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2009年8月

2009年8月27日 (木)

OPA2353 Balanced HPA (その壱)

OPA2353でバランス出力HPAを創りました。

Dsc01308_2

2009年8月25日 (火)

神田明神下 左々舎さんのちゃちゃが事故で死亡

会社の近所にあります「ふく料理」左々舎さんの名物猫(ちゃちゃ)が交通事故で亡くなりました。
道行く人は必ず足を止め、可愛がっていく人気者でした。
最近は路上で寝る事もあり、運悪く車にはねられてしまいました。
25歳という事は人間だと100歳以上です。
「ちゃちゃ」いなくなって寂しいけれど成仏してください。
  合掌


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沢山の花束が届けられていました。
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神田明神にはまだこのような風情が残っています。
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TLV4111Regulated +/-2.5V Power Supply

TLV4111の負荷接続試験を実機で行いました。
下図のFig.1は実機に約100mA流すように抵抗を接続し
ファンクション・ゼネレーターから20Hzの信号を
FETに印可しスイッチングさせています。
出力の変動状況を観測した波形です。

Fig.2は試験条件は同じですが
TLV4111を取り外してpin6とpin7を接続します。
コンデンサーのみの充放電になります。
低ESRのコンデンサーとはいえ
100mAの負荷電流に追従できませんでした。

以上の結果から
TLV4111を使用する事により
負荷変動があっても
(低音をがんがん鳴らしても)
電源電圧が極めて安定している事が判りました。

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蛇足:

オペアンプには電源電圧が変動したときに
出力への影響度を示すPSSRとい規格があります。

PSRR Power supply rejection ratio
(∆VDD / ∆VIO)

この値が大きいほど、電源電圧の変動に対して強い事を表します。
参考迄にOPA2353のPSSRカーブです。
可聴周波数全域にわたり80db以上と優れた性能です。
上述Fig.2の変動もPSSRでかなり軽減されますが
電源が揺らがない事は良い事です!

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OPA2353のデーターシートにレスポンスのを
改善する為のフイードバック・キャパシターの算出方法が載っていました。
(入力容量が9pF+寄生容量)xRin=
CfxRfを成立させれば良い。
今回はCf=7.5pFでオーバーシュトが無くなりました。


38_2

OPA2353 Double Buffer with DC Servo HPA 回路図

回路図が出来上がりました!
電源部はTLE2426でバッテリ−電圧7.2Vを+/-3.6Vにします。
TL431を基準電源にしてTLV4111(300mA)から+/-2.49Vを出力します。
これをOPA2353及びLT1112の電源として使用します。
反転増幅器の抵抗は変更しました。
入力を10KΩ,フイードバック抵抗を20KΩにしました。

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基板裏面の配線です。
ユニバーサル基板で組むと一点アースや
電源の供給を理想に近く配線できるけれど
配線はかなり賑やかになっちゃいます。

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抵抗回りです。
右チャンネルも同様です。
このレイアウトに拘る必要は全くありません。

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TLV4111はレール・スプリッターのバーチャル・グランド・ラインに使用したいと考えていたオペアンプでした。
理由は出力電流が300mAと大きいのに消費電流が700uAと小さいからです。
この回路のヒントはLME49600のデーターシートP16にあります。
(FIGURE 8. High Speed Positive and Negative Regulator )
この回路をアナログ回路のおもちゃ箱風にアレンジしました。
基準電圧のTL431の出力にはノイズ除去用としてOS-CONを奮発しました。

Active DC Servo回路に使用するオペアンプは入力バイアス電流の小さいのは勿論の事ですが
オフセット電圧の小さいLT1112により100uV以下にする事ができました。
(R=24uV,L=74uV)

出力の雑音電圧は左右チャンネルともに50uVrms。
A補正をかけると2uVrmsでした。


ステップ応答です。
横軸は200nSです。
上段が入力波形で下段が出力波形です。
この波形は配線の引き回しによっても変わると思います。
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少し気になるので帰還抵抗(RL2,RR2)に
7.5pFを並列に接続して軽く帯域制限をかけました。
これによる聴感上の違いは判りません。
秋月製のOPA2353-HPAは情報によると並列に100pFが接続されています。
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部品の入手先

