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2016年7月30日土曜日

【パーツ表を追加】TPA1517NEを使ったごく普通のパワーアンプを作成

素のままでもその音質の良さに定評があるTPA1517NEを使ったパワーアンプを作成した。素と言うことで、データシートに載ってる"Minimum Configuration"回路で作ってみた。若干の脚色はしてある。


回路図

電源に左右されやすいとのことで、電源用コンデンサを強化してある。突入電流防止回路はこれの流用。
あとは、SVRRと出力コンデンサを増やしただけで、ほぼデータシート通りの回路だ。
10pin~20pinはGNDと放熱の役割があるので、銅箔テープに取り付け(下の写真を参考)。

 実装後その1

 実装後その2
スカスカだw
下側の約半分は放熱領域。うっすらと銅箔テープが見えるだろう。

実装後の裏側

裏側を見て分かる通り、銅箔テープを広く貼り付けて10pin~20pinからの放熱を逃がしている。


パーツレイアウト

上部の青ベタ塗りは銅箔テープ。もちろん、RIN/LINの部分はカッターか何かで貼り付けた後に切り抜いておくこと。


アンプ部(2ch分)
パーツ個数備考入手先
TPA1517NE1アンプICマルツ
10kΩ、1/2Wカーボン抵抗1一般品でOK千石、秋月
0.1uF 積層セラミックコン1電源用。一般品でOK千石、秋月
1uF 積層メタライズドフィルムコン2セラコン不可秋月、千石
100uF/16V 電解コン1タンタルコンかOS-CON推奨千石、秋月
1000uF/16V 電解コン2一般品でOK。東信UTWRZ等。好みでAudio用も千石、秋月
6800uF/16V 電解コン2電源用。一般品でOK。東信UTES等千石、秋月
ユニバーサル基板(片面ガラエポ)1秋月ユニバーサル基板Bタイプ等秋月、千石
2Pブロックターミナル1電源±用秋月、千石
3Pブロックターミナル2音声信号in/out用秋月、千石
銅箔テープ1放熱&GND用千石
パーツ表


回路図や実装後の写真を見て分かる通り、外付けパーツが非常に少なく、とても簡単に作ることができる。

音に関しては、今さらながら「LM380非革命アンプ」と比べると、綺麗な音である。今さら…が低音に力がある野太い音、このアンプはクリアな音。
どちらが良いとも言えず、好みの問題であろう。
作りやすさで言えば、断然こちらの方が簡単だ。アッと言う間にできてしまった。

ICが1個で左右ステレオに対応し、音もそれなりに良い。パーツもマルツ(ICのみ)、秋月、千石で全部揃う。週末ポッカリ空いた1日で作るには楽しいアンプだ。


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2016年6月30日木曜日

【更新あり】今さらながら「LM380非革命アンプ」

こちらのページを参考に、「LM380非革命アンプ」を作成。
作者に感謝。


1ch分

突入電流緩和のため、電源部にリレーを使った遅延回路を組み込んである。
LM380は内側6ピンがグランド兼、放熱部となっているから銅箔テープで放熱してある。


実装後の表側

うっすらと銅箔テープが見えるのが分かるだろうか。


放熱部分

きったねーw
銅箔テープの粘着面は熱に弱いため、一度無水アルコールで基板裏側のフラックスを落として、極薄に塗ったエポキシ接着剤で貼り付けてある。その後、刷毛を使ってフラックスを再塗装。


パーツレイアウト

ただいまエージング中。
様子を見て、LM380の表面にも放熱器を貼り付けるか検討しよう。
今のところ、ダミーロードでかなり出力を上げても50度くらいだから問題なさそうだ。

