piu lentoの日々 (piu lento days)

前回書いた時の予定では、今頃は製作中のアンプBA3886のスピーカー保護基板(以下、保護基板、保護部)を配線し終わっている頃だっただろうが、数日前に、配線の試行錯誤中に思わぬ失敗に気付いて後戻りし、再び試行錯誤・四苦八苦していた。

その失敗というのは、本保護部では通常はリレーの接点を動かさず、オフセットを検出してミュートする時だけ動かす使い方をするので、いざという時に接点が固着していてミュートできないリスクがあるので、ランプを点灯させるとともにブザーを鳴らして、異常事態が分かるようにしようと思って居たのが無理だということだ。

というのは、ランプやブザーはリレーのNO接点(通常は開いている)に切り替わった時に電圧が掛かって光り・鳴るので、固着して動かなかったら光りも鳴りもしないのだ。問題が起こった時のカバーを、問題が生じるであろう機能が正常に動くことに期待していた。何と言うか、「自分で自分の足を撃つ」の逆みたいなもので、まったく迂闊だった。。。

あと、仮に接点が動いても、ずっと使って居なかった接点がちゃんと導通するかの疑問もある(これはメーカーも注意喚起している)。それだと、トラブルに気付かずにそのまま放置する可能性もある。

まあ、そもそも、リレーの接点が固着したり、導通が悪くなることなんてまずないとは思うが、そういうことを言ってたら、(程度の差はあるが、)スピーカー保護だって要らなくなるので、何とかしようとした。

いろいろ考えて、今度は、DC-DCコンバータ(以下、コンバータ)の電源制御端子(以下、RC端子)を使おうと考えた。これは、本当に最初の頃に考えて居たのだが、いろいろな難しさがあって止めていた。例えば、コンバータを止めたら、アンプはもちろん保護部(自分)にも電源が来なくなる。それから、RC端子は元電源側なので、アンプ側と絶縁を保たないと雑音が増える可能性がある。

当時はスピーカー保護IC μPC1237を使う予定で、それだと絶縁を保つのが難しかったのと、電源on時ミュートが止められず回避するのが面倒なのと、僕の経験が足りなかったので諦めたのだが、今はあれから進歩したからできそうな気がしたので、方式や回路を考えて、なんとかプロトが動いた。以下に回路図を載せる。

自作アンプBA3886のスピーカー保護部の回路 (DC-DCコンバータでアンプの電源制御を行う版)

概要を書くと、オフセット検出部はそのままで、オフセットを検出したら、ミュート信号の論理を反転させて(ミュート時にリレーを動かす → ミュート時にリレーを切る)、リレーを動かす(実際には、コイルの電源を切って、NO接点(コイルに電流を流すと繋がる接点)をoffにする)。

こうすることで、電源on/offのたびにリレーが動くので、固着や接触不良が起こりにくくなる。また、その時に「カチッ」という音がするから、動作確認ができる。更に、もし固着していたら、アンプから音が出ないから すぐに分かる。ただ、アンプを使っている間中リレーのコイルに電流が流れ続けるので、その分消費電力が増える。ちょっと気に入らないが、こうなることも想定して高感度型で消費電力が少ないもの(150mW)にしたので、まあ許せる。

そのNO接点は元電源側(以下、電源基板)に繋がっており、通常(コイルの電源が入っている時)はRC端子をプルアップしているのが、NO接点経由でGNDに繋がっているためにL状態となってコンバータから電源が出力される状態なのが、コイルの電源を切ると、GNDが外れてRC端子がプルアップされてH状態になるので、コンバータからの電源出力が止まる。

この辺りは(回路図を見れば分かりはするものの、)もっと分かりやすい構成・書き方にすべきだと感じては居るが、面倒なので書き流してしまった。

すると、自分(保護部)の電源も切れて その後は何もできなくなるが、リレーのコイルがoffで電源を出さない状態(= 電源を切ろうとする目的の状態と同じ)なので、「気付いたら自分を○して居た」(でも、それでも何事もなく事が運ぶ)となる。

シミュレーションではうまく行ったものの、現実には微妙な問題があって、オフセットがしきい値付近の場合、接点がon/offするらしく、電源on/offの繰り返しになってしまった。理論上は、一旦切ればすべて終わりのはずだが、電解コンデンサに電気が残っていてスパッとoffにならないようだ。それで、いろいろ考えたのだが、一番手軽で追加部品の少ない方法で解決しようとした。

