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オーディオ Power AMPの製作 その4の続き 配線編 [オーディオ]
少々、間があいてしまったが いよいよ最終回 配線編である。
全体像としては、このようにしている。
背面視(というよりお腹側)、写真の上側が前面に当たる。
中央下側の茶色い基板は保護回路+電源ON時のMute回路である。
右側から信号を回し、VRを通過してから各AMPに入力する。
パワー系は赤・青線で配線(0.7㎜2)を使用←ちょっと太すぎ!(笑)
ACはインレットフィルターを介していれている。ACインレットフィルター
は音質に影響あるなしが色々とあるようだが、外来のコモンモードの
ノイズには効果があると思うので採用した。また、今回はトロイダルトランス
を使用したこともあり、ACリレーを使ってインラッシュアブソーバを
構成している。
アンプ部であるが、今回OP-AMPを使ったこともあり非常にシンプル
である。簡易型レギュレータを基板上に構成している。フィルターコンデンサ
には手持ちのOSコンでちょっとリッチにしてみた。
最後に調整中の風景。
ここで、今回の製作内で起きたトラブルを挙げておく。
①発振現象
・出力段をパワトラ3パラ化しストレー容量も多いこともあり
いわゆる寄生発振が発生した。
ドライバTrの電流値は出力段の負荷を考慮してA級動作するように
設定しているが、微妙なところにあったようだ。
そこで、20%程度多めの電流値とし、且つ ダンピング抵抗を
挿入することで対処した。
②ハムノイズ
・組み立て構成でトランス直下にAMP基板を配置した。
最初から嫌な予感がしていたが、、、案の定 ハムノイズが
発生した。
ヘッドホンの入力端子に数ターン撒いたコイルを接続して
トランスの周りを聴いてみると、トランス直下、巻き線の引き出し
部などでフラックが盛大にでていることが分かる。
仕方ないので、トランス直下に厚さ1.2㎜の珪素鋼板を丸く切り出して
敷いている。この効果は絶大で残留ハムはほぼ皆無となった。
久しぶりの大型A級AMPで作るのも、対策も苦労が多かったが
音質は満足できるものとなった。
ただ、、、夏真っ盛りで A級アンプを聴くのは厳しいね。
全体像としては、このようにしている。
背面視(というよりお腹側)、写真の上側が前面に当たる。
中央下側の茶色い基板は保護回路+電源ON時のMute回路である。
右側から信号を回し、VRを通過してから各AMPに入力する。
パワー系は赤・青線で配線(0.7㎜2)を使用←ちょっと太すぎ!(笑)
ACはインレットフィルターを介していれている。ACインレットフィルター
は音質に影響あるなしが色々とあるようだが、外来のコモンモードの
ノイズには効果があると思うので採用した。また、今回はトロイダルトランス
を使用したこともあり、ACリレーを使ってインラッシュアブソーバを
構成している。
アンプ部であるが、今回OP-AMPを使ったこともあり非常にシンプル
である。簡易型レギュレータを基板上に構成している。フィルターコンデンサ
には手持ちのOSコンでちょっとリッチにしてみた。
最後に調整中の風景。
ここで、今回の製作内で起きたトラブルを挙げておく。
①発振現象
・出力段をパワトラ3パラ化しストレー容量も多いこともあり
いわゆる寄生発振が発生した。
ドライバTrの電流値は出力段の負荷を考慮してA級動作するように
設定しているが、微妙なところにあったようだ。
そこで、20%程度多めの電流値とし、且つ ダンピング抵抗を
挿入することで対処した。
②ハムノイズ
・組み立て構成でトランス直下にAMP基板を配置した。
最初から嫌な予感がしていたが、、、案の定 ハムノイズが
発生した。
ヘッドホンの入力端子に数ターン撒いたコイルを接続して
トランスの周りを聴いてみると、トランス直下、巻き線の引き出し
部などでフラックが盛大にでていることが分かる。
仕方ないので、トランス直下に厚さ1.2㎜の珪素鋼板を丸く切り出して
敷いている。この効果は絶大で残留ハムはほぼ皆無となった。
久しぶりの大型A級AMPで作るのも、対策も苦労が多かったが
音質は満足できるものとなった。
ただ、、、夏真っ盛りで A級アンプを聴くのは厳しいね。
UMIDIGI A3 pro [雑貨]
スマホが故障した。
と言っても、すでに6年を経過した骨董品なのだが、、
スマホの性能UPは凄まじいが、個人的にはそんなに
使わないので、最低限の性能でOKだ。
価格勝負で安いものを探したら、UMIDIGI A3 Pro を購入した。
いつものようにアマゾンでポッチとやった。今月あったプライム
会員特売でだ。価格は驚き! ものはこれだ。
本体+本体カバー+ACアダプター+USBケーブルが
同梱だ、赤いUSBケーブルはどういう趣味なんだろう?
スペックは
5.7インチ アスペクト比19:9
両面2.5D曲線ガラス
12MP+5MPリアデュアルカメラ
8MPフロントカメラ
Android 9.0 2
1カードスロット(デュアルSIM可)
3GB RAM + 32GB ROM
顔認証 指紋認証
グローバルLTEバンド対応 、技適認証済み 、au不可
2週間程つかってみているが、普通に使えている。
まあ、コスパは良い。
と言っても、すでに6年を経過した骨董品なのだが、、
スマホの性能UPは凄まじいが、個人的にはそんなに
使わないので、最低限の性能でOKだ。
価格勝負で安いものを探したら、UMIDIGI A3 Pro を購入した。
いつものようにアマゾンでポッチとやった。今月あったプライム
会員特売でだ。価格は驚き! ものはこれだ。
本体+本体カバー+ACアダプター+USBケーブルが
同梱だ、赤いUSBケーブルはどういう趣味なんだろう?