以下、電源部(遅延回路)とケース内写真の追加(2016/07/02)。

遅延回路のレイアウト図 

図中で1000uとなってるコンデンサは、2200uの間違い。
この容量を大きくするほど遅延時間が長くなる。


ケース内写真

精神衛生上、LM380に放熱器を付けてみた。


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2015年2月3日火曜日

「ClassAA再び。パワーアンプ編」の作例

ClassAA再び。パワーアンプ編」でコメントをいただいた鍋象さんから作例を送ってもらった。JJが考えた回路よりはるかに凝った回路を組んであって脱帽せざるを得ない。

早速吟味してみよう。


鍋象さんVer

工夫点その1:
ホイーストンブリッジの33Ω抵抗を、75Ω抵抗と100Ωの可変抵抗の並列合成で実装。JJはテクニクスが見つけたブリッジの黄金比をあっさり捨て、可変抵抗1個で済ませてしまう手抜き工事だったのに。。。

工夫点その2:
JJは初段の2回路オペアンプの1回路をボルテージフォロアで生殺ししてたのを、なんと鍋象さんはその余った1回路でDCサーボを実装していた!これは驚きである。JJは資源を無駄遣いしていた。これは反省点であり、おおいに参考にしたい。JJは、DCサーボはまだ研究段階で実装経験は1回しかないのだ。また研究を再開したい、と思ってしまった。
DCサーボは一種のアクティブなローパスフィルタで、出力オフセットの抑制はもちろん、サウンド的には締まった低音が出るとされる。

工夫点その3:
電源部はアンプの命。電源部がとても丁寧に実装されている。ちゃんと電流の逆流防止のダイオードも入れてある。JJの電源部がいかに手抜きかが分かるだろう。

工夫点その4:
LM675を、ユニバーサル基盤の2.54mmピッチ列を斜めに使って実装しているとのこと。JJはラジオペンチで脚をフォーミングして無理矢理ブッ挿していたのが恥ずかしい。。。回路図しかいただいてないが、ぜひ実装後の現物を見てみたい。鍋象さん、写メ送ってね!

尊敬点その1:
回路図がとても読みやすく描かれている。なにがどう違うのか上手く説明できないが、とても読みやすい。JJは、ギュウギュウに詰め込んで描くような気がする。鍋象さんは、大きな領域に伸び伸びと描いてあってとても読みやすい。

疑問点その1:
入力インピーダンスが低すぎる気がする。4.4kΩではないか?
このアンプの前に接続するデバイスへの負担と、そのデバイスの出力Cの値によっては低域の減衰が懸念される。
が、実は鍋象さんはプリアンプも自作しているそうで、その辺はいらぬ心配だろう。

その他:
このアンプの実装でヒューズを2回飛ばしたそうだ(ぷぷぷ)。
しかしJJは、ヒューズ飛ばした回数は数知れず、トランジスタも燃やすし、タンタルコンは爆発させるし、電解コンも爆発寸前まで膨らませた(笑)
失敗を恐れていては上達無しとゆーことにしておこう。

鍋象さん、作ってくれてありがとう!それも色々工夫してレベルアップしてもらえてありがたいです。ここで紹介するので、実装後の写メもぜひ送ってね!


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2015年1月8日木曜日

LT1115を使った10W級パワーアンプの作成(★★★★★このままお勧めはしない)

下記一連のシリーズの延長でパワーアンプも作ってみた。
LT1115の扱いや、FET入力化が上手くいったのもあり、次のような回路となった。

最近のスキルを総導入
※アンプ電源部の4.7Ω抵抗を削除
※トランス二次側の12Vタップから給電へ変更


最終段はサンケンTrを使ったインバーテッドダーリントン構成。
バイアスの作成が楽だから、インバーテッドダーリントンは好きだ。

当初、クロストーク(チャネルセパレーション?)対策として、4.7Ωの抵抗を直列に入れていたが、ヘッドホンアンプじゃないし、定格2Wじゃ不安だし、2200uの電解コンが青息吐息になってるし、外すことにした。
所詮パワーアンプはスピーカーと耳の間に空間があるから、クロストーク(チャネルセパレーション?)は重視しないと割り切り(笑)
あと、LT1115の定格ギリギリだったので、トランスの12Vタップから給電することに変更。


