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2008年12月

2008年12月29日 (月)

TPA6120 HPA 回路図

TPA6120のレールスプリッター回路に興味を持たれた米国留学中の方から
回路図のリクエストがありましたので
今年最後の締めくくりとして一気に書き上げました?

Dsc00907

HPAのオリジナルと異なる箇所は充電部分です。
オリジナルはLM317で30mAの定電流でトリクル充電をしていました。
DC24VからLM317を使用して18Vを作ります。分圧抵抗はLM317データシートの7ページ目の式で求められます。
ポリスイッチからから10ohmの抵抗を介しての充電は実験済みです。
バッテリはGP30R7Hを想定しています。このデータ資料にはMax. Charging Voltage : 9V at 30mA charging と記されています。
2本シリーズ接続ですから18Vとなります。
18Vの定電圧電源から供給しますからこれで過電圧は防げます。
バッテリーの充電電流は1Cの急速充電が許されています。
バッテリ電圧が低くて200mA以上流れると定格100mA(200mAでトリップ)のポリスイッチが動作をして供給電流を抑えます。 
其れを繰り返しながらバッテリーの端子電圧は上昇して最後はトリクル充電で平衡状態になります。
実際は初期時の突入電流でバッテリーの端子電圧は急上昇して30mA~12mAのトリクル充電状態になりました。
ちなみに24時間後の端子電圧は17.29Vで充電電流は17mAでした。
48時間後は17.49V,12.5mAでした。

TPA6120を片チャンネルのみ使う時はLchを使用します。
Rchの-Vは電源に接続して+Vは開放にします。(詳しくはデーターシートのP13を参照して下さい)
ユニバーサル基板に組む時、
裏側のThermal Padの処理はパッドの中心近くに2〜3φの穴を開けて半田付けするのが簡単です。
そして、パッドはGNDに接続します。
6pinから15pinまでは内部接続がされていませんので自由に使えます。
次回自分が作る時は1Kohmの抵抗はVISHAYの0805(0.1%)を使用する予定です。
また電源のパスコンにFilm typeの1uFを追加する予定です。

コンデンサーの容量及び種類は耐圧に注意して各自の好みで決めて下さい。
回路図のC1及びC2は省略しても構いません。

R11,R13を並列接続しているのは正確に500ohmを得る為です。
そうする事に依って+入力のオフセット電流と-入力のオフセット電流がキャンセルされます。
-入力のインピーダンスはR9とR15の並列値になります。
R9の先はU1の出力でインピーダンスは非常に低い(0と考える)
またR15も出力に接続されていてここもインピーダンスが低い(0と考える)
ということでpin16からみたインピーダンスはR9とR15の並列値として近似出来ます。

ゲインは初段で決まりますが実際の出力は10ohmを介してヘッドホンに接続されますから
トータルゲインはヘッドフォンのインピーダンスにより変わります。
例えばヘッドフォンのインピーダンスが10ohmだと出力は1/2になります。
フイードバック・ループ内に10ohmを入れると正確にゲインは2倍になりますが
ヘッドホンの保護を兼ねて回路図のようにしてあります。

回路図のR3〜R16は全て1Kohmです。
回路図では信号グランドはTLE2426から供給していますが
出力オフセット電圧との兼ね合いでTPA6120側から供給した方が良い場合もあります。

Dsc00906

今年はアナログ回路のおもちゃ箱にお付き合いいただき有り難うございました。
4月にスタートしてからお蔭様でアクセスも2万件を突破しました。
皆様におかれましては
輝かしい新春をお迎えくださいますよう心よりお祈り申し上げす。
来年も宜しくお願い致します。
よいお年を!