スペックは
5.7インチ アスペクト比19:9
両面2.5D曲線ガラス
12MP+5MPリアデュアルカメラ
8MPフロントカメラ
Android 9.0 2
1カードスロット(デュアルSIM可)
3GB RAM + 32GB ROM
顔認証 指紋認証
グローバルLTEバンド対応 、技適認証済み 、au不可
2週間程つかってみているが、普通に使えている。
まあ、コスパは良い。
オーディオ Power AMPの製作 その4の続き [オーディオ]
今回は シャーシ工作編である。
ソリッドステートの場合、内蔵型で作ることが多い?
かもしれないが、今回は真空管アンプのように組んでみた。
使ったのは 旧鈴蘭堂のSL-10(HS)を使用した。
今は、ケンオーディオさんで扱っている。価格は1万円
このシャーシは天板と枠が3mm厚のアルミ製で底板は
鉄板である。
もともと真空管アンプ用であり、重いトランスを支えられる
ように設計されているため強度的には問題ない。
加工はアルミとは言え3mm厚、結構骨が折れた。
ヒートシンクへTrを取り付ける穴、ブロックケミコン、
基板類の取り付け穴である。仮付けしてみたところは
さらに、電源SW、SP-SW、フューズBox、ACインレット
などを枠に取り付け加工する。VRは本来は仮パネルを設けて
端子長を調整するのだが、今回はスペーサを製作して対応。
まあ、何とか恰好になったと思っている。
次回は、配線編である。
ソリッドステートの場合、内蔵型で作ることが多い?
かもしれないが、今回は真空管アンプのように組んでみた。
使ったのは 旧鈴蘭堂のSL-10(HS)を使用した。
今は、ケンオーディオさんで扱っている。価格は1万円
このシャーシは天板と枠が3mm厚のアルミ製で底板は
鉄板である。
もともと真空管アンプ用であり、重いトランスを支えられる
ように設計されているため強度的には問題ない。
加工はアルミとは言え3mm厚、結構骨が折れた。
ヒートシンクへTrを取り付ける穴、ブロックケミコン、
基板類の取り付け穴である。仮付けしてみたところは
さらに、電源SW、SP-SW、フューズBox、ACインレット
などを枠に取り付け加工する。VRは本来は仮パネルを設けて
端子長を調整するのだが、今回はスペーサを製作して対応。
まあ、何とか恰好になったと思っている。
次回は、配線編である。
オーディオ Power AMPの製作 その4の続き [オーディオ]
前回のアンプ回路編から続きで 今回は電源回路と保護回路
の設計である。
まず、電源回路である。
設計と言っても別段特殊なことはしていないが、
今回使った電源トランス(トロイダルトランス)には
電圧増幅段用の巻き線がなく、代わりに10V巻き線が2つある。
今回はこれを出力段巻き線に直列し、電圧を稼いでいる。
出力段は 60V/30Aのショットキー ブリッジダイオード
を用いた。電圧が低いので60V品で十分だ。
フィルターコンデンサーは22000uF/ 56V 品を用いている。
L/Rで独立電源のように使うため、写真のように4本使った。
コンデンサーには並列に2.2uF のフィルムコンと2KΩ/2W
の抵抗を付加している。抵抗は電源OFF時にコンデンサー
放電するブリーダーである。
この回路部での注意点は 1点アース である。
ここを間違えると、ハムノイズなどの残留ノイズに悩まされる
ことになる。
もう1点、今回 トロイダルトランスを用いたが、大容量トランス
を用いる場合、電源ON時にフューズが飛ぶことがある。
これは、磁気抵抗の小さいトランスコアと巻き線抵抗による
もので、ゼロクロスでONすればよいがACピークでONするケース
では大きなインラッシュカレントが流れるためである。
今回は、10Ωの抵抗とACリレーでインラッシュ保護回路を構成した。
ACリレーは一瞬遅れてONすることで、インラッシュを抑制できる。
次に保護回路を紹介する。
回路図左から、DCオフセット検出回路(定番)で約±0.6Vの
DCオフセットが発生するとON(電流を引く)する回路
である。この電流で次段のラッチ回路をONする仕組みとした。
74HC00などでR/S-FFを構成してもよいがTrで組むのが簡単。
その隣は不安定マルチバイブレータ回路である。
別に無くても保護回路には関係ないが、電源ON時に出力
リレーを切っておく間の待ち時間にピカピカとLEDを点滅
させておきたかったのでつけている。約5秒間である。
DCオフセット等が発生してラッチがかかった場合にも
ワーニングの意味もこめてピカピカするようになっている。
せっかくリレーをいれているのでスピーカーOFF/ONスイッチ
を取り付けた。
このスイッチはLED付照光式トグルスイッチ M-211(NKK)
で見た目も気に入って使っている。
次回は、シャーシ工作編である。
の設計である。
まず、電源回路である。
設計と言っても別段特殊なことはしていないが、
今回使った電源トランス(トロイダルトランス)には
電圧増幅段用の巻き線がなく、代わりに10V巻き線が2つある。
今回はこれを出力段巻き線に直列し、電圧を稼いでいる。
出力段は 60V/30Aのショットキー ブリッジダイオード
を用いた。電圧が低いので60V品で十分だ。
フィルターコンデンサーは22000uF/ 56V 品を用いている。
L/Rで独立電源のように使うため、写真のように4本使った。
コンデンサーには並列に2.2uF のフィルムコンと2KΩ/2W
の抵抗を付加している。抵抗は電源OFF時にコンデンサー
放電するブリーダーである。
この回路部での注意点は 1点アース である。
ここを間違えると、ハムノイズなどの残留ノイズに悩まされる
ことになる。
もう1点、今回 トロイダルトランスを用いたが、大容量トランス
を用いる場合、電源ON時にフューズが飛ぶことがある。
これは、磁気抵抗の小さいトランスコアと巻き線抵抗による
もので、ゼロクロスでONすればよいがACピークでONするケース
では大きなインラッシュカレントが流れるためである。
