トランジスタ式ミニワッターPart5(19V版)の作成

ぺるけさん設計のアンプのコピーです。2016年11月に設計で2017年5月まで更新されていた物を今更頃(2019年8月)作成しました。作成の目的は音を聞いてみたいと思ったからです。記事が公開された2016年11月の時点で半導体部品は一通り集めていたのですが、集まるまでに他の事に手を出したりしていて今に至ります。なので、出力段のトランジスタは2SA1931/2SC4881(初期版)を使用しています。ただ、2SC4881がどうしてもhFEが180以上の物を当てられずhFE=156の物を使用しました。

門田無線の休みの日に秋葉原に買い出しに行ってしまったので最も必要とするタカス基板 IC-301-74 を売っている店を探すのに難儀しましたが、ラジオセンター2Fの山長で購入できました。秋葉原のパーツ屋さんがますます閉店していっているので寂しい限りです。

回路図と基板上のパターンはオリジナルそのままです。違いと言えば使用した銅線が全て線径0.45mmの物であるという事です。これ以上細いのを持っていなかったのとパターン上問題なさそうだったというのが判断基準です。

trminipart5_01.jpg

全ての銅線パターンを先にはんだ付けしました。結構数があるのでこれだけでも大変な作業で、パターンの図を印刷してはんだ付けしては蛍光マーカーで塗りつぶすの繰り返しで付け忘れの無いようにしました。上に部品が重なったりするので後で付け忘れていたというのは大変な事になるので何としても避けたかったからです。

trminipart5_02.jpg

電源回路周りの部品を実装し終わった所です。この時点で短絡等がおきていないか、電源として機能しているか(+V, -V, GND)を確認しておきます。

trminipart5_03.jpg

全ての部品を実装し終わった所です。実際は左側を先に実装してその時点で各所の電圧チェックをしています。さすがに左右全部実装してからチェックするのは間違いがあった時に場所の特定が難しいと思ったからです。今回は1か所やらかしていました。GNDに隣接する部品を取り付ける時にGNDのパターンと半田ブリッジしてしまっていました。一見大丈夫そうだったのですが、30倍のルーペで確認すると何処からか紛れた細い線が付いていたのが原因でした。

出力段のトランジスタの放熱板には幅30mmのアルミ板を使用しています。後々のケーシングを見越して基板とぴったりとくっつく様に高さ調整をしました。写真上側に余裕が有るので5mmほど長くしてもよかった気がします。

trminipart5_04.jpg trminipart5_07.jpg


ケースに入れました。使用したケースはタカチのYM-200(200x40x150mm)です。幅と奥行きは問題ないのですが高さが40mmなので色々とギリです。放熱板が30mmで基板の厚さが2mm程度なので普段使用しているスペーサ(10mm)は使用不可能、そこで秋月電子通商で売っていた高さ5mmのオネジ・メネジ内臓のスペーサMB3-5を使用しました。かなりギリギリです。いっその事ケースと接触させるのも有りかと思いましたが、アルミ板の支えがトランジスタとのネジ付けのみなので、ケースに衝撃が加わった時に直にトランジスタの足の部分(はんだ付けした部分)に衝撃が伝わるのでギリギリでも良いので隙間を作っています。放熱のアルミ板がべらぼうに熱くなるので上下に通気用の穴を空けています。Bass Boostは使わない仕様としたのでSWは無しでBB回路部分を線材で短絡させています。BB回路の部品は実装しているので必要になれば線材を取り外して切り替えSWを取り付けるなりする事はできます。また、スパークキラーは電源SWに直付けしています。GNDはラグ端子を使ってスペーサ経由でケースに落としています。

trminipart5_05.jpg trminipart5_06.jpg

肝心の音は…まだ通電時間が短いので安定してきてから判断します。



2019/08/25追記
1日4,5時間音楽を聴きながら通電していました。7日目くらいで唐突に低音が出るようになると同時に全体的にクリアな音に変化しました。低音がモリモリ出てきます。もう少し様子見ですかね。
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プリアンプのチョイ変と問題解決