ADA4898-1 HPA 完成

Line Cable Lessで
フロントマスクがすっきりです。

Dsc00897


micro audio lab.謹製.......シャレですょ。

Dsc00899


当初の目的であった一個のACアダプターから
iPodへの充電及び006Pニッケル水素電池への充電という目的は達成出来ました。
しかし、レール・スプリッター方式の電源の為に
USB給電に10Vのゲタを履かせる必要性が出てきました。
ムリヤリ履かせた下駄のスイッチング・ノイズが取れません。
006Pを通常の+/-電源として使用すれば,電池への充電回路がなりたちません。
外部給電を+24Vと+5Vの絶縁された電源を使えば何の問題も生じません!
でも一系統の電源に拘りたかった。
ノイジーといっても普段聴く音量(10時位)では問題ありません。
しかし、これは急速充電が出来る携帯用という事で一件落着としましょう。

ADA4898-1の音も段々と低音がふくよかに歯切れの良い余韻を響かせるようになってきました。
TPA6120は情報量が多いというか、音場が広く感じられます。
聴き比べているとADA4898-1は比べると少しナローな感じがします。
しかし、歯切れの良さがそれを払拭する気がしてきました。
例によってHolly Cole Trioの「I Can See Clearly Now」を繰り返し聞いているのですが
まさにこの曲の題名通りの音です。
僕の好きな低音がまた増えた気がする。
まだ40数時間しか聴いていないのでこれからが愉しみです。

ADA4898-1 HPA 製作

HPAのエージングしながら製作写真をアップします。
もう朝の5時ですが目が,否、耳が冴え渡っております。
今回は電源回りから気の向くままに試行錯誤で楽しんできました。
順不同な説明もありますし、変更箇所が反映されていないのもあります。

ドックコネクターを配線する基板と中継コネクター。
隙間にLEDを組み込む。
3φのLEDを板の厚み半分の所でザグリを止め、LEDも最小限の輝度にしてあります。
MAX713のFAST-CHARGE-LEDの制限抵抗10Kohmは1.3Kohmの誤りです。

Dsc00864


ドックコネクターの切り込み加工とLEDの配置。
左がPOWER表示、右がFAST CHRGEの表示。

Dsc00865

ドックコネクターの配線。
線材はフラットケーブル。
配線を左右に振り分けるようにドッキング・コネクターを配置したので配線は楽。

Dsc00871

ADA4898-1の放熱パッド処理。
予めパッドに予備半田メッキを施し。60Wの半田ごてで一気に半田を流し込む。
放熱パッドは4pinに接続しておく。

Dsc00857

ADA4898-1で作ったレールスプリッター。
実験中に破損してまだ搭載していない。

Dsc00860

お見せしても参考にはならんとは思います。

Dsc00884_2

全てを実装した状態。
中央の2Pコネクターはツェイナー・ダイードの配線。
ツェイナー・ダイードはケース側面に放熱用エポキシで接着してあります。

Dsc00893

組み上げて残留ノイズを測定時、ケースを持つとノイズが増えました。
アルマイトの絶縁は強力ですね。
銅板を折り曲げてグリグリして差し込んだところ誘導はピタリと収束しました。

Dsc00894

OPAの配置です。
パスコンにFilm Capacitorを使ってみました。
パラにチップコンデンサーも実装しています。

Dsc00854_2

裏側にはタンタルコンデンサー。
1.27mmピッチのコネクターはピンを一本おきに抜き取って使用します。

Dsc00856

ADA4898-1 HPA 回路図

ADA4898-1の特徴をアナログ・デバイス社の資料から抜粋。

特長
超低ノイズ
  0.9 nV/√Hz
  2.4 pA/√Hz
  10 Hzで1.2 nV/√Hz
超低歪み: 500 kHzで−93 dBc
広い電源電圧範囲: ±5 V~±16 V
高速
  −3 dB帯域幅: 65 MHz (G = +1)
  スルー・レート: 55 V/μs
ユニティ・ゲイン安定
低入力オフセット電圧: 150 μV最大
低入力オフセット電圧ドリフト: 1 μV/°C
低入力バイアス電流: −0.1 μA
低入力バイアス電流ドリフト: 2 nA/°C
電源電流: 8 mA
パワーダウン機能

Short-Circuit Currentは Sinking/sourcing 共に150 mA とあります。
これ一発でG=6dbのHPAを作りました。


組み上げて電気的な特性を一通り測定してみました。
残留ノイズはボリューム最大で10uV-rms(ウエイト無し)
出力オフセット電圧は両チャンネルともに0.5mV以内と秀逸。
周波数特性はDC〜20KHz:+0db/-0.8db
歪みは未測定。
回路の静止電流は20mA、駆動時間は12時間以上期待出来そうです。

Dsc00905

ステップレスポンスです。

Dsc00890

立ち上がり部分の拡大写真。
オーバーシュート無し。

Dsc00891

正弦波の正負スイングの対称性です。

Dsc00889

さて、肝心の試聴感ですが今しばらくお待ち下さい。
鳴らし込むのに時間がかかりそうなICです。
まだ30時間程ですが段々低音の質感に変化が現れ始めています!