今回は、10Ωの抵抗とACリレーでインラッシュ保護回路を構成した。
ACリレーは一瞬遅れてONすることで、インラッシュを抑制できる。
次に保護回路を紹介する。
回路図左から、DCオフセット検出回路(定番)で約±0.6Vの
DCオフセットが発生するとON(電流を引く)する回路
である。この電流で次段のラッチ回路をONする仕組みとした。
74HC00などでR/S-FFを構成してもよいがTrで組むのが簡単。
その隣は不安定マルチバイブレータ回路である。
別に無くても保護回路には関係ないが、電源ON時に出力
リレーを切っておく間の待ち時間にピカピカとLEDを点滅
させておきたかったのでつけている。約5秒間である。
DCオフセット等が発生してラッチがかかった場合にも
ワーニングの意味もこめてピカピカするようになっている。
せっかくリレーをいれているのでスピーカーOFF/ONスイッチ
を取り付けた。
このスイッチはLED付照光式トグルスイッチ M-211(NKK)
で見た目も気に入って使っている。
次回は、シャーシ工作編である。
オーディオ Power AMPの製作 その4 [オーディオ]
久しぶりの大作である。(ちょっと大げさだが、)
今回の作品は、Class-A 25W+25W AMPである。
1980年代 パイオニアから M-22という Class Aのパワーアンプ
が発売されていた。
当時の価格で12万円程だったと思うが、40年前の12万円は現在の50万円
はくだらないはずで、子供だった私には到底手の出るものではなかった。
今回はこのAMPをフィートしての製作である。実物はこれ↓
まあ、自作なのであくまでもイメージの話である。今回は設計編とする。
『回路設計編』
1、設計コンセプト
・低予算で製作する(お父さんのお小遣いの範囲で!)
・低予算だが、その内で最大限の性能を確保する
・ピーク性能ではく、安定性を重視
・基本に忠実な設計に努める
2、AMP回路
今回もOp-AMPを使用する。
完全ディスクリートも考えたが、最近のOp-AMP性能には目を
見張るものがあり、音質的にも十分実用だ。
アキュフェーズなどのメーカーもOp-AMPを使用し始めている。
Op-AMPを使ってClass-Aって言うなという声も聞こえてきそうだが
Op-AMPの中はClass-Aで動作しているので全体としてもClass-Aなのだ。。
さて、回路であるが、こうなった。
左側から簡易レギュレータを作っている。出力は約±30Vである。
使ったTrが2SD774/2SB734と骨董品である。
遥か昔に使った残り部品が部品箱にあったのを再登場させたのだ。
このタイプのレギュレータを用いる際のコツ?は 基準電圧を
発生させるツエナーDiのS/Nと、定電流ダイオードを使用する
ことである。今回は4.7mAの定電流ダイオードとツエナーDiには
並列に330uFのOSコンを付けている。
この簡易リップルフィルターは帰還量が少なく安定動作が期待
できる一方で、このダイオードとコンデンサがないと
電源リップルが十分に抑圧できないことがある。
次の増幅段であるが、ここには OPA2134 を用いた。Op-AMP
なので電源電圧は±18Vが最大電圧のため、カスコードを行い
下げている。今回は±13.5Vとした。
この回路では、Op-AMP負荷に1KΩの抵抗を接続し、この信号電流を
カレントミラーの突き合わせとすることで電圧増幅する。
ここでのOp-AMPを除くゲインはカレントミラーの出力インピーダンス
と出力Trの負荷に依存する。計算してみると、、、
①カレントミラーの片側のインピーダンス(手計算上は抵抗値)は
R=Va / Ic x (1 + Re / re ) = 80v / 5mA x ( 1 + 47 / (26mV / 5mA )
= 16kΩ x (1 + 9 ) = 160KΩ
なので突き合わせで 1 / 2 になるから 80KΩ。
②出力段は 8Ω負荷として hfe倍で ドライブ段とプリドライブ段
それぞれ hfe = 100 程度でダーリントンと見なし hfe = 10,000
と考えて 80,000Ω=80KΩである。これが NPNとPNPで
あるから 半分の 40KΩ。
③従い、カレントミラー80KΩと出力段40KΩの並列抵抗値となり
約27KΩと計算できる。
④ゲインはこの抵抗値とOp-AMPの出力につけている1KΩの抵抗比
なので ゲイン=27KΩ / 1KΩ = 27 倍 ≒ 28 dB となる。
※Op-AMPのゲインはそのままあるのでこの28dB が加算される。
次に出力段であるが、ここは 2SC4883A / 2SA1859A をプリドライブ
にドライブは 2SC2837 / 2SA1186 のコンプリ3パラとした。
Class-A 25Wなら2パラでOKであるが、スピーカーインピーダンス
1Ω負荷でも十分に耐えられるようにという処置である。
また、熱負荷も高いClass-Aなので熱負荷分散も念頭に入れている。
しかし、3パラともなるとベースの入力容量が大きくなり、
一方でTrのhfe が思いのほか高いこともありベースには 4.7Ωを入れて
いる。(保険的な処置)
Class-A 25W を8Ω負荷で取るには
出力電圧=√ (2 x 8Ω x 25W ) = 20 なので 出力段電源電圧は
Trのサチュレーションを考慮し±24VDC とした。
アイドリング電流は 20V / 8 / 2 = 1.25 A である。3パラなので
1Tr当たりは0.417A。出力段のエミッター抵抗は0.22Ωとしている
ので 抵抗両端電圧を92mV にセットした。(実際は3パラばらつき
を見て平均化している)
出力段の損失は 1.25Ax24Vx2=60Wになり、Tr 1個当たり10Wの
損失である。2SC2837 / 2SA1186は Pc=100Wなので余裕の動作である。
先の写真にあるようなヒートシンクに取り付けているが、室温20℃時に
ヒートシンク温度54℃である。
このヒートシンクの放熱抵抗は 34℃/60W=0.57℃/Wと計算できるが