 後ろのビールのせいで。。。

飲みながらいい気分で作っていたら、バイアス作成のダイオードのハンダ付けが中途半端でバイアス∞大!終段Trが2つ逝ってしまった。。。煙出ましたよっと(笑)


かなりトリッキーなレイアウト

小さい基板で作ってしまい、かなり窮屈でトリッキーなレイアウトになった。
もし作るならもっと大きな基板で放熱器をもっと大きくした方が良い。または、Trをアルミケースへ取り付けるか。

今のところ、バイアスを小さめにして、かつ、バイアス用のダイオードと熱結合した状態で均衡を保っている。大音量で聞いてる時、放熱器が触れる程度にアチチになるぐらい。ずっと触ってはいられないが。


こんな熱結合でも効果が!

無入力時のバイアス電流は、35mAぐらい流している。無入力時は発熱しない。
また、無流力時のバイアス電圧は1.1Vぐらいで、大音量時は0.9Vまで下がっているから温度補償が効いているようだ。Trの表面との結合なのでちょっと心配していたが、結果オーライ(笑)

----------その後
どうも位相温度補償が効きすぎて、音がイマイチな感じ。上手く表現できないが。
さすがにバイアスが0.9Vまで下がったらTrのON/OFFの切り替えが激しそうだし、その辺りが原因だろう。

と、いうことで、
そびえ立つ巨大放熱器(笑)

1Trにつき、小さい放熱器4つをエポキシ接着剤と銅箔テープで合体。巨大放熱器として、温度補償のダイオードとの結合を止めてみた。
良い、非常に良い。6Ωのダミーロードで20Vppを出力しても放熱器は触れるぐらいの熱さ。これは成功したようだ。

今までで一番良いアンプとなった。当分パワーアンプは作らなくて済みそうだ。


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2014年10月22日水曜日

【訂正記事 完結】ClassAA再び。パワーアンプ編(★★★★お勧め)

前回の投稿より、

R1~R4全ての抵抗の誤差が5%の場合、

R1*R3=R2*R4

が成り立つためには、R3が約±2Ωの調整が必要なことがわかった。
しかし、10Ωを中心として±2Ωとすると、12Ωの可変抵抗器(それも多回転)が必要となる。しかし、そんな都合の良いものは存在しない(あるかもしれないがたぶん高価)。

ここでR3の理想的な回路を考えてみる。実はR3は10Ωを中心として±2Ωが可変であればいいのである。したがって、
これがR3の理想的な回路だと思う。この合成抵抗の抵抗値の範囲は、
8.2Ω~11.79Ωであるので、前回の投稿のR3の最適値範囲を完全にカバーしている。それに加え、10Ω可変抵抗器での調整幅が2Ωになり、超精密な調整が可能となる。

が、しかし!

既に回路を実装済み、かつ、Wブリッジ部分は混み合っており、今さら抵抗1本と多回転可変抵抗器を実装する場所が無い。。。

そこで、次のように妥協した。
つまり、R1の抵抗値を少し大きくして、R3を10ΩのVRとするのである。
結局は、R1*VR3=R2*R4さえ成り立てばいいのである。ホイートストンブリッジのテクニクスが考えた黄金比は崩れるが、JJには黄金比の論理的理由が分からないからいいのだ。

この変更により、VR3は、

最悪ケース1最悪ケース2
最大値最小値
R2(33Ω)34.6531.35
R4(0.1Ω)0.1050.095
R2*R43.638252.97825
最小値最大値
R1(0.39Ω)0.37050.4095
VR3(10Ω)の最適値9.8198380577.272893773

となるので、完全に調整範囲内に入る。

ということで、修正後の回路図。
Wブリッジ部分のみ修正。

パーツレイアウト図は、、、
Wブリッジ部分が重なってるやん!
※NJM7915部分も重なってるが、この重なってるコンデンサってタンタルコンだから実際はずっと小さいんですよ。


