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小型システムのアンプできたよ

こんにちは。

前回の続きで今回はアンプ編だよ。

前回→できた!
さらに前回→小型スピーカー

今回のアンプ、自作やってる人ならだれでもやってみたくなる、回路からの設計に挑戦してみました。
もちろん一からすべて考えてってのは無理なので、いろいろ参考にしながらの設計です。
なので、まあいないとは思いますが、この回路は参考にしないでください。
所詮素人が寄せ集めの知識でどうにかこうにか辻褄を合わせながら作ったものです。
以下にダラダラ書いていきますが、間違えてるところも多くあると思います。
専門家からすればそんなのありえねーよってのもあるかもしれません。
以上、はじめに。


さて、チビッ子ウッドちゃんに似合うアンプということで、なるべく小さめで、出力も大きくなくていい、シンプルなアンプが欲しくなります。
そうすると電源はDCアダプターの単電源で、利得も10倍くらいあればいいかなあ、と。
回路は自分で考えるとしてもなにか元になるものがないと流石に・・・
そうだ、前にヘッドフォンアンプで使った回路にしよう。
あれなら回路はそんなに複雑じゃないし、DCアダプタ一個でいいし、なにより素の音もいいし。
それの高出力化をなんとか頑張ってみよう。

もとの回路はぺるけさんのサイト<情熱の真空管>にあるFET式差動ヘッドフォンアンプです。
素晴らしいアンプで、作り方も丁寧に書かれているので是非作って見ることをおすすめします。

さて、高出力化のためにはどうしたらいいか・・・
・擬似負電源をなくす(ダイオードの定格が大きくなりすぎる)
・差動回路の後ろにエミッタ接地回路を入れる(利得の確保。帰還を増やす)
が必要ですかね。
さらに希望として
・入力コンデンサは使いたくない(音声ライン中のコンデンサは出力部だけにしたい)
・回路中のインピーダンスは10kΩ以下(どういうわけかそれ以上の抵抗値だと信号が歪む。環境が悪い?)
を意識しました。
一番困難だったのが擬似負電源をなくすことと入力コンデンサを使用しないことの両立でした。
正直不電源を使ったほうが楽で、もっと無理の無い回路になったんじゃないかと。

で、構想から約2年ダラダラと考えてできた回路がこちら
IMG.jpg
回路図兼配線図みたいになっちゃってますが。
以下ごちゃごちゃとした解説を。

設計当初の仕様は、
電源電圧19V
最大出力16W(片側、4Ω負荷)
利得20db(10倍)
周波数特性はできるだけよく。
実際はどうなったかというと、電圧、利得は変わりなしですが、出力が思ったほど取り出せず、最大6,4Wくらいです。
まあスピーカーも定格7Wですし、普段使いならこれで十分です。

では回路の方を。

DCアダプタからきた19Vはスイッチとかコイルを通り、0.5Ωで左右に分割されます。
以前の感じから、コイルを入れると調子良さそうなので今回も採用です。
そういやこのスパークキラーの使い方、実は間違えてるらしいとかなんとか・・・。
LEDは5mA流れるくらいで、ほんわか光ってます。
電源デカップリングは相変わらずアホみたいに入れて、片chで8600μFかな?
電源の入りがいい感じに不安定になってます。


さらに中のほうを。
まずは2SK30Aの差動回路について。
入力のコンデンサをなくすにはVGSの大きなFETが必要でした。
そこで目をつけたのが2SK30Aとか2SK246。
結局2SK30Aを使ったのは入手性と、これを使った作例があったからです。
VGSはなるだけ大きな振幅を受けられるように0.7Vに設定。
するとIDは2mAに、VDは約17Vとなります。
このVDが、後ろにエミッタ接地回路を入れたかったのでなるべく高く設定したい、でも高くすると今度は利得が取れなくなるで、かなりギリギリで設定してます。
差動回路としての利得は、RD1kΩ、Yfs約2.4mSなので約1.2倍となります。
こんなに低い利得でいいのだろうか・・・。

下の2SC1815の定電流回路はカレントミラー回路にしました。
はじめはヘッドフォンアンプと同じ定電流回路にしてたのですが、大きい入力(マイナス側)があったとき割りと簡単にクリップしてしまい、ぺるけさんのHPを見る限りカレントミラー回路のほうがまだ低電圧まで耐えられそうだったのでこれにしました。
ここのVCが0.7Vなのでかなりぎりぎりの動作をしています。
VEにいたっては0.04V・・・。
これでもとりあえず動作してくれることにちょっと感動しました。
おかげで、VC0.3Vくらいまで粘ってくれます。
2kΩの可変抵抗がありますが、ここを微調整することで終段の電圧を中点に設定します。