ヒートシンク取り付けでは絶縁シート=1℃/Wを挟んでいるので
Trの温度は54℃+1℃/Wx10W≒64℃と計算できる。
実際のTrのジャンクション温度はさらに10℃程度は高いはずだが、
Tj最大 150℃のTrなので信頼性に問題はなだろう。
(止めているネジが緩むのが怖いが、、、)
出力段には過電流保護を付けている。
出力Tr 1個で5A想定である。3パラなので 15Aまで出力可能。
ショート試験はしていないが、、電子負荷などで試験するとおそらく
出力UPすると電源電圧が低下し、例えば1Ω程度の負荷の際には
10Vpp程度でスタックするはずである。(トランスの抵抗値で降下する)
出力には負荷容量に対する安定化目的で、スナバ、抵抗//L による
インピーダンス補償をいれた。
※回路上の注意として、Op-AMP入力には直列に抵抗100~1KΩを
挿入すること。(回路図には書いてないが、、)
基板設計、VRや、このAMPの前段の特性に左右されるが、FET-Topの
Hi-インピーダンスタイプのOp-AMPは時として発振することがある。
じつのところ、このAMPでも発生したのだ。
次回は電源と保護回路 の設計編である。
今回の作品は、Class-A 25W+25W AMPである。
1980年代 パイオニアから M-22という Class Aのパワーアンプ
が発売されていた。
当時の価格で12万円程だったと思うが、40年前の12万円は現在の50万円
はくだらないはずで、子供だった私には到底手の出るものではなかった。
今回はこのAMPをフィートしての製作である。実物はこれ↓
まあ、自作なのであくまでもイメージの話である。今回は設計編とする。
『回路設計編』
1、設計コンセプト
・低予算で製作する(お父さんのお小遣いの範囲で!)
・低予算だが、その内で最大限の性能を確保する
・ピーク性能ではく、安定性を重視
・基本に忠実な設計に努める
2、AMP回路
今回もOp-AMPを使用する。
完全ディスクリートも考えたが、最近のOp-AMP性能には目を
見張るものがあり、音質的にも十分実用だ。
アキュフェーズなどのメーカーもOp-AMPを使用し始めている。
Op-AMPを使ってClass-Aって言うなという声も聞こえてきそうだが
Op-AMPの中はClass-Aで動作しているので全体としてもClass-Aなのだ。。
さて、回路であるが、こうなった。
左側から簡易レギュレータを作っている。出力は約±30Vである。
使ったTrが2SD774/2SB734と骨董品である。
遥か昔に使った残り部品が部品箱にあったのを再登場させたのだ。
このタイプのレギュレータを用いる際のコツ?は 基準電圧を
発生させるツエナーDiのS/Nと、定電流ダイオードを使用する
ことである。今回は4.7mAの定電流ダイオードとツエナーDiには
並列に330uFのOSコンを付けている。
この簡易リップルフィルターは帰還量が少なく安定動作が期待
できる一方で、このダイオードとコンデンサがないと
電源リップルが十分に抑圧できないことがある。
次の増幅段であるが、ここには OPA2134 を用いた。Op-AMP
なので電源電圧は±18Vが最大電圧のため、カスコードを行い
下げている。今回は±13.5Vとした。
この回路では、Op-AMP負荷に1KΩの抵抗を接続し、この信号電流を
カレントミラーの突き合わせとすることで電圧増幅する。
ここでのOp-AMPを除くゲインはカレントミラーの出力インピーダンス
と出力Trの負荷に依存する。計算してみると、、、
①カレントミラーの片側のインピーダンス(手計算上は抵抗値)は
R=Va / Ic x (1 + Re / re ) = 80v / 5mA x ( 1 + 47 / (26mV / 5mA )
= 16kΩ x (1 + 9 ) = 160KΩ
なので突き合わせで 1 / 2 になるから 80KΩ。
②出力段は 8Ω負荷として hfe倍で ドライブ段とプリドライブ段
それぞれ hfe = 100 程度でダーリントンと見なし hfe = 10,000
と考えて 80,000Ω=80KΩである。これが NPNとPNPで
あるから 半分の 40KΩ。
③従い、カレントミラー80KΩと出力段40KΩの並列抵抗値となり
約27KΩと計算できる。
④ゲインはこの抵抗値とOp-AMPの出力につけている1KΩの抵抗比
なので ゲイン=27KΩ / 1KΩ = 27 倍 ≒ 28 dB となる。
※Op-AMPのゲインはそのままあるのでこの28dB が加算される。
次に出力段であるが、ここは 2SC4883A / 2SA1859A をプリドライブ
にドライブは 2SC2837 / 2SA1186 のコンプリ3パラとした。
Class-A 25Wなら2パラでOKであるが、スピーカーインピーダンス
1Ω負荷でも十分に耐えられるようにという処置である。
また、熱負荷も高いClass-Aなので熱負荷分散も念頭に入れている。
しかし、3パラともなるとベースの入力容量が大きくなり、
一方でTrのhfe が思いのほか高いこともありベースには 4.7Ωを入れて
いる。(保険的な処置)
Class-A 25W を8Ω負荷で取るには
出力電圧=√ (2 x 8Ω x 25W ) = 20 なので 出力段電源電圧は
Trのサチュレーションを考慮し±24VDC とした。
アイドリング電流は 20V / 8 / 2 = 1.25 A である。3パラなので
1Tr当たりは0.417A。出力段のエミッター抵抗は0.22Ωとしている
ので 抵抗両端電圧を92mV にセットした。(実際は3パラばらつき
を見て平均化している)
出力段の損失は 1.25Ax24Vx2=60Wになり、Tr 1個当たり10Wの
損失である。2SC2837 / 2SA1186は Pc=100Wなので余裕の動作である。
先の写真にあるようなヒートシンクに取り付けているが、室温20℃時に
ヒートシンク温度54℃である。
このヒートシンクの放熱抵抗は 34℃/60W=0.57℃/Wと計算できるが