いや、既に実装済みだもんで、分かってますよ、無理矢理ですよ。
ここはJJの実装技術を屈指してと。

先ずはポテンショメータ(多回転可変抵抗器)の下準備。真ん中の端子は予めどちらか一方の端子と接続しておく。

Wブリッジの実装部分はこんな感じ(笑)
この投稿は、既に実装した人向けに書いてある(あまりにも申し訳ないので…)から、新規に実装する人はちゃんとレイアウトを引き直してね。

Wブリッジの調整方法であるが、一端ブリッジに繋がっている全ての線(パターン)をカットして、
この状態でポテンショメーターを回し、電圧がゼロになるように調整する。
その後は、一端カットしたパターンを再度繋げて終わりである。

出来上がったアンプの全貌。
回路正面見えるアングル。

回路背面が見えるアングル。

ホムセンのL字金具が良い仕事をしている。
見ての通り、オペアンプとパワーオペアンプ以外は全て一般品である。
抵抗はカーボンに酸金、電源用の電解コンは一番安い一般品。
この中で一番高価なのは、やっぱり大きさに比例してトランスだ。でも、やっぱりトロなんとか、なんとかコアと違っていたって普通のトランス。
あっ!ボリュームにちょっといいの使ってた(笑)

今回の修正の結果としては、

この修正前は初段のオペアンプがギリ触れるぐらいアッチッチだったのが、ほんのり温かい程度までに下がった!

良かった、大成功。やっぱりいい加減に作っちゃダメよね。反省。。。

相変わらずClassAAの音は素晴らしい。終段オペアンプの出力が最大2Aなため、パワーアンプとしては小出力であるが、全くそれを感じさせない。
究極のClassAAヘッドホンアンプ編でも使ったが、マジ鳥肌

このアンプはLM675TをClassAAで試すための、少々企画モノと考えている。
そして、まだこのアンプには改善点があるのだ。
それは、究極のClassAAヘッドホンアンプ編と同じロジックにすること。

つまり、今はオペアンプの1回路をボルテージフォロアで眠ってもらっているが、こいつをバランサーとして、終段(というか、Wブリッジの前)に大きな電流を流せるトランジスタなりFETでバッファを付けることである。

現在、お気に入りのサンケン製トランジスタで構想中。。。
おそらく、究極のClassAAパワーアンプとなり、お勧め★が1つ増えるはず!


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2014年10月20日月曜日

【訂正記事その1】ClassAA再び。パワーアンプ編

今回のパワーアンプ、ホイートストンブリッジが崩れると初段のオペアンプが過負荷になる可能性が分かった。ここに訂正する。
もし実装前なら中止、実装後ならごめんなさい。。。

下図に今回のホイートストンブリッジを示す。
ホイートストンブリッジの前提は、

R1*R3=R2*R4

である。これが崩れると、ホイートストンブリッジの性質を失ってしまう。
この性質というのは、A-B間の電圧がゼロになることである。

ここで、全ての抵抗が誤差5%だとすると、次の2つの最悪ケースが考えられる。

最悪ケース1最悪ケース2
最大値最小値
R2(33Ω)34.6531.35
R4(0.1Ω)0.1050.095
R2*R43.638252.97825
最小値最大値
R1(0.33Ω)0.31350.3465
R3(10Ω)の最適値11.605263168.595238095

最悪ケース1は、R2とR4が最大値、R1が最小値のケースである。この場合のR3の最適値は、約11.6Ω。
最悪ケース2は、R2とR4が最小値、R1が最大値のケースである。この場合のR3の最適値は、約8.6Ω。

したがって、R3は±約2.0Ωの幅を持たせないといけない。つまりR3を可変抵抗器として、ホイートストンブリッジが成立するようにR3を調整する必要がある。

ヘッドホンアンプ程度なら誤差1%の金属被膜抵抗も使えるし、たとえ1%の誤差範囲で最悪ケースになっても、そこまで問題にならない。少々オペアンプが頑張れば良い。

ただし、パワーアンプになると扱う電力が大きいため、最悪の場合はオペアンプが昇天する可能性がある(たぶん)。そもそもホイートストンブリッジが成り立ってないなら、そのご利益にも預かれないし。

