まさはる's Weblog

　前回の「続きを読む...」からの続きですが、うちの安定化電源はスイッチング電源のため、電源ラインには次のようなノイズが出ています。

スイッチング電源の出力（縦軸の1マスは1V）

　そこで、これを何とかできないかと思い、DCラインフィルターを作ってみることにしました。

チョークコイルの材料

　コモンモードチョークコイル用コアと、それっぽいコアを購入して、自前でコイルを巻いてみることにしました。なお、コイルの巻き方は、月刊FBニュースのHW Lab／第2回 DCラインフィルターの製作を参考にしました。

DCラインフィルターで使用する部品

　上がコモンモードノイズ対策用で、下の2つがノーマルモードノイズ対策用のチョークコイルです。出来栄えはあまり良くないのですが、とりあえず組み立ててみたところ効果があったので、部品を1つづつ追加してオシロスコープでノイズの状況を見てみました。なお、条件は前回と同じで、DC12Vで100kΩの負荷抵抗にプローブをあてています。

コモンモードチョークコイルのみ

　コモンモードチョークコイルを入力側に入れた状態です。CH1（黄色）とCH2（水色）が表示されていますがどちらも同じで、上のCH1は縦軸の1マスが1V、下のCH2は縦軸の1マスが50mVで、20倍に拡大して表示しています。
　上のCH1を見ると、1Vを超える振幅のノイズは無くなっています。

ノーマルモードチョークコイルを追加

　あまり変わり映えしませんが、横のラインがギザギザになっているようです。

1μFのフィルムコンデンサを追加

　トゲトゲは無くなりましたが、電圧が±15mVぐらいで揺れています。

測定状況


1000μFの電解コンデンサを追加

　縦軸の1マスが1VのCH1だけ見ている分には、ノイズが取れたって感じでしょうか。対策しない場合のトゲトゲ状態よりだいぶ良くなっています。

FX-AUDIO- Petit Susieでの測定状況


FX-AUDIO- Petit Susieの場合

　FX-AUDIO-（North Flat Japanのサイトが開きます）のPetit Susieは、スイッチング電源のノイズフィルターとして以前から売られているので、今回のお手本として購入したものです。
　見よう見まねで適当に作った自作と比べると、ノイズの振幅が低く抑えられているようです。自作の方はブレッドボードで組んでいるので、回路の変更は自由に出来るのですが、知識が乏しい中で変更しても大きな効果は期待できなさそうです。
　という事で、とりあえずFX-AUDIO-のPetit Susieを安定化電源の出力に使うことにして、自作のDCラインフィルターは何か思いついたら改良して使ってみる事にしたいと思います。

手巻きしたチョークコイル

　作るのに一番苦労したにも拘らず、ほとんど日の目を見なかった手巻きのチョークコイル...なので、ちょっとだけ紹介しておきます。なお、上の写真を撮るに当たって、真ん中のコモンモードノイズ対策用のチョークコイルは少し巻線を整形しました。左右のノーマルモードノイズ対策用のチョークコイルは整形のしようがないので、実際に使うとなると巻くところから作り直すつもりです。

（コモンモードノイズ対策用のチョークコイル）
　トロイダルコア：日立金属（現在はプロテリアル）のFT-3K50Tの外径17.8mm
　巻線：ポリウレタン銅線のφ0.65mm
　巻数：右の巻線16回、左の巻線16回のキャンセル巻き

（ノーマルモードノイズ対策用のチョークコイル）
　トロイダルコア：森宮電機のTR-20-10-5ED（現在はラインナップから無くなったようです）
　巻線：ポリウレタン銅線のφ0.65mm
　巻数：右8回巻いて左8回巻きの対角巻き（W1JR巻き）

　前回、1Wの出力を目指してAB級アンプを作ったのですが、出力を8V_PP出そうとするとクリップしてしまうので、電源電圧を含め色々と見直してみました。

　で、いずれ音を出してみたいと思っていたので、ちょうど秋月電子通商で販売されている安価な8Ωのスピーカーユニットを2個購入しました。

8Ωのスピーカーユニット

　返品不可の商品なのでどこか傷んでいるのかと思いましたが、綺麗できっちり作られています。アクティブスピーカーか何かの余り物なのでしょうが、ちょっとお得な感じです。

AB級アンプ（その3.4）の回路図（PDFはこちら）

　基本的な回路構成は前回のものと変わりはないのですが、発振したことから、R9を100Ωから1kΩに変更したことと、C9を追加したことが割と大きな変更点です。その他には、8V_PPでも出力波形がクリップしないよう、電源電圧を12Vから16Vに上げてあります。