居間でメインとして使っているプリアンプがどうも低音が変な音になる原因ではないかと思い、手を入れることにしました。このプリアンプ、最初に作成してから9年もたっているのです。ずっとメインで使ってきましたが、その間に色々な現象が発生して都度変更して今の内臓になっている訳です。最初の思想に「安定性」の概念がなく、チョイ変でも何かしら起こってくれるアンプになってくれちゃてます。

今回も、チョイ変のハズが問題発生。原因解明と修復で1カ月以上かかってしまいました。

IMG_20170325_091400.jpg RIMG0633.jpg

このプリアンプ、電源にはLED電源を使用していてそこで-4Vと+19Vを生成、プリアンプはぺるけ式FET差動増幅回路になってます。変更箇所は信号の帰還部分となっている470μFの 手作りセラミックコンデンサ群 を 1000μFの一般的な電解コンデンサにする事。参考にした回路も色々と変更がされていて、この部分のコンデンサの容量を増やされています。

audio_preamplifier_fet_01_1kuf.png

変更前と後ではこんな感じです。

RIMG0634.jpg RIMG0638.jpg

変更が終わって各部分の電圧チェック等すまし、パワーアンプに繋いで音出ししてみると、低音の吹き抜けが良くなっています。これは良い変更をしたとしばらく(2時間くらい)音楽に聞き入っていたところ、突然、右チャネルの音が小さくなったり、元の大きさに戻ったりし、最終的には小さくなったままとなりました。

ここからが長い闘いでした。何せ電源を入れなおすと音の大きさが復活したり、ケースを開けるだけで現象が出なくなったり、また、現象が出るまで数時間かかったりしたからです。こんな時はと、考えられる限りの原因を書き出し、1つ1つ確認方法を検討して現象発生時に捕まえる、という地道な作業を決心しました。

新しく付け替えたコンデンサ周りのチェックから、発振、全半田の付け直し、電源部の発振等チェックしていきましたが、どれも問題なしでした。もう手を付けるところがないと思っていた時、ふとした時に音楽を流しながら各部品をチョンチョンとつついてみたのです。そしたら入力部をGNDとつなぐ470kΩの抵抗を小突いたときに音が小さくなる現象が発生しました。半田付けしているところの半田除去と付け直しをして再度チョンチョンしてみましたが、現象は再現します。デカイ抵抗器なので隣り合う部品との間の浮遊容量が変化して発振とかしているのではと波形を計測するも現象発生前後で変化なし。つまり発振ではなさそう。ここまで来てまたもや手詰まりです。

しばらくボーっと過去を振り返っていた時、この抵抗器を購入したときの店主の言葉を思い出しました。「足の付け根が弱いからテンションをかけないように」と言われていた事を。早速、問題の抵抗器を手持ちの抵抗器に付け替えて再現確認しました。これが明けても暮れても再現しないのです。つまり、原因は抵抗器の内部接触ということになりそうです。回路的にもこの部分が開放されている時と抵抗として機能している時の現象として納得のいく事象です。元と同じ抵抗器を買いなおして(9年前は290円でしたが、現時点では580円になってました)足を曲げる時は両端をペンチで固定して曲げる等、慎重に取り付けて1週間様子見。現象が再現しないことから解決としました。

まさかの抵抗器の中身接触不良。回路としては部品点数が少なく、全ての箇所の動作を理解していたからたどり着けたのだと思います。

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トランジスタ式ミニワッターPart4 (その5)

前回測定時に電源ノイズが多量に含まれている事が起因して出力に影響が出ている事が分かりました。そこでスイッチング電源のノイズを取り除く方法を色々と試したのですが、なかなか良い結果が出ず、また、回路が複雑になって今のケースには入らなくなるので根本から変える事にしました。スイッチング電源を違う品にするという以前もやったような事です。

今まで使ってたスイッチング電源は秋月のGF18-US1512-Tです。本アンプに繋いで電源を入れた状態での電源の出力(左)とインダクタ直後の波形(右)です。これを見るとインダクタが仕事をしていないように見えます。

