まさはる's Weblog

何やら回路を測定中...

　前回、自作したアンプの出力をうちのスピーカーに繋げて、意外にも普通に音が出たーで終わったのですが、前回まではネット等の情報を元に見よう見まねで回路図を作っていたため、次の本を購入して一から勉強してみる事にしました。

CQ出版社 定本 トランジスタ回路の設計

　この本と似たような本をかなり以前に購入しているのですが、この手の回路の学習に最低限必要な信号発生器とオシロスコープは当時非常に高価で、持っていたのはアナログテスターだけだったので、数ページ読んだだけで終わってしまった記憶があります。
　今は、正弦波発生回路（自作）、100MHz 2chのオシロスコープ、デジタルマルチメータ、30V 5Aの安定化電源があるので、この本の内容に合わせて実習しているところです。

AB級アンプ（その4）の回路図（PDFはこちら）

　これは教科書の第2章に出てくるエミッタ接地増幅回路です。左側の赤と緑の部分は正弦波発生回路なのでアンプ自体とは直接関係ありません。アンプのそれぞれの抵抗値は、電流値を定めた後、オームの法則を使って計算して求めていきます。

V_BとV_C（CH1（黄色）はV_B、CH2（水色）はV_C）


V_BとV_E（CH1（黄色）はV_B、CH2（水色）はV_E）

　この回路は+15Vの単電源なのでオシロスコープの画面では、0Vは2マス下げた位置で1マスは2Vです。V_EはV_Bの0.6V下がりになって教科書どおりですが、出力のV_Cの下側がクリップしているので、V_Cを上げてみました。

AB級アンプ（その4.1）の回路図（PDFはこちら）

　6Vでもクリップは解消するのですが、+15Vの単電源でだいぶ余裕があるのでV_Cを中点付近の7.5Vに上げてみました。

V_BとV_C（CH1（黄色）はV_B、CH2（水色）はV_C）


V_BとV_E（CH1（黄色）はV_B、CH2（水色）はV_E）

　V_Cがだいぶ上に上がって下側のクリップは解消されていますが、V_CEが3Vから5.5Vに大きくなったことから、コレクタ損失P_Cも3mWから5.5mWに大きくなりました。この損失は熱になるだけなので、必要以上にV_Cを上げることは無駄だと分かりました。

　続いて、第3章のエミッタ・フォロワ回路も追加してみました。

AB級アンプ（その4.2）の回路図（PDFはこちら）

　教科書だとエミッタ・フォロワ単独回路なのですが、作ったエミッタ接地増幅回路の後ろに繋げたため、入力側のカップリングコンデンサやバイアスを掛ける抵抗を省略した回路になっています。

Q3のV_BとV_E（CH1（黄色）はV_B、CH2（水色）はV_E）

　教科書を見ながら自ら計算していくことで、計算する順序や抵抗値の計算方法が分かってきました。これはこのまま地道に行くしかないと思いつつ、教科書は「続 ...」の2冊目も購入してあり、FETが出てくるのは遙か先...ｗ。
　この後の第4章は、出力段トランジスタのバイアス調整が可能なパワーアンプの実習なので楽しみです。

　アンプの話からそれて正弦波発生回路の話ですが、今回使っている正弦波発生回路は以前から使っているものと全く同じ回路で、新たに組み直したものです。

左側が正弦波発生回路（1枚目と同じ写真）

　組み直すに当たり、なるべく1kHzに近づけるよう、R5+VR1、R6+VR2を1kHzになる15,900Ωにピッタリ合わせて組んでみました。出来て電源を入れてみると発振しない...。何でーってことで、配線のチェックを行いましたが、間違いは見当たらず。

　翌日、全部バラして組み直してみましたが、やっぱり発振しない...。部品を入れ替えても同じ。途方に暮れて、部品が熱くなってないかなと思い、あちこち触ってみると、C5（写真中央下にある積層セラミックコンデンサ）に触ると発振し、その後ゆっくりと収束して発振が止まります。回路に問題はないようですが発振が継続しないため、ピッタリに合わせた半固定抵抗器（写真中央下にある四角くて青いやつ）の抵抗値を変えてみたところ、VR1（写真中央下の右側）の抵抗値を変えると発振し始めて振幅幅も変えられることが分かりました。...この回路、こんなカラクリがあったとはｗ。これまで1発で発振していたのは抵抗値がアバウトだったのが良かったのかもしれません。

　前回、DCラインフィルターを作ったのですがパッとしなかったので、再度作り直してみました。

作り直したDCラインフィルター

　コモンモードのコイルは前回の流用ですが、ノーマルモードのコイルは普通巻きで巻き直して、最終段はフェライトビーズを入れてみました。測定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。

測定中...


スイッチング電源の出力で無対策

　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。

自作DCラインフィルター使用


（参考）FX-AUDIO- Petit Susie使用

　まぁ、これなら及第点とれるかも。ちなみに、上のノイズ測定の3つの画面は同日の同時間帯に測定したものです。私の測定環境が大きく影響していると思いますが、何度も測定していると日や時間帯が違うと外来ノイズが大きく変わり、測定結果も大きく変わる事が分かりました。裏返すと測定結果は良くも悪くも見せる事が可能なので、この手の製品を購入する場合は信頼できるメーカーの製品を選ぶのが良いと思います。

AB級アンプ（その3.6）


AB級アンプ（その3.6）の回路図（PDFはこちら）

　またもやバージョンナンバーが飛んでいるのは電源回路の作り直しによるものですが、この電源回路なら良いかもという事で、DCラインフィルターをアンプ本体に組み込みました。

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）


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）

　左右チャンネルとも出力は8V_PPが出ており、1W+1Wは出す事ができます。

電源電圧（CH1（黄色）は+8V、CH2（水色）は-8V）


正負の三端子レギュレータによる電源回路

　これまで、電源回路を強化しようと何度も作り直してみましたが、どれも消費電力が大きくて熱くなり過ぎるためボツにしてきました。今回は正負の三端子レギュレータを使った回路で、他の回路より消費電力が小さく発熱もそれなりなので採用しています。1W+1Wの正弦波の出力時は上のグラフのように電源電圧が揺れますが、これはこういう物と思っておく事にします。
　ちなみに、この電源回路は1つの電圧を正負の三端子レギュレータが奪い合うので、一方の電圧を上げると他方は下がります。なので、未調整の半固定抵抗ではいつまで経っても正負の電圧が合いません。回路図に抵抗値の計算式を載せてあるので、予め抵抗値を調整してから回路上で微調整をするのが良いと思います。

　その後、負荷抵抗を4Ωに変えて出力がクリップしないことをオシロスコープで確認してから、しばらくテスト用のスピーカーで鳴らした後、うちのインピーダンス4Ωのスピーカーに繋げてCDを再生してみました。

うちのメインスピーカーに繋げてCD再生中


近傍から撮影


オーディオとの接続状況

　あまり期待はしていなかったのですが、意外にもかなり普通の音です。少し、音と音が混ざっていて、ごちゃごちゃしている感はありますが、スピーカーがしっかりしているからか普通に聴けます。
　ボリュームは、50%にするとだいぶ音が大きいので、20%〜30%ぐらいにしています。方チャンネル当たりオペアンプ1つとトランジスタ6つの簡単な回路ですが、まともに音が出て驚きです。

　これでようやくこのアンプを解体できるので、次からはバイアスを調整できるアンプ回路を目指していこうと思っています。