このへんまで設計してて、改めてぺるけさんのヘッドフォンアンプの設計の良さが分かりました。
用途を限定して余裕を持った設計、シンプルで確実に動作する各定数などなど。
僕はなにか作るとアレにもコレにも使えるようにって考えて、結果ギリギリだったり無駄が多かったりになってしまいます。まだまだ修行が足りんですなあ。


信号は差動回路からエミッタ接地へ
差動回路では信号を十分に増幅できないので、ここでググっと大きくします。
計算上ではここで約17倍ですね。
素子は記入漏れしてるけど2SA1015です。
気持ちとしてはエミッタを完全に接地させたかったんですけど、差動回路との電圧の兼ね合いでこんな、なんとも微妙な感じに落ち着きました。
これ、エミッタから直接コンデンサで接地させてもいいかもしれませんね。
音声ラインにコンデンサを入れたくない一心で抵抗だけになってますが。後でためしてみるのもいいかも。
上に2SC1815を置いて利得を稼いでいます。ちなみに、ここははじめダイオードを使ってたんですが、ちょっとした思いつきでトランジスタ使ったら案外安定が良かったのでこんなかんじになりました。
あと、RBは発振、歪み防止用です。
入れないとIBが結構流れるのか、波形がなかなかに歪んでました。


最後は出力段ことダイヤモンドバッファ回路氏
まず入り口の100Ωは発振防止用です。それと点点で書いてる470pFも。組み上がったら見事に発振して、ここにコンデンサ入れたらピタッと止まりました。
ブレッドボードで組んでる時、発振に気づかずちょっと放置してしまい、ブレッドボードをちょっと溶かしました。
ちなみにブレッドボードでの作業はこんなかんじに
IMG_0913.jpg
完成形ではダイヤモンドバッファは全部放熱板に接着してますが、ブレッドボードではそうもいかず気づいたらアボンでした。
ダイヤモンドバッファに関してはnabeの雑記帳さんのこのタイトルがわかりやすいです。
まあこの回路、やり始めて分かったんですが、パワーアンプの出力にダイヤモンドバッファは全く向いてないですね。
電流を流すほど出力電圧は降下していくし、そもそもhfeのある程度大きな素子じゃないと大電流は取り出せないし。
なので素子はダーリントントランジスタの2SB1228と2SD1830のペアを使いました。
これならhfe1000と見積もると約6.6Vp-pくらい・・・ん?
今計算してみると当初の予定より随分低いような・・・
まあ、出力的には問題無さそうですが、一番初めの設計図見直したら1kΩじゃなくて100Ωだった?
100Ωだったら8Vp-pまでいけるけど・・・
いやそれじゃあ発熱がやばそうだからやっぱりこれでいいんです。たぶん。

最後の0.47Ωは半導体アンプ製作技法に載ってました。
温度補正だったりでこれくらいの値がちょうどいいみたいです。


あとは出力コンデンサ、位相補正、負帰還などなど。
出力コンデンサにはキンキラキンなニチコンFWを入れました。音質というよりは、見た目だけのために。
なんたって一個300円くらいしたんだから音が悪いわけがありません!
位相補正はなんとなく入れてます。
帰還も大体10倍になるようにと。


その他、回路中にちょこちょこ入ってる100μFはノイズの除去と信号のループのためです。
正直、この入れ方が適切なのか、間違ってるのかわかりません。
まあここに入れれば効果あるのかなあと思って入れてます。
結局一番左の100μFは、入れると利得下がっちゃってたんで外しちゃいましたし。

あと回路図中の抵抗にアンダーバーを引いてるのは、オーディオ用の抵抗にしてます。
タクマンのREYシリーズです。
一応信号が通るであろうところをオーディオ用にと。
その他は秋月のカーボン抵抗。
今考えると別にケチらなくっても良かったような・・・。


あとは実際の組み立て。

こんなふうに配置を書いて・・・
IMG_0001.jpg


出来上がった基板がこちら
IMG_1070.jpg
自分で言うのも何だけど、この要塞感、好きです。

裏面はこんなん
IMG_1071.jpg

相変わらずの高密度配置です。
今回は後々の作業性も考えて入出力、電源はすべてコネクタで繋ぎました。
P1050500.jpg
配線は太いのを使いたい気持ちをぐっと抑え、
取り回し良くするために細い線、共和のAWG28を使いました。
これ、カラフルで売ってて色分けしやすいしね。

ボリュームは、本当はミニデテントを使ってみたかったんだけど、入る隙間なし・・・。
いつものことだけど、はじめにケースを買っちゃうのがいけないんだろうね。

あと、入力はRCAとミニプラグの2系統いけます。
気軽に使えるようにと詰め込みました。


そして完成形がこちら
IMG_1079.jpg
IMG_1081.jpg
なかなかええんじゃないですか?