例えば、トランジスタやオペアンプを使ったシュミット回路やラッチ回路などが一般的のようなので検討したが、止めた。

以前から使っていたラッチ機能(単語が同じで混乱するが、一般的なラッチ回路ではない)をここでも使った。リレーの2回路目を使い、ミュートした時にNC接点が繋がったら追加でミュート指示を出して、(自分の電源がある限り)ミュートが解除されにくくするのだ。ただ、この機能はNC接点が繋がらないと働かないので、接点がNOとNCの中間で浮動している場合には対処できないのだが、そこまで微妙なことはないようで、今のところはうまく行っている。

ただ、この方法には問題がある。全体の電源on時(起動時)、リレーのコイルがoffでNO接点が繋がっていないので(仮にリレーがすぐに動いても、電流の速さには間に合わない)、元電源が来ると同時にRC端子がプルアップされて、コンバータが出力を開始せずにアンプの電源がonにならず、当然リレーを動かせないからコンバータのRC端子をLにできないのだ。「鶏と卵問題」、あるいは、一休さんの「虎を出して下さい」のようだ。

そのデッドロックを回避するため、抵抗とコンデンサを使って、電源onから少しの間(数十ms)はRC端子の電圧を上げない(= Lレベル)ようにしたら、なんとかうまく起動するようになった。＊ ただ、微妙なタイミングや電圧・消費電流が絡むので、そこら辺の素子(抵抗・コンデンサ)の値はまず変えられない。ちょっと(といっても2倍とか10倍なので、字義とは違う)変えるだけで※、起動しなくなる・・・

＊上のラッチ機能にも同様の問題があるので、これと同様に電源onから数十msは働かないようにした。

※その「ちょっと」変えたかった理由は、消費電力を減らすためだ。例えば抵抗を2倍の値にすれば、消費電力は随分減らせる(あと、冷える)。10倍ならすごいし、100倍ならもっといい!

それから、ミュート時にアラームのブザーを鳴らすことができなくなった。というのは、ミュート時はアンプの電源がoffなので、元電源で鳴らすようにしなくてはならないが、その想定・可能電圧は10-30Vと広いため、単純な抵抗での分圧では電圧がうまく合わないのと、仮に合わせても抵抗での消費電力が馬鹿にならない問題があるためだ(実際、ミュート通知ランプ(LED)の抵抗ですら熱くなった※)。

※ちなみに、抵抗に過電力を掛けて過熱すると臭くなる。以前、ダイオードを逆接続した時に臭ったので、それかと思って居たのだが、実は抵抗だった。臭いの元を探したら表面が黒ずんでいたのでｗｗｗ、抵抗だと分かった。塗料が焦げる臭いなのか。毒ガスみたいな ちょっと危険を感じさせる臭いだ・・・

これをそのまま放置すると燃えるのだろうか??

仕方ないので、ブザーは保留した。そもそもリレーの固着をカバーするための機能だったので、その可能性がほとんどなくなった今となっては、なくても大きな問題はない。(折角作ったものだが、まあ、あとで使えるかも知れない)

LEDも ちゃんと(明るく)点灯させると抵抗が熱くなるので、手を抜いて、RC端子のプルアップの電圧を「ついでに」・「おこぼれを」使うことにした。なので、あまり明るくしようとすると、電流を食ってプルアップ電圧が下がって、コンバータの出力が停まらなくなってしまうので、値を変えられないという不便が生じた。が、ちゃんと電源を作るために3端子レギュレーターを使ったとしてもやっぱり熱くなる(= 無駄が多い)し、ほとんど動かないもののためにそこまでするのは馬鹿らしいし、部品を増やすとトラブルが生じる可能性が増えるので、今のところはこの状態で良しとしている。

コンバータのRC端子の電圧(Hレベル)は3-12Vまで可能で、元電源の電圧が10-30Vでその範囲になるように抵抗を設定した。その点でも やっぱり値を変えられない。

なお、プルアップのための抵抗値は大きいので、電流は余り流れない(30Vだと概ね1mA程度 → それでも全体では900mWになる ← 計算誤り)ので、抵抗は熱くはならない。ただ、念のため、LEDの抵抗は容量を増やした(良く考えると無駄だが)。

細かい話はこれくらいにして、新しい方式のいい点を書くと、まず、リレーの接点の音質への影響を完全に排除できたことだ。アンプの再生系統にリレーの接点は全くない。コンバータのRC端子(この内部にも接点はない)の制御には使っているが、スピーカーはもちろん、アンプの電源すらもリレーの接点を通さないようにできた。だから、オーディオのうたい文句的に書けば、大電流が流れても(僕のでは まずないがｗ)接点がないから損失が出ず、音質に悪影響が及ばないだろうし、振動でリレーの接点が動いて電流(の流れ方)が変動することもない。まあ、そういうのがどのくらい音に効くかは疑問だが(まあ ないねｗ)、個人的な満足度は かなり高まった＾＾