Power Supply with iPod Charger

Dsc00904_2


ニッケル水素電池の充電回路は簡略化して書いてあります。
詳細は前項の回路図をご覧下さい。
PQ20RX11(Sharp)はLow Droop Typeでリモートシャットダウン付きの可変レギュレーターです。
入力の最大絶対電圧が24Vなので入力にダーオードを3本かまして約20Vにして、
出力電圧が20Vになるように抵抗値を決めます。
2Kohm固定で計算すると13.16Kohmになり、まるめて13Kohmとしました。
外部電源で動作する時はOPAを+/-10Vで駆動し、電源スイッチは機能しません。
iPodの充電はmuRata製の7805SRを使用しました。
GNDの10.2V・ツエナーダイオードはアナロググランドとデジタルグランドが同電位の為にゲタを履かせてレベルシフトをしています。
このツエナーには500mA流れますので放熱対策が必要です。
(iPodのUSB端子に5Vを供給すると500mA流れます)
この電流はレールスプリッターでは吸収しきれませんので
仮想グランドラインはリレーで切り替えます。
バッテリ−動作時はリレーがOFFになり、通常のレールスプリッター回路に切り替わります。


MAX713のシリーズパス・レギュレーターはシャシーに固定。
Dsc00852

スライドさせてコネクターとドッキング。
Dsc00853

中央と左側が電源と充電部。
Dsc00869

2008年12月28日 (日)

NiMH 006Px2 Fast Charger

006P型ニッケル水素電池を2個シリーズに接続し、その急速充電回路を創りました。
-ΔV制御のMAX713を採用しました。
バッテリーは充電末期になるとピーク電圧値がわずかに下がります。
MAX713はその低下した-ΔVを検出して急速充電を行います。

Dsc00861

回路図の1ohmの抵抗で充電電流が決まります。
計算値では250mV/1ohm=250mA。
実測値は260mAでした。
トリクル充電電流は20mAでした。

1ohmの電流検出抵抗がDC入力ジャックの接点でGNDに短絡して0ohmにしています。
これを短絡しないと電池の内部抵抗にこの抵抗値がプラスされて消費電流に比例して電圧降下が発生します。
充電する為にプラグが差し込まれるとここは切り離されて電流検出抵抗として機能します。

MAX713は急速充電またはトリクル充電の2遷移しかありません。
また急速充電中に-ΔV検出が失敗した時は設定したタイマーの時間後にトリクル充電に移行します。
下記の回路は12セル,タイマー90分の結線図です。
トリクル充電は自動停止しませんが使用したGP社製バッテリー(30R7H)の仕様に依れば30mA以下であれば数ヶ月はつなぎっぱなしでも大丈夫そうです。

初回充電時はタイマー動作でトリクルに移行しました。
一旦プラグを抜き再度さすと、また急速充電がはじまり、10分程でトリクルに移行しました。
ドライブTRの2SA2057はケースを放熱器にしています。
上の写真の3ピンコネクターでケースに取付けたTRと接続します。
ドライブTRはピーク時3W位消費しますので放熱器は必要です。

Dsc00903

回路図は念を入れてチェックしていますが
創られる方はMAX713の資料を読まれて再確認をお願い致します。
初回通電時は1ohmの両端に電圧計を接続してから電源をいれます。
電圧が250mV前後を示していない時は直ちに電源を切り配線を検査して下さい。
時に依ってはMAX713が立ち上がるまでに数秒かかる時もありました。