秋月電子通商
OPA2353
LT1112
TL431

DijiKey
TLE2426
TLV4111
Chip Cap 0.1uF 0805 X7R (VISHAY)

Mouser
HAMMONDケース

千石電商
1500uF/16V(Rubycom)
1000uF/16V(Rubycom)
10uF/16V(OS-CON)
100uF/20V SEP(導電性ポリマーコンデンサー)

桜屋電機店
抵抗 DALE RN55D
フイルムコンデンサー WIMA or AVX

蛇足
消費電流は実測で29mAでした。
OPA2353の消費電流が大半を占めています。
今回の収穫?
1.オペアンプによる+/-2.5V電源は期待通りの駆動力を発揮してくれました。
2.LT1112による積分器は劇的に出力オフセット電圧を減少させてくれました。
3.抵抗をICソケットに実装する事により交換が楽になり遊べます。

いじょう、おわり。

2009年8月22日 (土)

OPA2353 Double Buffer with DC Servo HPA

OPA2353のDouble Buffer(A47式) Inverted HPAを温存していたFerrari Red HPA
のケースに組み込みました。
OPA2353は+/-2.75Vが絶対最大電圧です。
今回はTL431とTLV4111を組み合わせてHigh Speed かつ Low ESRの電源回路を創りました。
実験時は負荷電流100mAを50Hzの矩形波でスイッチングして2.5Vラインを観察しました。
入力電圧が出力電圧+0.5V以上で2.5Vラインは微動だにしません。
理想的な電源に仕上がりました。
LT1112を使用したDC Servo Ampは左右共に10uVオーダーに収束しています。
抵抗は全てDALEにし、交換できるように丸穴のICソケットに実装しました。

低音ががんがん鳴っても電源ラインはびくともしません!
気になっていた高い帰還抵抗による、ノイズ、誘導も全く問題無し!
Daleの抵抗を手で触れても出力には何も聞こえません。
アンプ部は差動増幅器構成にしての反転側を入力にして
非反転側にサーボ出力を接続しています。
差動増幅器構成が功を奏していると考えています。

出てくる音は.........
今迄の愛聴盤を全て聴き直したくなります。


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今日は僕の誕生日!
こちらのほうが世話になっている知人からシャンパンを頂きました。
モエといっても秋葉の萠とは違う。
モエ・シャンドン。
それもピンク、うれしい〜!

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今宵は長い夜になりそうだ!

2009年8月19日 (水)

Inverted CMoy HPA with Inverted Active DC Servo

OPA2353UAのHPAは昨年、Dual Mono Design HPAの表題で創りました。
秋月さんのHPAもこのICを使っています。
このIC、侮れない再生音を醸し出します!

購入はしていないのですがAki-HPAは
OPA2353を反転増幅器のDouble Buffer(A47式)構成らしいです。
カタログによると
入力カップリングコンデンサにルビコン(Rubycom)製PMLCAを使用していて
周波数帯域は10Hz-50kHzだそうです。

これを凌駕するHPAを目指します?

反転増幅器+Active DC Servoの構成で試作してみました。
入力カップリング・レスがアナログ回路のおもちゃ箱の拘りなので
Active DC Servoは当然の成り行きです。
メインの増幅部が反転動作なので
サーボ回路の積分器も反転積分器とします。
積分器に使用するICを吟味します。
積分器の誤差は
入力のバイアス電流、オフセット電圧がもっとも影響します。
試作された方の記事を読んでいると
バイアス電流の小さいのにだけ気にされて
オフセット電圧を考慮に入れてい無いと思われます。
例えばLF412クラスですが、
確かにバイアス電流値は優れていますが......
オフセット電圧が大きいです。
アナログ回路のおもちゃ箱としては
さらなるグレードアップとして
オフセット電圧値がより少ない
LT1112CN8で反転積分器を試作して検証してみました。