回路の見直しと、調整方法の検討をして、出直してきます。。。


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2014年10月13日月曜日

ClassAA再び。パワーアンプ編。その後。

ClassAAパワーアンプ、悔しいかなディスクリートで作った10Wパワーアンプと遜色ない音が出てしまった。
特に締まった低域のアタック感が凄い。低~高域に渡りメリハリと力強さがある。

ディスクリート10Wアンプは、決して悪い音では無く、バランスの良い温かみがあり、生々しさを表現できるが、ClassAAは全てをさらけ出すような、少し尖った音である。

比較はできないが、オペアンプたった2つでここまでとは、ClassAA恐るべし。
作ってはいけないアンプだったかもしれない。。。

あともう少し、今度はヘッドホンアンプで研究してみる。

※後日訂正記事を投稿します。
訂正記事その1
訂正記事完結


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2014年10月12日日曜日

ClassAA再び。パワーアンプ編。設計&実装&完成!

あれから色々検討した結果、最終的には次のような回路となった。

※Zobelフィルタが抜けてたので差し替え。
※LM675直近の電源用コンデンサ(1000u)が抜けてたので差し替え。

前段のオペアンプには贅沢にもMUSES8920を奢ってみた。それも左右別基板としたので、1回路分はボルテージフォロアで殺してある。

前記事より、ブリッジの抵抗値をそれぞれ1/10とし、定格ワット数を0.33、0.1、0.22を1Wとした。シミュレーションでは、入力に2.0Vppを与えても1Wで収まる結果である。

シミュレーションでの周波数特性。
100KHz付近に少し山があるけど、そう鋭くもないし良しとする。

約1W出力時の歪率。
Total Harmonic Distortion: 0.000034%
ClassAAの特徴なのか歪率は良い。パワーアンプにしてはアホみたいに良い値である。でも、やっぱり100KHz付近に山が(笑)

作ってみた。

水平に保つため、エアコンのリモコンの上に乗っけてあるが、気にしないで欲しい。1W抵抗は酸金を使っている。こいつら熱を出すから基板から少し浮かして取り付け。
中央奥に鎮座してらっしゃるのがLM675ご本尊である。3Aも流せるパワーオペアンプ。

LM675だけで基板を支えるのは心許ない(パワーなくせ足が細いんですよ)ので、ホムセンで買ったL字金具で取り付けを補強している。

LM675はケースで放熱してある。この放熱面、ちゃんと雲母版で絶縁してたのだが、最初は金属ネジを使ってしまい、

 ・ヒューズを1回飛ばす
 ・SBDブリッジが2回火を噴く(なぜか負電源だけ)

原因がさっぱり分からなく、うっちゃり投げ出しそうになったのだが、ふとLM675のデータシートを読んでみると、放熱面はVEE(つまり負側)だよと書いてある。それでやっと気がついた。金属ネジを通じて、アースと直結…つまりショートしてたんですわ(笑)それで、写真の通り、プラネジで固定してまつ。気がつくのに丸1日を費やしてしまった。その間、電源基板を2つダメにして、1つ新規で作ってしまった。。。
ヒューズが飛んでしまった応急処置。良い子はマネしちゃダメだ。

うっちゃり投げ出しそうな時、気分直しに餃子を作った。
今回は皮から手作り。
包む。
焼く&食らう。
手作りの皮は、市販の物と比べものにならないくらいモッチモチしてて超絶美味しかった。ビールが進みまくった。皮の手作り、お勧め★★★★★★