ヒートシンク取り付けでは絶縁シート=1℃/Wを挟んでいるので
Trの温度は54℃+1℃/Wx10W≒64℃と計算できる。
実際のTrのジャンクション温度はさらに10℃程度は高いはずだが、
Tj最大 150℃のTrなので信頼性に問題はなだろう。
(止めているネジが緩むのが怖いが、、、)
出力段には過電流保護を付けている。
出力Tr 1個で5A想定である。3パラなので 15Aまで出力可能。
ショート試験はしていないが、、電子負荷などで試験するとおそらく
出力UPすると電源電圧が低下し、例えば1Ω程度の負荷の際には
10Vpp程度でスタックするはずである。(トランスの抵抗値で降下する)
出力には負荷容量に対する安定化目的で、スナバ、抵抗//L による
インピーダンス補償をいれた。
※回路上の注意として、Op-AMP入力には直列に抵抗100~1KΩを
挿入すること。(回路図には書いてないが、、)
基板設計、VRや、このAMPの前段の特性に左右されるが、FET-Topの
Hi-インピーダンスタイプのOp-AMPは時として発振することがある。
じつのところ、このAMPでも発生したのだ。
次回は電源と保護回路 の設計編である。
オーディオ Power AMPの製作 その3 [オーディオ]
性懲りもなく、小出力 オーディオPower AMPを製作した。
第3弾である。
今回の設計コンセプトは、小型化・Low Cost化である。
第1弾、第2弾とトロイダルトランスを使用し、パワートランジスタも
オーディオ向けと言われるものを使用していたが、今回は小型化を
推進することもあり小型パッケージのものを選定した。
回路は以下
1、電源
電源トランスは所謂ヒータートランスで6.3V /1A 2出力を使用
ブリッジ整流で約8.5Vを得ており、これを出力段に使用する
また、OP-AMP電源として11Vを得るために、倍電圧回路を使用し
約17Vへ昇圧、その後、簡単なリップルフィルター回路を通して
11Vを得る。
ダイオードブリッジには60V/15Aのショットキータイプ: D15XBS6
を用いた、昇圧回路用には 同じく 60V/2Aの小型タイプ SDI260
を用いている。
2、AMP回路
今回も定番? NJM2068DDを使用している。出力段トランジスタは
ダーリントンタイプで 2SD2081/2SB1259 を用いた。
このトランジスタはソレノイドやモータ制御用の設計されているが
低飽和であり、IC max も10A と大きく、且つ モールドパッケージタイプ
なのでヒートシンクへの取り付けも便利という優れものだ。
しかも、安い! なお、安定志向で位相補償は多めにしている。
入力に50KΩ/AカーブのVRを付けているのだが、安物を付けたので
ややガリ音あり。。。安物買いの銭失いとはこのこと。
3、特性
波形を見る限り 第2弾とほとんど同じ特性である。
f得:200KHz/-3dB、1KHz正弦波 波形
同じく10KHzの方形波、と1KHzの方形波
どちらもリンギングなどなくキレイである。負荷は8Ω抵抗
4、外観
こんな感じである。こればっかりはセンスの問題で、、如何とも
できないところ。デザイナーってすごいですよね。
蓋は横開きとしている。
箱が小さいので背面もビジーだ。
もう少し大きい箱が良いなぁ。
回路はトランスリニアである。出力トランジスタのエミッタ抵抗を挿入して
いないためアイドリング電流の管理はシビアである。
バイアス回路との熱結合はしっかりやる必要あり。
5、所感
第3弾まで作ってしまったが、平行で進捗中のA級25W+25Wも着々
とやっている。回路基板は完成したのであとは、全体組み立てである。
こうご期待!
第3弾である。
今回の設計コンセプトは、小型化・Low Cost化である。
第1弾、第2弾とトロイダルトランスを使用し、パワートランジスタも
オーディオ向けと言われるものを使用していたが、今回は小型化を
推進することもあり小型パッケージのものを選定した。
回路は以下
1、電源
電源トランスは所謂ヒータートランスで6.3V /1A 2出力を使用
ブリッジ整流で約8.5Vを得ており、これを出力段に使用する
また、OP-AMP電源として11Vを得るために、倍電圧回路を使用し
約17Vへ昇圧、その後、簡単なリップルフィルター回路を通して
11Vを得る。
ダイオードブリッジには60V/15Aのショットキータイプ: D15XBS6
を用いた、昇圧回路用には 同じく 60V/2Aの小型タイプ SDI260
を用いている。
2、AMP回路
今回も定番? NJM2068DDを使用している。出力段トランジスタは
ダーリントンタイプで 2SD2081/2SB1259 を用いた。
このトランジスタはソレノイドやモータ制御用の設計されているが
低飽和であり、IC max も10A と大きく、且つ モールドパッケージタイプ
なのでヒートシンクへの取り付けも便利という優れものだ。
しかも、安い! なお、安定志向で位相補償は多めにしている。
入力に50KΩ/AカーブのVRを付けているのだが、安物を付けたので
ややガリ音あり。。。安物買いの銭失いとはこのこと。
3、特性
波形を見る限り 第2弾とほとんど同じ特性である。
f得:200KHz/-3dB、1KHz正弦波 波形
同じく10KHzの方形波、と1KHzの方形波
どちらもリンギングなどなくキレイである。負荷は8Ω抵抗
4、外観
こんな感じである。こればっかりはセンスの問題で、、如何とも
できないところ。デザイナーってすごいですよね。
蓋は横開きとしている。
箱が小さいので背面もビジーだ。
もう少し大きい箱が良いなぁ。
回路はトランスリニアである。出力トランジスタのエミッタ抵抗を挿入して
いないためアイドリング電流の管理はシビアである。
バイアス回路との熱結合はしっかりやる必要あり。
5、所感
第3弾まで作ってしまったが、平行で進捗中のA級25W+25Wも着々
とやっている。回路基板は完成したのであとは、全体組み立てである。
こうご期待!