修正
FAST CHARGE LED用電流制限抵抗 10Kohm→1.3Kohm

Jardinさんからのご指摘で間違いを発見しました。
以下のように修正します。
DC INから2SC2120(ベース)への10Kohmは不要です(2009.2.16)

2008年12月16日 (火)

Hammond(1455J1201) Parts Layout

7

回路はまだ決まっていないが、
えいっや〜で決まっている部品の配置を決めて加工。
迷っている時は決まっている事を先に進めながら考える事にしています。
Dsc00847

まずはバッテリーの取付け場所を確保。
Dsc00845
続いてリザーブ・キャパシターの場所も確保。
TO-220パッケージはPQ20RX11で
ON-OFF機能付きの可変レギューレーター。
下に見えるのがmuRata製の
スイッチング・3端子レギュレーター。

Dsc00846

ドックコネクターが丸見えは美しくないので...

Dsc00850


シコシコと糸鋸でアダプターを兼ねたシールド板を作る。

Dsc00851

完成写真.....しかし中身の回路はまだ決まっていない!.....
というか頭の中ではあれもこれもで...
実現させてあげたい事が一杯あります。

Dsc00848

今宵は友人に誘われるままに小岩のとある焼き鳥屋へ
牡蛎の豚肉ロース巻き!これに誘惑されました?
美味しくて1ダースも食してきました。
勿論、定番も...
お店の常連さんの頼み方がイチイチ粋でした!
常連さんがさりげなく
「年はとっても女将の歳は変わらないねぇ〜」
憎いじゃありませんか!
この!褒め殺しぃ〜!!!
俺も言ってみたい?????

to be continue

2008年12月15日 (月)

Hammond Enclosure

Dsc00840

Hammond Instrument社の Enclosureが到着しました。
蓋を取り去り一段下のスロットに基板を差し込むとこのような雰囲気になります。

Dsc00843

Touch(1G)がもくろみ通りすっきりと収まりました。
ドックコネクターは付属のケースは使わないで
この状態で配線してエポキシで接着しようかと考えています。

Dsc00844

肝心の増幅部ですが
予定ではADA4898-1が候補に挙がっています。

このOPAは超低雑音で
消費電流が8mAと少ないながら
出力電流が150mもとれます。

Dsc00841

真っ正面から見た写真です。
基板間が11.2mmしかありません。
使用できる電解コンデンサーに制限がつきそうです。
バッテリは006P・300mAを2個使用して
できれば急速充電回路を組み込みたい!
iPod Touchへの充電は勿論、並行して充電出来るようにします。

思案中
HPAには電源スイッチを設けず
iPodの電源が入ったら連動してHPAの電源が入るようする。
その為には
iPodのDock Connector(pin13)からのACC-PWRを利用します。
このACC-PWRはiPodの電源がONになると出力(3.3V)されます。
OFFになるのはMusicをポーズにしてパワースイッチをオフにした時です。
再生中は画面をスリープさせてもACC-PWRは出力されています。
この方法はMusic機能に特化するのであれば問題ないです。
ただスリ−プさせない限りACC-PWRは出力されていますので
他のアプリを使っている時はHPAがONの状態のままです。
(実測した結果、
Musicをポーズにしてパワースイッチをオフにした時、
ACC-PWR(3.3V)出力は約20秒後にオフになります。
すぐには落ちませんので追試される方は注意して下さい)

上述とはあまり関係はありませんが
「YAMAHAのUniversal Dock for iPod」
YDS−10のService Manualは参考になります。
アナログスイッチの使い方。
単電源OPAへのBIASのかけ方。
電源及び信号ラインのアース回りへの気配り等々。
プロの設計ですね。
特にジャンパー処理でアース回りに保険をかけてあります。
また外部電源を認識させて充電出来るようにする為の
ターミネーションの抵抗値も記されています。
こんなに厳密にしなくても並列抵抗値を
E24系列の一番近い抵抗値で近似しても認識してくれます。

つづく

2008年12月11日 (木)