ClassAAパワーアンプの話に戻すと、オフセットは0コンマ数mAの世界。流石オペアンプである。
音は、ClassAAのヘッドホンアンプと同じ傾向だ。上から下までとても綺麗な音。キッチリカッチリした音である。だからと言って、高域が耳に刺さることはない。割と大きな音を出しても、LM675は温かいぐらい。
回路図を見ると分かるとおり、初段のオペアンプはレギュレーターで±15Vまで落としてある。よって、レギュレーターによりリップルは除去されている。
特筆すべきは、LM675へはトランス2次側から整流したものを直接ぶっ込んでいる。リップルありマクリマクリスティである。
それでも、ノイズ皆無、ハムも皆無、クリアである。まぁ、そこまでフルスイングしてないせもあるが。
ちなみに、負荷6Ωで10W出力時(出力22Vpp)の歪率をシミュレーションしてみた。

さすがにノイズが増えるものの、それでも
Total Harmonic Distortion: 0.001177%
である。恐るべしClassAA。

このクリアな音を聴きながら、今は秋である、美味しい物が食べたくなった。
栗を剥くのはいつの時代も苦行である。。。これが美味しい栗ご飯になることを妄想してモチベーションを保つのであった。
虫さん、こんにちは。自主規制で画像を小さく&モザイクをかけているが、苦手な方は閲覧注意。

炊けた。
食らう。

良い音で好きな音楽を聴きながら食べる秋の味覚は格別であった。
色々あったが良い連休になりそうだ。

アンプの全貌。
早くヒューズを買わねば。。。
回路自体は部品点数も少なく簡単なものだ。3連休、もう明日で終わりだけど、丸1日費やすぐらいの価値はあるかもしれない。この回路の肝であるLM675は秋○で売っている。

それとこのアンプ、案外パワフルである。かなり大きな音でJJが好きなメタル(笑)を流しても音を上げない。LM675も涼しい顔(熱くならない)をしてる。

もし、これを作りたいメタルファンがいたら、その旨のコメントをいただければ、パーツ表とパーツレイアウト図を公開するかもしれない。。。

なんと、リクエストがあったので、パーツ表とレイアウト図を公開するw

パーツ個数購入先備考
10Ωカーボン抵抗4千石などWブリッジとZobelフィルタ用
33Ωカーボン抵抗2千石などWブリッジ用
1kΩカーボン抵抗2千石など負帰還の接地抵抗
9.1kΩカーボン抵抗2千石など負帰還抵抗
100kΩカーボン抵抗2千石など入力抵抗
0.1Ω/1W酸化金被膜抵抗2千石などWブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
0.22Ω/1W酸化金被膜抵抗2千石などWブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
0.33Ω/1W酸化金被膜抵抗2千石などWブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
100pフィルムコン2千石など位相補償
0.1uフィルムコン2秋月、千石などZobelフィルタ用
0.1uフィルムコン(小さいのがいい)2千石など指月SMCなど。7815のCout
0.33フィルムコン(小さいのがいい)2千石など指月SMCなど。7815のCin
1u/16Vタンタルコン2千石など7915のCout
2.2u/16Vタンタルコン2千石など7915のCin
1000u/16V電解コン4千石などLM675Tの電源用
NJM78152秋月などLM7815でも可
NJM79152秋月などLM7915でも可
好きな2回路入りオペアンプ2秋月、千石など電圧増幅
LM675T2秋月など電流増幅
以上全部、千石と秋月で全部そろう。

ユニバーサル基板は、秋月のCタイプ基板を前提としてあるが、それより大きければなんでも良い。
ただし、LM675Tの放熱を(アルミ)ケースに取り付けてするなら、基板のLM675Tの放熱面側を削る必要がある。ショートには気をつけて。
また、LM675Tは足を少し曲げて上図のように取り付けること。
オペアンプをソケットを使って取り付けるなら、必ず7815より先にソケットを取り付けること。パーツは背が低い物から順番に取り付ける鉄則である。
そうしないと、後で大変な苦労をすることになる。

※後日訂正記事を投稿します。
訂正記事その1
訂正記事完結

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