オーディオ Power AMPの製作 その2 の続きの続き [オーディオ]
前回に続き Power AMPの製作の続きである。
見ての通り、電源トランスはみてくれが悪い。
このトランスは、RSコンポーネンツで売っている汎用品で約φ80mm外形
である。
このカバーを探してみた。あった! ダイソーで売っている軽量カップ
100円!である。これ↓
カップ内径は約82mmでこのトランス径にピッタリ。
取っ手部はスポット溶接のちょこっと付けなので
ペンチで煽ってやると簡単に外れる。
トランスは配線引き出し部がちょっとだけ膨らんでいるので
その部分に合わせてカップを広げ(曲げて)合わせこみする。
それを被せると、
どうだろうか?
一見、ありもののカバーにみえないだろうか?
それにしても、ダイソー100均はすごいなぁ。
見ての通り、電源トランスはみてくれが悪い。
このトランスは、RSコンポーネンツで売っている汎用品で約φ80mm外形
である。
このカバーを探してみた。あった! ダイソーで売っている軽量カップ
100円!である。これ↓
カップ内径は約82mmでこのトランス径にピッタリ。
取っ手部はスポット溶接のちょこっと付けなので
ペンチで煽ってやると簡単に外れる。
トランスは配線引き出し部がちょっとだけ膨らんでいるので
その部分に合わせてカップを広げ(曲げて)合わせこみする。
それを被せると、
どうだろうか?
一見、ありもののカバーにみえないだろうか?
それにしても、ダイソー100均はすごいなぁ。
オーディオ Power AMPの製作 その2 の続き [オーディオ]
前回に続き Power AMPの製作である。
前回はバラックで特性まで見て音出ししたところまでで
あったが、今回はケースへの組み立てを行った。
これである。恰好は、、、、トランスの見栄えは悪いなぁ。
今回もタカチYM-180という小さなケースに組んだのだが、
トランスを箱の外に出したおかげ、内部はそこそこになった。
このAMPはTranslinear回路を採用したおかげもあって
発熱が少なくて良い。
(もっとも、出力段Trのアイドリング電流温特はシビア)
さて次は、純A級 25W+25W 。昔あった名機パイオニア
M-22を超えたいものである。
※メーカー製AMPは非常に高音質だが、量産設計を加味
しているので、妥協点は多いはず。
一方、素人設計でも、一品ものを製作する場合、
細かなチューニングによってメーカー製高級機を凌ぐ
性能・音質を手に入れることも可能と考える。
これこそが自作のだいご味なのだ!
前回はバラックで特性まで見て音出ししたところまでで
あったが、今回はケースへの組み立てを行った。
これである。恰好は、、、、トランスの見栄えは悪いなぁ。
今回もタカチYM-180という小さなケースに組んだのだが、
トランスを箱の外に出したおかげ、内部はそこそこになった。
このAMPはTranslinear回路を採用したおかげもあって
発熱が少なくて良い。
(もっとも、出力段Trのアイドリング電流温特はシビア)
さて次は、純A級 25W+25W 。昔あった名機パイオニア
M-22を超えたいものである。
※メーカー製AMPは非常に高音質だが、量産設計を加味
しているので、妥協点は多いはず。
一方、素人設計でも、一品ものを製作する場合、
細かなチューニングによってメーカー製高級機を凌ぐ
性能・音質を手に入れることも可能と考える。
これこそが自作のだいご味なのだ!