5V Step Down Regurator

この形状が気に入りiPodの充電の為の+5Vはこのレギュレーターを使う予定です。
iPodへの充電電流は500mA必要で、このレギュレータは定格100%での使用になります。
問題ないでしょう。
リニアレギュレーターのTO-220パッケージとほぼ同じサイズ!
カタログのイラストに遊び心をそそられます。
TPA6120とかLME49600のBuffer段をこんな形で組んで
差し替えが利くようにするのも面白いかもしれない。

muRataの78xxSRシリーズでDigiKey扱いです。

6_2

次回製作するHPAはHAMMONDのケースに組み込む予定です。
タカチさんはハモンドの代理店なのですが
残念な事にこのケースは取り扱っていませんね。
このケースはMouser扱いで、初めてオーダーをかけました。
DigiKeyと同じく7.500円以上購入した時は送料が無料でした。

1455j1201b

基板用のスロットが沢山あって便利に使えそうですね。

1455j1202bi

2008年12月10日 (水)

AC Adapterの改造

Modification of AC Adapter
and/or
Reconstruction of AC Adapter
Dsc00835

18V出力のAC Adapterが必要になりDC24V出力のアダプターを改造する事にしました。
秋月さん扱いの24V-0.5A(Model No:NP12-1S2405)を分解。
蓋は薄いスクレーバーでこじると簡単に開けられました。
基板はシリコン系の接着材でケースに固定されているので
基板を取り出す時はパターンに気をつけながら無理矢理剥がします。
出力回路に接続されていたR11とR12が基準電圧と比較される分圧抵抗でした。
計算してみると2.44Vでした(fig.1)
出力電圧が18Vになる時の分圧抵抗値はR11に2kohmをたして6.87KohmにするとVrefが計算値で2.48Vになります(Fig.2)
最終的な出力電圧は無負荷で18.33Vになりました。
18.0Vが必要になったらもう少し追い込みますが取りあえずはOKとします。

Dsc00836

Step1:R11がGNDにおちているパターンをNTカッター等で削ります。
    テスターで導通チェックをして確実にオープンになった事を確認します。
Step2:2Kohmのチップ抵抗をR11とシリ−ズになるようにGNDパターンに半田付けします。

チップ抵抗(4871)の左に白く写っているのが追加した2Kohmのチップ抵抗です。
チップ抵抗でなくとも1/8Wの抵抗でも構いません。
ここは基準電圧と比較する為に安定な電圧を確保する必要があります。
カーボン抵抗では温度係数が大きく(+350~-1500ppm/゚C)
周囲温度で電圧値が変化してしまいます。
温度特性の良い金属皮膜抵抗(+/-100ppm)をお薦めします。

Dsc00833

蛇足ながら過電圧保護回路が組み込まれているACアダプターは
規定電圧より高い電圧に改造してはいけません。

今回使用したアダプターの仕様をメーカーのHPより拝借しました。
過電圧保護回路(Over Voltage Protection)が規定電圧の120%で動作します。
例えば5VのACアダプターを7Vに改造して昇圧すると
5Vx120%=6Vの過電圧保護回路が動作してしまいます。
過電圧保護回路(多分ツエナーダイオード)に電流が流れ
過電流保護回路が動作して出力は出てこないでしょう。
過電流保護回路はオートリカバリ−となっていますが
長時間その状態が続くと
最悪は熱暴走でACアダプターが焼損という事態も考えられます。
呉々もその辺を理解した上で自己責任で改造を楽しんで?下さい。
A risk is self-responsibility.
当然ながら改造する事に依ってメーカーの保証対象外になります。

また改造した事に依って附随する仕様が変化するかもしれません。
その辺までは検証していませんので自身の判断でお願いしておきます。

5

2008年12月 4日 (木)

TPA6120+AD8610 HPA (Final)

次回作はAD8610を交換できるようにしたい。
写真で撮るとドックコネクターのスペーサー(銅板)が無粋ですね。

Dsc00823

ライン出力から再生しながらiPodを充電できる機能は大変に便利で
これから創る時はこの機能を外せない。
また据え置きで使う時は外付けを純アナログ電源にしたい。
その時は超High Speedな正負電源回路をTPA6120を使用して創りたい。
またポータブルの時は省電力化の回路構成に再思考したい。
レール・スプリッター回路からの脱却です。
TPA6120の音を聴き尽くす冒険?はまだ続きます。
TPA6120は(T)とっても(P)ポジティブな(A)アイディアを与えてくれます。