SCRN0028.png SCRN0029.png

次に新たに購入した電源、秋月のNP12-US1508です。電源の出力(左)とインダクタ直後の波形(右)です。この電源だとスパイクノイズの出方がその名の通りスパイク状で出現する間隔も一定(10μs)です。インダクタの効果は…少しあるでしょうか? こうなってくるとインダクタの性能が気になります……が、選ぶとしてどういった所に注目して購入すればいいのか分からない(理解していない)のでこの点に関しては保留にしておきます。使っているのはサガミエレクのパワーインダクター 7313NC-331K-RA です。電圧降下はあるので短絡はしてないと思います。

SCRN0031.png SCRN0030.png

後者電源(NP12-US1508)を使った時の特性を計測したところ、安定化電源を使用した時と遜色無い特性を示していたのと、視聴しても差が分からなかったので後者スイッチング電源で良いかな、としました。

smw4_cross_talk_sw2.png  smw4_distortion_sw2.png

出てくる音ですが、素直です。Part3より全段差動PP寄りだけどどちらにも無い傾向もあり、最初聞いたときは困惑しましたが、聞き込んでいるとこれはこれで有りだなと思わせる音色です。あわよくば、全般的にもう少し厚みが欲しい所ですが、そこまで言うとミニワッターの領域を超えてしまうかと思います。初めてbass boostを付けましたが、こっちは自分には合いませんでした。使用しているスピーカとかにも依存するのだと思います。実使用者(妻)が低音重視なので、好むのかもです。何事もなく、嫁入りできるかな?

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トランジスタ式ミニワッターPart4 (その4)

ケースの塗装が出来たので、全てを組み込んで特性の計測をやってみました。

RIMG0623.jpg

周波数特性とL,RchそれぞれのBass Boostとの比較です。

frequency_response_LR.png

frequency_response_L_LBB.png

frequency_response_R_RBB.png

次に同じ機材で計測できるクロストークを測定しました。

cross_talk_NG.png

んっ??
何か変です。平坦なのもそうですが、-50dBって…。それに電子電圧計の動きも変です。これは…ノイズが多く乗っている感じです(残留雑音 2.6mV)。電源がスイッチング電源なので多いのかと思ったのですが、ぺるけさんの実験では電源部分にいれた330μHのインダクタが結構除去してくれるとの事でしたし…。疑惑を解明すべく安定化電源を繋いでみたところ、何と残留雑音が 50μVまで下がりました!! この状態でクロストークを計測すると、ポイグラフが得られました。

cross_talk_stabilized_power_supply.png

作成時に数々のチョンボをしてしまい、インダクタが焼き切れて内部短絡しているとか、そもそも今回使用したスイッチング電源がものすごいリプルを含んでいるとか…、考えると切りがないです。

さてさてどうしたものか……。
インダクタを入れ替えるのと、外部にフィルタを増設するのとの両面で追い込もうかな。

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トランジスタ式ミニワッターPart4 (その3)

基板側は各所の電圧を計測してOKになったので、ケースを用意することにしました。今回のケースもPart3の時に使用した奥澤のオリジナルケース O-29(250x100x50x1.0)と底板用のアルミ板を使用しました。

RIMG0618.jpg

基板はいつものごとく宙づりにする事にして穴開け加工を済ませました。使用者が妻の予定なので、塗装無しでは許してくれません。なので塗装します。色は使用者の意向を100%取り入れてアイボリーになりました。

アルミにしっかりと塗れるように耐水紙やすり#240で荒削りした後、#400で研磨します。中性洗剤で表面の油等を落として乾燥させ、メタルプライマー(非鉄金属用下塗り)を塗り、その上にラッカースプレー(アイボリー)を塗り、最後にラッカースプレー(クリア)で多少の強度上げをしました。

今日は台風の合間の極暑真夏日だったので塗装は比較的短時間で出来ました。が、自分も外にずっといたのでこんがりと焼けてしまいました。

RIMG0619.jpg

今回は塗装の最後の最後の1吹きでミスをおかしてしまいました。空き缶で底上げして塗装していたのですが、方向を変えようとした時にコテッて転かしてしまって表面にシワというか痕が出来てしまいました。この段階に来てそりゃないでしょ~です。修復は不可能なので作業は継続して仕上げました。

RIMG0620.jpg

使用者に見せた所、「別に気にしない。それよりも音の方がだいじ」と逆にハードルを上げられてしまいました。

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