まずはLF412とLT1112の
バイアス電流とオフセット電圧を比較してみます。
*バイアス電流*
LF412:200pAmax
LT1112:250pAmax
*オフセット電圧*
LF412:10mVmax
LT1112:0.075mVmax
バイアス電流はほぼ同じですが
オフセット電圧は雲泥の差です!!!
さてこの数値は結果として表れるのでしょうか。

試作の為に秋月扱いのブレッドボードを0.5mmの銅板で囲みました。
理由は
ブレッドボードの長い配線で外乱の影響を軽減するためと
回路全体のインピーダンスを下げておきたいからです。
また、入出力ジャックとボリュームを取付けて今後の実験がし易いようにしました。
回路は試作のためDouble Bufferの構成にはしていません。
今回の目的は反転積分器によって
出力のオフセット電圧がどの程度軽減されるかに重点をおいています。
にわか作りの試作機の写真をご覧下さい。
ユニバーサル基板にザックリ配置して試験すれば佳いのに
どうも最近は
このような無駄にも近い前準備がないと
モチベーションがあがりません。
ようするに楽しめって、ということですかね。
(嗚呼、言い訳!言い訳)

Dsc01284

反転増幅器でHPAを組むのは初めてです。
OPアンプの入力抵抗が入力インピーダンスになりますので
この値をどうするのか考えました。
ノイズの影響を考えるとあまり大きい抵抗は使えないし
かといって小さくすると外部機器に負担がかかります。
取りあえずボリュームが10Kohm(A)なので
10倍の100Kohmをオペアンプの入力抵抗としました。
ゲインは2倍なのでフイードバック抵抗は220Kohmとしました。
厳密には200Kohmですが
E24系列には200Kohmはありませんのでこの値にしました。
入力インピーダンスは反転増幅器の場合
入力抵抗と帰還抵抗の並列値になりますので
68Kohmとボリュームの並列値が接続される機器の負荷になります。
積分器の時定数は1Mohmと1uFでカットオフ周波数は約1Hzです。
非反転増幅器のときと違って
いたってシンプルな回路になりました。
試作の回路図です。
外部電源で実験される時には印可電圧に留意してください。
僕は勘違いしていて、
いきなり+/-5Vを印可して早々に
OPA2353UAをお釈迦にしてしまいました。
OPA2353UAの絶対最大電圧は+5.5V(+/-2.75V)です。
Dsc01281

Active DC Servoレスのときは出力オフセット電圧が+2.6mV、-9.6mVとばらついていました。
サーボを接続すると両チャンネル共に10uV以下に収束しました!
恐るべし反転積分器、否、LT1112。

写真にある円筒形のキャパシターはEROの1uF。
赤色はWIMAの1uF。
交換してオフセット電圧を測定しましたが差異はありませんでした。
このクラスはリーケージに関しての優劣はありませんでしたので
小型のAVXを実装しました。
実験していて積分器のコンデンサーと抵抗器は
チップ0805(Y5R)で充分いける気がしました。
積分出力のリニアリティや絶対精度は必要ないので
受動部品の精度より
支配するのはLT1112だと考えました。

試作したブレッド・ボードHPAのデータは以下のようです。
周波数特性:1Hz-300KHz(Flat)
ノイズ:補正無しで88uVrms。

入力を開放にしてボリュームを最大、
アップル純正のイヤホンからのノイズは皆無です。

反転積分器に採用したLT1112,
こいつが気に入ったのは
0.1Hz〜10Hzのノイズの小ささもありました。
また、消費電流が最大100uAとPHPAには嬉しい仕様です。

試作はOPA2353がシングルでですが
これをDouble Bufferにした時の再生音が愉しみです。
反転増幅器の音って初めてですが
切れがよく情報量が多いと感じました。
例によって入力のカップリングが無い
重低音の余韻はいつもながら堪りません。