オーディオ Power AMPの製作 その2 [オーディオ]
昨年末に1台 小出力(4W)の純A級パワーAMPを製作したのに
続き、今回も4~6W程度のパワーAMPを製作した。
(実験機でバラック状態だが、、)
1、設計コンセプト
今回の設計では、純A級ではなく、25年前に流行った
Non-Switchingタイプの準A級方式?としている。
Non-Switching方式は出力段パワーTr電流(アイドリング電流)が
カットオフすることなく僅かでも良いので流れている状態を保つ
ように動作するものである。
25年前にYAMAHAがH.C.A(Hyperbolic Conversion Amplification)
が有名どころであるが、要はTranslinear circuitの応用である。
Translinear回路は、Tr(Di)のVf特性がLog関数特性であることを利用
Bias回路を構成することで、出力段シングルエンドPush-Pull Tr において
出力負荷電流に寄らずB級AMPではカットする側のTrにも僅かであるが
アイドリング電流を保つというものである。
結果、カットオフしないのでB級よりA級に近い動作になり歪特性
に有利と言われている。
・今回は上記のTranlinear回路を採用し、なるべくシンプルなものする。
一見、これが?と思うかもしれないが、ちゃんと動作する。
2、回路設計
・回路構成はOp-AMP+バッファーとした。
・バッファーの部分がTranslinear回路である。
・定電流ダイオードを用いて回路をシンプル化しバイアスの
安定化を図っている
・Bias回路の抵抗値は8.2K、50KVR、8.2K の接続とした。
もう少し抵抗値を下げた方がよさそう。4.7K、20KVR、4.7K が
良いだろう。
・出力段はダーリントンTr:2SD2560/2SB1647 のコンプリ
を用いている。これは安価であるが、メーカー製オーディオAMP
でも採用実績がある名器だ。(ちょっと大きすぎた)
hfeが数1000あるのでひじょうに便利。
・Translinear回路では出力段Tr のエミッターに電流帰還用の抵抗
(0.22~0.47Ω)を挿入できない。(入れると普通のB級になる)
なので、Biasの安定化には非常に神経を使う。
今回は前段のBias回路のNPN、PNP Trを出力段Trにエポキシ接着剤
で接着している。数時間かけてアイドリングを確認
したが、何とか熱暴走状態にはならないようだ。
アイドリング電流値:0.20Aとした。(約0.5Wまでは純A級)
・電源は小出力ということもあり AC9-0-9V 2A程の物で
実験している。
3、組み立て(後)
・バラックなので、、、パス
4、特性
・まずはTranslinear回路として動作しているのかを確認する
出力段Trのコレクターに0.47Ωを挿入して発生する電圧
波形を見ることで電流をモニターできる。
※負荷8Ω抵抗、出力振幅=10Vpp f=10Khz
10KHzの正弦波である。下側が抵抗(出力段NPN Tr 側)の電圧波形である。
電源リップルを受けて波形が塗り絵状態だが包絡線を観測すると
下に振れているいるとき(つまりPNPがON状態のとき)でも
上側のNPN TrもON状態を保っていることが観測できる。
位相補償は出来高である。矩形波でも少しリンギングがあるが
この程度ならOKとした。
この状態で周波数特性 350KHz/-3dB @10Vpp である。
歪特性は手持ちの機材では 0.01%前後をフラフラしているが、
これは機材の特性だろう。
5、音質
小出力AMPだが、前回のA級AMPと比較しても遜色ない
音質である。
なにより、発熱が少ないのが精神的に良い!
6、所感
個人的にはオーディオAMPは純A級しか製作してこなかったが
こうして、準A級方式も作ってみると悪くない。
放熱器、トランスなどコストパフォーマンスが良いのだ。
メーカがこぞって採用した気持ちが分かるなア。
現代では、デジタル(D級)アンプが主役になりつつあるが、
効率だけは語れない何かがあるのがアナログアンプなのだ。
続き、今回も4~6W程度のパワーAMPを製作した。
(実験機でバラック状態だが、、)
1、設計コンセプト
今回の設計では、純A級ではなく、25年前に流行った
Non-Switchingタイプの準A級方式?としている。
Non-Switching方式は出力段パワーTr電流(アイドリング電流)が
カットオフすることなく僅かでも良いので流れている状態を保つ
ように動作するものである。
25年前にYAMAHAがH.C.A(Hyperbolic Conversion Amplification)
が有名どころであるが、要はTranslinear circuitの応用である。
Translinear回路は、Tr(Di)のVf特性がLog関数特性であることを利用
Bias回路を構成することで、出力段シングルエンドPush-Pull Tr において
出力負荷電流に寄らずB級AMPではカットする側のTrにも僅かであるが
アイドリング電流を保つというものである。
結果、カットオフしないのでB級よりA級に近い動作になり歪特性
に有利と言われている。
・今回は上記のTranlinear回路を採用し、なるべくシンプルなものする。
一見、これが?と思うかもしれないが、ちゃんと動作する。
2、回路設計
・回路構成はOp-AMP+バッファーとした。
・バッファーの部分がTranslinear回路である。
・定電流ダイオードを用いて回路をシンプル化しバイアスの
安定化を図っている
・Bias回路の抵抗値は8.2K、50KVR、8.2K の接続とした。
もう少し抵抗値を下げた方がよさそう。4.7K、20KVR、4.7K が
良いだろう。
・出力段はダーリントンTr:2SD2560/2SB1647 のコンプリ
を用いている。これは安価であるが、メーカー製オーディオAMP
でも採用実績がある名器だ。(ちょっと大きすぎた)
hfeが数1000あるのでひじょうに便利。
・Translinear回路では出力段Tr のエミッターに電流帰還用の抵抗
(0.22~0.47Ω)を挿入できない。(入れると普通のB級になる)
なので、Biasの安定化には非常に神経を使う。
今回は前段のBias回路のNPN、PNP Trを出力段Trにエポキシ接着剤
で接着している。数時間かけてアイドリングを確認
したが、何とか熱暴走状態にはならないようだ。
アイドリング電流値:0.20Aとした。(約0.5Wまでは純A級)
・電源は小出力ということもあり AC9-0-9V 2A程の物で
実験している。
3、組み立て(後)
・バラックなので、、、パス
4、特性
・まずはTranslinear回路として動作しているのかを確認する
出力段Trのコレクターに0.47Ωを挿入して発生する電圧
波形を見ることで電流をモニターできる。
※負荷8Ω抵抗、出力振幅=10Vpp f=10Khz
10KHzの正弦波である。下側が抵抗(出力段NPN Tr 側)の電圧波形である。
電源リップルを受けて波形が塗り絵状態だが包絡線を観測すると
下に振れているいるとき(つまりPNPがON状態のとき)でも
上側のNPN TrもON状態を保っていることが観測できる。
位相補償は出来高である。矩形波でも少しリンギングがあるが
この程度ならOKとした。
この状態で周波数特性 350KHz/-3dB @10Vpp である。
歪特性は手持ちの機材では 0.01%前後をフラフラしているが、
これは機材の特性だろう。
5、音質
小出力AMPだが、前回のA級AMPと比較しても遜色ない
音質である。
なにより、発熱が少ないのが精神的に良い!
