基本的にネタ枠だから、まじめにいじるものとは
ちょっと違うけれど、ゴミ枠ではないので、ちょっと遊ぶには良いと思う。

構想&落書きが一日、そこから一年以上?寝かせてようやく一応使える形に
描き直したPCBだから、いろいろと迷走したり、はっちゃけたりはしている。
もしかすると、x0代で一番迷走した製作物かもね。
まあ、そういうのがあってもいいだろう。

もし次があるなら、ちょっとまじめに組むプリアンプ用PCB 2(に)か、
パワーアンプPCBか、2度目の大規模書き直しPHPAか。

なんにしても、これでようやく製作物のほうは完全に一区切り。
それ以外の面ではなにも区切れてないけれども。



それにしたって、何を思ってこんなに作ったのか。
20171127_5.JPG

2017-11-26 [ものづくりと工作]

DHLを使うのははじめてなのだけど、土日でもこんなに動くものなのか?

20171126_1.png

このPCB、28日着予定らしいのだけど、あと二日もかからなさそうな勢いできている。

そもそも、予定通りに到着するにしても、20日(月曜日)の深夜に頼んで
21日(火曜日)に注文受付、翌週の28日(火曜日)到着予定は早い。
プロトタイピングなら、もう付き合い以外で国内に頼む理由なんてないのでは…。
量産の場合は、日本語でやり取りできるメリットはあるけれども。
※日本生産が特別に品質が高いとは思っていない。
 値段も高いのだから相応の品質があるのは当然だし、
 工場での歩留まりの良し悪しはこちらにはわからないので。
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