久しぶりに自作の音に酔いしれています。

本邦初公開?反転増幅器に反転積分器。
皆様!この反転ずくしの音を愉しんでください。
反転増幅器は抵抗が命、入力と帰還抵抗で遊んでください。

LT1112、こいつは
Active DC Servoに打ってつけのOPAだと確信します???
どなたか追試していただければ嬉しいです。

いつも秋月にあるICの制約の中で
ちょい工夫して、チョイ悪親爺の工作が始まります。
今回の実験は試作してすぐにアップしています。
十二分な検証はしていませんので
大ぽかをやっているかもしれません。
近いうちにきちんと?製作して再現性があるかをご報告します。

2009年8月18日 (火)

OPアンプ大全(全五巻)

CQ出版社から発刊されているアナログ・デバイセズ著の
OPアンプ大全(全五巻)の
原典がありました。

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上述の原典をクリックして頂いて
以下の一番下のファイルに
(Op Amp Applications - zip file of entire book)
第一巻から第五巻迄収納されています。

購入した邦訳版の第四巻
「OPアンプによる増幅回路の設計技法」は
オペアンプを理解するのにとっても役に立っています。
原典を読んで
(じゃ無くて目を通して)
興味が湧いたら他の巻も購入するつもりです。

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2009年8月 3日 (月)

ttimeさんのDRV134 Balanced HPA製作便り

ttimeさんが凄い勢いでBalancedHPAを製作されていました。
詳細な製作記を写真を添えてメールを頂戴しました!
もうこれは前回同様、全文を引用させて頂きます。
ファイトに脱帽です。
佳い音ずくりの為には苦労をいとわない雰囲気がひしひしと感じてきます。
**************************************
ttimeさん
1Ωの件はご指摘の通りです。
全体の回路図ではそのようになっているのですが
MAX713の回路図は間違っていました。
ミスを見つけて頂き有り難うございました。
***************************************
まずはTPA6120の製作写真を掲載します。
半田面のパスコン、強化された電源ライン!お見事!!
青色LEDがクールです。

Tpa6120_01

Tpa6120_02


Tpa6120_03


Tpa6120_04


Tpa6120_05

*************************
バランス駆動第2段も既に組み上げられていました。
ツマミの照明は僕好み!

TIのDRV134(SSM2142上位互換品)+LT1115

Drv134_01


Drv134_02


Drv134_03


Drv134_04


Drv134_05


Drv134_06
**********************************
素晴らしいですね!
バランス-アンバランス変換ケーブルはシンプルで佳いです。
僕もまねさせて頂きます。
もう僕のコメントは必要ありませんね。
皆様!
ttimeさんからのメールをお読み下さい。
**********************************
アナログ回路のおもちゃ箱さん、こんにちは
ttimeです。

返事遅れて申し訳ありません。
素早い対応で、サイトでの解説や、
オフセット調整方法などためになる教示ありがとうございます。
まさかアナログ回路のおもちゃ箱さんブログの記事にして
頂るなっどと誠に恐縮してます。
ありがとうございました。

私はオフセット調整で、VR左回しいっぱで、
ダミーを付もけずひたすら調整してました。
間違いなのですね勉強になります。
今のところ、
メインはATH-CK300なので16Ωのダミーを付けて
オフセット調整を再度やり直しました。

>アクリル板のエッジに青色LEDを仕込むとどうだろうか?

実は、青LEDが付いてまして、添付画像のように発光します。
アクリル板が光ファイバーのごとく作用して暗闇で見るとアクリルの縁、
穴あけ部分の縁などが綺麗に光ります。
下のアクリルにも青LEDを仕込めば良かったかな、
などと思っております(笑)
また、このサイトを見て、これから作られる方の少しでも参考になればと、
汚い配線で恥ずかしいですが半田側の画像も添付します。


バランス駆動第段2作成、
SSM2142版(実はTIのDRV134+LT1115)も夏休みの楽しい工作などと言いながら、
休みとって作り上げました。
金曜日に仕上がったばっかりです。
なんやかんやと5日ほど掛かってます(汗)
DRV134にしたのは「IMPROVED REPLACEMENT FOR SSM2142」などと、
美味しい事がデータシートに書いてあった
(実はDiGi-Keyではこちらが安かった)ので。