6、所感
個人的にはオーディオAMPは純A級しか製作してこなかったが
こうして、準A級方式も作ってみると悪くない。
放熱器、トランスなどコストパフォーマンスが良いのだ。
メーカがこぞって採用した気持ちが分かるなア。
現代では、デジタル(D級)アンプが主役になりつつあるが、
効率だけは語れない何かがあるのがアナログアンプなのだ。
オーディオ Power AMPの製作 [オーディオ]
久しぶりの記事である。
今回は、久しぶりに設計、試作した オーディオ Power AMPを紹介する。
1、設計コンセプト
・少ないお小遣いで製作ができるように小型とする
・近年流行りのClass Dではなく、純Class A とする
・出力は4W、B級領域使用で6Wを目標とする(放熱都合)
・自分の机で聞く、ニアフィールド用
・昔あった?「PASS Laboratories社 ALEPH 0s」を feat する
(っぽくする?)
2、回路設計
こんな回路にしてみた。
たまたま手元にあったトランスが115VAC入力16V-0-16V,11V-0-11V
出力だったので、これを使用した。
・入力段にはOp-AMPを使用JRCの名機NJM2068DDを用いている。
NJM2068DDはBip入力であるが入力バイアスは小さく、
50KΩVRも付けているのでそまま接続している。
・Op-AMPの負荷は150Ωでこの抵抗に発生する電流をミラーして
次段へ伝送する方式とした。
Op-AMP出力をQ11のエミッタへダイレクトに接続してもOKである
(この場合はOP-AMPのVDDはカレントミラーに接続しないこと)
・出力段は回路の簡素化目的でダーリントンTr(”2SD2390/2SB1560)
を用いた。その他のTrは2SC2240/2SA970とした。
・電源回路はブリッジ整流とし、容量は電圧段 2200uF/25V
出力段 4700uF/25V パラの9400uF相当とした。
A級AMPでアイドリングも多いためリップル対策である。
・ヒートシンクは手持ち品(強制空冷用だったかな?)を使用
3、組み立て(後)
・どうだろうか「PASS Laboratories社 ALEPH 0s」に似てるか?
・箱をリードP-601(120x130x60mm)という小さいものにしたため
組み立ては難航!中身はごちゃごちゃになってしまった。
4、特性
・F特は深めの位相補償を行い 100KHz/-3dB としている。
追い込めば1MHz程度まではレスポンスするだろうが、容量負荷など
で発振してもつまらないのでこれで良しとする。8Ω抵抗負荷では
方形波レスポンスも非常に綺麗である。
・最大出力は10Vpp→8Ω負荷で6W相当である。アイドリング電流
を0.5Aに設定していので4WまではA級動作である(設計値)
・出力のDCオフセットは数mV内に収まっている。流石OP-AMP入力!
・OP-AMPが優秀なのか、電源もレギュレータも無いのにNoiseも
僅かである。
5、音質
・非常にカチッとした感じのトランジスタAMPの音質である。
・4WのAMPとは思えない駆動力を感じる。。。
6、所感
・ 久しぶりに設計、製作したAMPである。予備実験などしつつ
結局4日間を要した。疲れた!(歳を感じるなア)
・次は、、、Class A 25W+25W を計画中!
今回は、久しぶりに設計、試作した オーディオ Power AMPを紹介する。
1、設計コンセプト
・少ないお小遣いで製作ができるように小型とする
・近年流行りのClass Dではなく、純Class A とする
・出力は4W、B級領域使用で6Wを目標とする(放熱都合)
・自分の机で聞く、ニアフィールド用
・昔あった?「PASS Laboratories社 ALEPH 0s」を feat する
(っぽくする?)
2、回路設計
こんな回路にしてみた。
たまたま手元にあったトランスが115VAC入力16V-0-16V,11V-0-11V
出力だったので、これを使用した。
・入力段にはOp-AMPを使用JRCの名機NJM2068DDを用いている。
NJM2068DDはBip入力であるが入力バイアスは小さく、
50KΩVRも付けているのでそまま接続している。
・Op-AMPの負荷は150Ωでこの抵抗に発生する電流をミラーして
次段へ伝送する方式とした。
Op-AMP出力をQ11のエミッタへダイレクトに接続してもOKである
(この場合はOP-AMPのVDDはカレントミラーに接続しないこと)
・出力段は回路の簡素化目的でダーリントンTr(”2SD2390/2SB1560)
を用いた。その他のTrは2SC2240/2SA970とした。
・電源回路はブリッジ整流とし、容量は電圧段 2200uF/25V
出力段 4700uF/25V パラの9400uF相当とした。
A級AMPでアイドリングも多いためリップル対策である。
・ヒートシンクは手持ち品(強制空冷用だったかな?)を使用
3、組み立て(後)
・どうだろうか「PASS Laboratories社 ALEPH 0s」に似てるか?
・箱をリードP-601(120x130x60mm)という小さいものにしたため
組み立ては難航!中身はごちゃごちゃになってしまった。
4、特性
・F特は深めの位相補償を行い 100KHz/-3dB としている。
追い込めば1MHz程度まではレスポンスするだろうが、容量負荷など
で発振してもつまらないのでこれで良しとする。8Ω抵抗負荷では
方形波レスポンスも非常に綺麗である。
・最大出力は10Vpp→8Ω負荷で6W相当である。アイドリング電流
を0.5Aに設定していので4WまではA級動作である(設計値)
・出力のDCオフセットは数mV内に収まっている。流石OP-AMP入力!
・OP-AMPが優秀なのか、電源もレギュレータも無いのにNoiseも
僅かである。
5、音質
・非常にカチッとした感じのトランジスタAMPの音質である。
・4WのAMPとは思えない駆動力を感じる。。。
6、所感
・ 久しぶりに設計、製作したAMPである。予備実験などしつつ
結局4日間を要した。疲れた!(歳を感じるなア)
・次は、、、Class A 25W+25W を計画中!
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