ツマミはラジオセンター(ストア?)を歩きまわって良さ気なものを発見しました。
背面のターミナルも見た目カッコイイの探しました。
やっぱ見た目って大事ですからね。
見た目いいだけでいい音が出そうな気がしてきますし。

そんなこんなで、無事アンプも完成。
細かい調整とかはともかく、ひとまず小型システム完成と相成りました。
最近はたまに気分転換に鳴らしてます。
小音量でBGMにするにはいい感じです。
当初の目的だった、"気軽に持ち運べる”はすっかり失われてますが。(引っ越しの時はお気楽だけどね)
ちょっと綺麗に作りすぎましたね。
(自画自賛、大満足ですが。)



さて、この記事、実に1年以上下書きで放置されてました。
8割型書き終わってたんですがね。
その間いろいろなことが・・・、具体的には社畜になったりしてました。
1年経ってようやく生活にも慣れてきたんで、また更新復活できればなあ、と思いつつ・・・、
そんなモチベーショは今だけかもしれない。

まあまた更新する気になったら、その時に。
でわでわ。
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できた!

こんにちは明けてましたおめでとうございました。
もはや新年のあいさつをする意味があるのかわからないほど更新していませんが、
これからは心改めちょくちょく更新していこうと思います!(お約束)



そして、2年の時を経てついにNewアンプ&スピーカー完成しました!
P1050496.jpg

ちょっと時間かけすぎました。
別に2年間ずーっと作り続けてたなんてことはなく、
ちょっと進めたらしばらくお休みみたいなことを続けてたらあっという間に2年です。恐ろしい。


それではいろいろ解説をば。
前回はこんなかんじでした→小型スピーカー

コンセプトは変わりなく、気軽に音楽を楽しめる、持ち運びもラクラクな小型のシステム。
今まではパソコンを起動しないと音楽を流せなかったので、ちょっと聞きたい!ってのができなかったのです。
新しいシステムなら入力にミニジャックも併用してるので携帯音楽プレーヤーなどをプスッと接続すればすぐに音楽が聞けるわけです。
ちなみに現在はソニエリのMW600たんを接続しっぱなしにして、あいぽんからブルートゥースで音を飛ばしています。
アンプのスイッチを入れればあとはあいぽんでいろいろ操作できるのでめちゃ楽です。
もっとも、聞いててどこか変な違和感を感じるので、完全に音楽を楽しめてる感ではないですが…。


さてじゃあまずはスピーカー塗装奮闘記から。
目指すはParcAudioのDCK-F071W-Cのような綺麗な黒塗装!
前回はニス塗り一回で終わってますが、この後ニスを塗ること…?いっぱい…。
間違いなく5回以上重ね塗りしました。
塗ってヤスリで削っての繰り返し…。
すぐ終わるはずだったんです。
しかし、どうにも板の継ぎ目が面一にならず…
面をだしてもしばらくすると継ぎ目に段差ができてるんです。
これがMDF特有の寸法変化ってやつなのか?
と、泣く泣く研磨するも何度やっても同じなので最後はあきらめました。
塗料代もバカにならないし、上塗りすればマシになるんじゃね?と。
ニス塗りで写真の右側くらいまで厚塗しました。
283765344.jpg
画像では綺麗なツライチですが、これが3日くらいするとだんだん継ぎ目がずれてきます。
なぜに…


ニス塗りの後はクリアスプレーを3回くらい。
が、これは完全にミスでした。
本来は黒が先です。
なんでクリアー先に吹いちゃったんだろ?