今、メールを書きながら、DRV134+LT1115のエージングをしております。
まだ、5~6時間ぐらいしか鳴らしてませんが、締まりのあるキックドラムの音、
シンバルを叩くスティクの木の質感などは、絶品です。
出ててくる音はTPA6120版を凌ぐかとも思われます。
ただ、女性ボーカルの艶のある声、音場の広がり感は、
TPA6120版が優れていると感じました。
SSM2142版の画像も添付してます。

>音が歯切れよくふくよかな時は中高域もSo Clearです。
逆に言うと中高音域がクリアであってこそ低音域が引き立つと考えています。
この言葉、私も同感です。

今は、ひたすらエージングを行い、中域が化けるのを期待しています。

SSM2142版を作成時ユニバーサル基板の寸法を間違えてカットしたため、
前後に動いてしまうので、後から穴一つ1行追加しました(汗)
今回の電源部は、MAX713での急速充電回路、
またまた参考にさせて頂き組み込みです。
ACアダプタ使用時にとPQ20RX11の定電圧回路もと欲張りましたが、
ユニバーサル基板を立てても、スペースがとれず断念です。
急速充電回路組んでて思ったのですが、
MAX713詳細回路図でGNDの取りかたが1Ωの下側ではないでしょうか?
下側をGNDにすれば、充電せずにバッテリで駆動している時、
ジャックのSW部分で1Ωが短絡されていると思いますが。
如何でしょうか?

>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。
>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。

私のも、初回充電時はタイマー動作でトリクルに、
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です。
実測値は260m、トリクル充電電流は16mA。

最後に、
リバーサイド四部作「エクスプロレイションズ」
「サンディ・アット・ザ・ビレッジ・バンガード」
は残念ながら持ってません。
今度購入を考えます。
月並みですが「Dave Brubeck Quartet」なんかも好きです。
ポール・デスモンドが好きなんです。

長文になり申し訳ありません。
今は、このような回路を公開して頂いた、
アナログ回路のおもちゃ箱さんに感謝です。
他にも作ってみたいものが幾つかあります、
また時間の取れる時に挑戦したいと思います。
ありがとうございました。

********************************
ttimeさん、写真とコメントをありがとうございました。
次に製作される方には大変に参考になると思います。
********************************
 Jazz考

誰もが耳にした事のあるDave Brubeckの
「Take Five」でJazzが好きになりました。

Dave Brubeckは旧友のPaul Dismondと15年位競演した後は
Gerry Mulliganの録音が多いと記憶しています。

ttimeさんは叙情みのある演奏がお好きとお見受けしました。
バロック好きのジョン・ルイスとブルース好きののミルト・ジャクソン。
ブルージーなのに妙に整然としたグルーヴ感が持ち味のMJQ(モダン・ジャズ・カルテット)。

Paul DismondとMJQとの一日限りの夢の共演盤,
"Paul Desmond & The Modern Jazz Quartet" (Red Baron : JK 57337)
は如何でしょう。

11

*******************************
  TPA6120 PCB化を考える

ttimeさんの記事に押されて
ちょいと暖めててあった案をお披露目します。

TPA6120専用基板のパターン設計を試みました。
2枚使用するとバランス駆動も可能です。
LRの対称性に配慮してあります。
基板上は入力段と出力段のGNDを分離させています。
入力段にはフイルムコンデンサー(C7&C8)を実装予定です。
ヘッドフォンのリターンは部品面のベタアースで
電源入力部コネクターのGNDに流れます。

3

半田面です。

1

抵抗は7.5mmピッチ(1/4W)にしました。
抵抗を交換する事により色々な音出しも楽しめます。

抵抗の組み合わせで以下の回路が組めます。
非反転増幅器(2ch)
反転増幅器(2ch)
差動増幅器(2ch)
差動入力-差動出力(1ch)

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