AB級アンプ（その3.4）

　ブレッドボードを7枚使って、左から電源回路と正弦波発生回路、左チャンネルと入力部、右チャンネルという配置になっています。ちなみに、（その3.4）となっているのはボツにした3.1〜3.3があったためで、主に電源回路を強化しようとしていたのですが、その電源回路がやたらと電気を消費するのでシンプルなボルテージフォロワに戻しました。

電源電圧（CH1（黄色）は+、CH2（水色）は-）

　上のグラフは電源電圧で、負荷に合わせて変動しています。これは安定化させていない為ですが、電気をあまり消費せずに安定化させるのが今後の課題です。

正弦波発生回路の出力（CH1（黄色）はA点）

　正弦波発生回路は2回路入りオペアンプの一方をウィーン・ブリッジ発振回路に、もう一方を出力電圧調整用のアンプに使っており、出力は2V_PPに調整してあります。

Lチャンネルの電流増幅回路の入力と出力（CH1（黄色）は入力のB点、CH2（水色）は出力のC点）


Rチャンネルの電流増幅回路の入力と出力（CH1（黄色）は入力のB点、CH2（水色）は出力のC点）

　ようやく、1W+1WのAB級アンプが出来ました。一番苦労した所は発振を止めることで、対策にたどり着くまでかなり時間がかかりました。ちなみにこの回路はエネループ8本使いで9.6Vの電源電圧でも動作するのですが、ボリュームを上げ過ぎると出力波形がクリップするので注意が必要です。電源電圧を下げて使用する場合は、増幅率を決めているR8の値を見直す必要があります。

スピーカーを繋げて音楽再生中

　安定化電源からDC16Vを入れて、CDプレーヤーのアナログ出力を入力に入れてみました。スピーカーが裸使いなので、まともな音ではありませんが、特にノイズは聞こえないので、まぁ、それなりって感じです。うちのスピーカーに繋げれば音の比較ができるのですが、インピーダンスが4Ωなことと、壊すともう手に入らない物なので、よほどの自信作でも出来ない限りやめておこうと思っています。

AB級アンプ（その3.4）

　出来た余韻に浸れるよう、斜めから写真を撮ってみましたｗ。出力カップリングコンデンサのニチコンの無極性電解コンデンサ（緑のコンデンサ）が大きくて目立ちます。だいぶ前に購入していたのですが、これまで出番がなく部品箱に入れたままになっていたので、ここぞとばかりに使ってみました。
　まぁ、余韻はこれぐらいにしておいて、エネループ8本直列使いの電源に変えてみました。

Lチャンネルの電流増幅回路の入力と出力（CH1（黄色）は入力のB点、CH2（水色）は出力のC点）

　充電直後のエネループなので10.5Vぐらい出ていますが、出力波形（水色）が歪まない出力電圧は±2.5V、5V_PPぐらいなので、

　P = V_PP^2 / (8・R_L) = 5^2/(8×8.2) = 0.38W

と、出力はだいぶ低くなります。まぁ、電圧が低いので仕方ないのですが、このボリューム位置でスイッチング方式の安定化電源からDC16Vを供給してみると、

Lチャンネルの電流増幅回路の入力と出力（CH1（黄色）は入力のB点、CH2（水色）は出力のC点）


上のグラフの拡大図

...トゲトゲです。電池で運用すればトゲトゲとは無縁ですが、世の中スイッチング電源だらけだと思うので、解消できるか試行錯誤してみたいと思います。

（その後...）

　よく考えてみたら、うちのスイッチング方式の安定化電源のノイズを直接見たことがなかったので、100kΩの負荷抵抗に12Vをかけてオシロスコープで見てみました。

スイッチング電源の出力

　横軸の1マスは10μsになっており、ちょうど10μs毎にノイズが出ています。どうやらこれがアンプの出力に乗ってトゲトゲにしているようです。こうなると、トランスを使った従来型の電源だとどうなるのか興味が出てきたので、試しにやってみました。

測定状況


トランスを使った従来型の電源の出力

　うっ、あまりにも差があり過ぎる。たまにノイズの小さな点が見られますが、それ以外は真っ平でとてもきれいです。あのノイズだらけの電源をこんなふうにするのは多分無理だと思うので、電源から考え直す必要がありそうです。