黒スプレーも3回くらい。
この時点で結構いい感じになってました。
しかし、スプレー・仕上げ とかでググってると余計なものをいろいろ見つけてしまい…
こことか、こことか。
こんなの見てしまうとついやってみたくなるのが人間の性です!
そう、DCS-W3のようなピアノ塗装ができるんです!
早速探しましたウレタンスプレー。
ありました油性ニススプレー
ウレタンニスって書いてあるからこれでいけるだろうと。
完全に失敗しました。
これ、完全なブラックではなく、透明ブラックと言うか、要は木材を黒っぽくするスプレーでした。
しかも塗料がサラサラしててダレが…
さらに、上塗りするからいいやと下地が出るまで研磨してたせいでところどころ茶色い地肌が…
ラッカーでもう一回隠せばいいやと思っても、ウレタンの上にラッカーを吹くと塗膜が割れるらしい…
これはもうやむなしと、高価で敬遠してたウレタンスプレーを買う時がやって来ました。
だってこれ2k円以上して一回使いきりですよ?
まあ、貧乏塗装に徹しようとした結果、高く付いちゃったってやつです。
最後は気が済むまで研磨して、ウレタンスプレー。あら綺麗。

あ、ちなみに塗装は最低1日おいてから研磨、重ね塗りしてます。
ウレタンの後は一週間は触らなかったり。ちょっと気を使い過ぎかも。

スプレーが終わったらいよいよ鏡面研磨作業。
終わりが見えてきて楽しくなってきます!
がしかし!#2000で水研ぎしてると下地が…!
もう僕のライフは0だよ…。
スプレーもすっかり硬化しちゃったので、最後にペンで塗ってごまかしました。

最後の研磨では#2000水研ぎ→99工房のコンパウンドセット細目中目極目でフィニッシュ!
のはずが、
磨きが下手なのか、はたまた大学で鏡面加工の研究をしていて極上の鏡面に見慣れてしまったのか、いまいち綺麗な鏡面に見えない。
しょうがないとさらに液体コンパウンドを追加。
なかなか綺麗になりました。
IMG_1260.jpg
もう満足です。
やっぱり板の継ぎ目に段差ができちゃってるけど、気にしちゃいけません。


ということで、スピーカー完成!
P1050506.jpg
まあまあ良い感じに仕上がったんじゃないかと。

裏面はこんな
P1050507.jpg
普段見えないんだもの。塗りっぱなしですよ。
たしかラッカー吹いた時にニスが割れた。



長かった…面倒だった…
そりゃあ途中で嫌になって放置もしますわ。
もうMDFは使わね。
とは言え、素人にしてはまあまあいいものになったんじゃないかと。
今は背景が写ってるのを見てニヤニヤしてます。
しかし綺麗に仕上げてしまったがために一つ欠点が…
気軽に持ち運べない。
傷つけないように、指紋をつけいないように細心の注意を払いながら扱ってます(笑)


お次はアンプ製作編へ→小型システムのアンプできたよ

小型スピーカー

いつものようにお久しぶりです。
もう前の記事から一月近く経とうとしてるじゃないの。


今度は小型のシステムを作り始めました。
スピーカーもアンプもなるだけ小さくまとめて、ひょいひょい移動できるような。
携帯メディアからも入力できてちょっとしたBGMとかにでも。

そんなことを考えてたらやってくれました我らがPARK Audio
DCU-F071W、5cmの小型ユニットちゃんです!
まあ登場してから購入まで結構間が空きましたが、
いつも茨苑祭で寿命の縮まる思いをしてるのでこの際作ってしまおう、ということで今回めでたくゲットしました。


早速箱の設計ですが、今回はPARKオリジナルの設計に従いました。
確実性というのもありますが、自分が作ってからはなかなか弄らない性格なので、なるだけ弄らなくてもすむように、と。
というか適当に作ったくせに音が良すぎるんですよ!(バンバン
自分比ですが。
悪かったらそりゃあ弄るだろうけど良くも悪くも弄り甲斐がないんですよ!
まあ自作に拘ってるのは自己満足だったりロマンだったり、
あと手段が目的と化してる部分もありますかね。

しかしオリジナルに従うとは言っても、トリマーは持ってないから綺麗なRはできないし、スピーカー端子が違う物だったり、板厚12mmなのに15mmを買ってしまったりと、いくつか違う部分があります。
ま、いいよね。


前置きはこれくらいで。
板厚15mmでも内容積は同じになるように板は切ります。
P1030070.jpg
毎度おなじみ、ソーガイドを使うといい感じにまっすぐ切れます。 初期設定をバッチリやって、コツをつかめられれば。
今回は2mmくらいずれたりしてました。
それと、MDFだからサクサク切れるだろうと踏んでいたのですがそんなこともなく、ヒーヒー言いながら切ってました。