この項、お・わ・り。

閑話休題

今夕30年来の知人がDENONのAH-D5000を入手したとの事でAH-D2000は我が手中に....
それも元箱入、クラシックでエージング済みの超美品........感謝、感謝です。
それもボルドー・ワイン持参で....あっという間に二人で呑んでしまいました。
お礼に死蔵のTAMURAの真空管用出力トランス(F-2007)をペアで差し上げました。
とっても重いのに笑顔で帰られました。
どっちが得をしたなんて、野暮はやめましょう。

AH-D2000は
装着感がとってもナイス、試聴感は派手すぎず色づけ無しの中庸な音出しと感じました。
iPodのエコライザーはOFFにしてTPA6120の+AD8610のパワフルかつ繊細な音を愉しんでいます。
気に入った楽曲はアップル・ロスレスで.......嗚呼、堪らん!
今宵はJazzで再エージング、Brian Brombergをかけっぱなしにしておこう。

Dsc00821

今迄作った中で一番大きいHPAですが,その気になれば胸ポケットにすっぽり収まりマッス。
ヘッドフォンだけの線出しなのでスマートな装着感です。
重くて肩が凝りそうですが、そこはそれ、佳い音で聴いているとそんなのは忘れちゃいます。
流石にDENONのAH-D2000を持ち歩く勇気はありません。

Dsc00828

2008年12月 2日 (火)

TPA6120+AD8610 HPA (3)

iPodの充電は別途5VのACアダプターをつける事にしました。
その為に背面パネルにDCジャックを追加しました。
+24Vと差し間違えないように異なる径のジャックにしました。

Dsc00814

ドックコネクターからラインアウト信号とUSB信号及び電源の配線を取り出します。
ドックコネクターはケースにタップを揉んで皿ビス止めにしました。
始めは安直に両面テープを考えていましたがこの方が良かったです。

Dsc00811

このケースはスライドして勘合させる構造なので後々のメンテナンス事を考慮して
コネクターを中継して分解できるようにしてあります。
右上の小さな基板には充電を認識させる為のターミネーションをチップ抵抗で組んであります。
そのまた右の1.27mmピッチのコネクターはラインアウト信号の中継用です。

Dsc00807

組み込む時はこれらのコネクターを接続してフロントパネルを固定します。
非常にマニアチックな作りとなっております?

Dsc00810

組み上げて充電のチェックです。
無事認識してくれました!

Dsc00819

完成しました。
ラインケーブルが無い分すこぶる使い勝手が佳いです。
ドックコネクターからの配線と入力ジャックの配線はパラってありますので
iPodを外すとCDプレーヤーからも聴けます。
充電用に2個ACアダプターを使わなければいけませんが
聴きながら両方充電できるのは非常に便利だと思います。
ドックコネクターのロック機構が利いていますので横にしてカバーフローを表示させてもぐらつきません。
持ち歩く時は何らかの固定が必要ですが....

これでゆっくりとHPA6120+AD8610の再生音を堪能できる環境になりました。

Dsc00803

2008年12月 1日 (月)

TPA6120+AD8610 HPA(2)

TPA6120をケースに組み込みました。
iPod Touch (1stG)専用です。
ドックコネクターをケースに直づけしてしまいました。

Dsc00803
ここまでくるとHPAのバッテリーを充電中にiPod Touchも充電したくなります。
バッテリーは006P(7.2V-300mA)が2個はいっています。
バッテリー電圧は充電中8.4Vまで上昇します。
充電はLM317で30mAのトリクル充電としました。
そうすると必要な電圧は8.4Vx2+3V=19.8Vとなり、
外部ACアダプターは24Vにします。
タッチに充電する為には5Vまでステップダウンしなければいけません。
USBからの充電電流は500mA必要です。
3端子レギュレーターでは損失が多すぎて使えません
0.5Ax(24V-5V)=9.5W
思案中です。
続く

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