今回写真をあまり撮ってないのですが、やってることはいつもと一緒なのでこのへんを見ればだいたい分かると思います。

ずれの酷い部分は切り直ししました。
900×600の板でも1セット作ってまだ半分くらい余ってましたし。
ヤスリがけはいつもの合板よりは楽でした。が、粉がやばかったです。

そんなこんなで穴開けまで終わった状態。
P1030081.jpg
ザグリはカッターとヤスリで仕上げました。(形は適当)
端子部分の四角も金ヤスリでせかせかと。
ユニット固定用の爪付きナットですが、これのM3は大型のホームセンターにも売ってなくて、ラジコンやさんで漸くゲットできました。

いつもの調子だとこの後組み立てですが、今回ユニット穴が小さくて後から吸音材を入れるのが大変そうだったので先に貼り付けました。
P1030082.jpg
これは適当に、どこかで購入したフェルトを。
吸音材は箱内の定常波を無くすとかなんとかだったはずなので、対面する片面にそれっぽく貼りました。
失敗してても両面テープなのですぐに剥がせますし。

いよいよ接着~っと、画像無しです。
まあボンド塗って組み立ててちょっと位置あわせして、重し乗せてるだけなんで。

接着が終わったらあとは表面整えて塗装なんですが、板切りが悪かったせいでずれが酷いことに。
今回は木工パテA タモ白を使いました。
P1030083.jpg
これも後からサクサク削れる物だと思って大量に盛ったのですが、思いの外固くて、段差を無くすのにずいぶん時間と体力を持って行かれました。
まあ、ここで綺麗に段差を無くすと最後の仕上がりが綺麗になるので手は抜けません。
ちなみに、一度綺麗にしたと思って一晩放置したら再び段差が復活してたのはなんだったんだろう?
水分吸って膨らんだりとか、なんかあるんですかね?

ここまでくればあとは塗装! なんですが、MDFは塗料もよく吸うと聞いていたのでまずは下地処理です。
木部用プライマーを使いました。なんかはずれだったような気もするんですが。もっと粉状の物だと思ってました。
まあ塗った後に水性塗料が塗れて、塗料の染み込みも抑えられるようなので。
これを2回吹き付けました。
P1030085.jpg
結果は見ての通り。
MDF表面はちゃんとプライマーが乗ってますが、切り口はすごい勢いで吸うようで、2回塗ってもまだ足りないようでした。
パテは全然染みこまないようですね。
2回塗って一缶空になってしまったので、もうニス塗装に移ります。

まずは裏側から。
P1030086.jpg
木のずれを裏側に集中させるせいでパテがモリモリです。
普段見ないからいいんだもん。
底は1回で終わりです。

続いて普段見えてる側も。
P1030087.jpg
今回もニスを分厚くして、最後は黒で塗装する予定です。
このキットを真似て。
もっとテカテカでしょうけど。


さて、ここまで来たところでタイムリミットです。茨苑祭の。
もっとちゃんと、完成形で持って行きたかったんですけど、相変わらずのスロースタートによりここまでが限界でした。
まあ制作途中なんて滅多に見られる物じゃないからこれはこれでいいんじゃない?ってことで。

展示するとなればユニットを取り付けなければ
と言うことで不本意ながら完成前にユニットを取り付け、仮完成です!
P1030285.jpg
音の方は・・・といろいろ書きたいんですけどそれは完成後にしましょう。
少なくともこの時点ですげえいいです。


今回茨苑祭にはリュックで行けました。
いつものゴロゴロだとホント心臓に負担がかかってるのがよく分かるというかもうしんどくなってきたのでちょうどいいかもね。
ちなみに茨苑祭の感想としては、2次会の記憶がありません。以上。


ということで、まだ途中ですが今回はここまでです。
その後どうなってるかって、どうかなってたらもっと書いてますがどうもなってないのでなにも書けません。
ええ、茨苑祭終わってからすでに1週間以上経ってますがなにも進んでません。
近所にゲオが開店して映画見るのにいそがs(ry
今年中には完成するよきっと。

ついでに、アンプの方も茨苑祭までに新しい物を作りたかったのですが、多大なる設計ミスのおかげでなかなか進まず、漸く道が見えてきたくらいです。
スピーカーと同じく、今年中になんとかしましょう。


でわまた。きっと近日中に。
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