現実的なメリットとしては、機械的な故障・劣化が音に影響を与える可能性がほぼなくなったということだろう。そういう意味で、半導体はすごいと思う。

それから、電源をリレーでon/offしないので、期待どおり、電源on/off時もミュート時もショック音はもちろんポップ音すらしない。方式の不備や配線誤りでミュートが断続しても大丈夫だった。

他には、単一のシステムで独立した複数の電源系統を使い・制御するのは初めてだったが、何とかできたのがうれしい。ミュート時にアンプの電源ランプは消え、ミュート通知ランプだけが点灯しているのは、中身を知らないければ当たり前のことのように見えるが、我ながら良くやったと思う。以下、間違い探しみたいで全然分からないが、通常(非ミュート)状態(左)とミュート状態(右)である。

というところで、ようやく元の作業に戻れる。さすがにオリジナルのものを作るのは大変だと実感している。そして先は長い・・・

「またシャープのマスクに当選した話」というネタで それ以上の進展もなく下書きのままだったのだが、先日4回目の当選通知が来たので、そろそろ公開する時期だろう。

去年の6月に申し込み、9月に初当選し、そのあと3回当選して今に至る。議員だったらベテランだねｗ

もちろん、もう買う気はないが、シャープは これをどう終わらせるつもりなのかが気になる。以前は、当選して申し込まないと除外されると思っていたから、全員に売って終了。「めでたし」、「パチパチ」、「お疲れさま」などというシナリオを想像していたのだが、買うまで当選し続けるのではキリがない。

きっと、そのうち、ほとんど買う人が居なくなって(というか今も居るのか?)、「予定数・期間が終了した」、「マスクの需給が落ち着いた」、「より効果的にコロナを抑えられる方面に提供するのが得策と考えたたため」、「諸般の事情により」などという説明(作文)で終わりにするのではないかと想像している。その前に、当選通知に、「勝手ながら、諸般の都合により、今回より当選されて申し込まれない場合は、以後は抽選から除外致します」みたいな文句が入りそうだ。

まあ、国産マスクの価値はあるのだろうけど、申し込みをキャンセルする手段を作らなかったことや、意味があるかないかや状況の変化にも関わらず延々と同じことをし続けるのは いかにも日本で残念な気がする。

PS. もしかして、あれなんかね。不況で工場のクリーンルームで作る物がなく、マスク作りでも動かしておくほうがマシとかいう事情??

それであれば、安くするとか抽選不要で買えるようにするとかすればいいのに、そこまで大量生産できず、コスト(人件費?)も下げられないのが辛いのだろうか。

製作中のアンプBA3886のスピーカー保護部のプロトは動作も音(への影響)も問題なさそうなので、そろそろ本物を作ることを考え、疲れていていやる気が起きないがらも、基板への部品の配置や配線を考えた。

経験はほとんどないし、腕もないけど目標は高く、基板のサイズは6x4cmにした。これは、電源フィルタの上部の窪み(6.8x5cm)に入るので選んだサイズだ。下の写真のように、「充分な広さ」なんてこたぁ全くない。見るなり途方に暮れるｗ

BA3886のスピーカー保護部: ブレッドボード(右)の回路を基板(左下)に収められるか??

それでも、やってみなければ分からない※ので、なんとか配置と配線の案を作ったのだが・・・

※実際には、各部品のサイズやピンの数で見極めできるのだと思う。それに、今は、自動配置するソフトだってあるのだろう。

BA3886のスピーカー保護基板の部品配置と配線案

ほとんど全部の面積と穴を使っているよ!※ (でも、きっと、「プロ」からすれば「まだまだ甘い!」んだろうけど) 実際、「たった60個くらいの部品でガタガタ抜かすな」(ほとんどは抵抗(水色の部品)だしね)って気はするが、本音としては無事に動かせる気はしない。裏表とか前後左右を間違えて、何か壊しそうだ。

※両面基板なので裏にも部品を配置できるし、部品を重ねて配置することも可能だが、間違える可能性が数倍に増えそうなので、ひとまずしていない。

あと、今気付いたが、抵抗などを立てて配置すれば面積が減る。当初は、高さを低くするためにそうしなかったのだが、実際には電解コンデンサが1cm前後あるので、抵抗を立てても関係ない。駄目な時はそうしよう。

それでもまあ、やってみたい気がするのは、「怖いもの見たさ」や激辛のものを食べたいのと同様に、物好きの証拠であろう＾＾ さて、どうなるか・・・

以下は おまけ。昨日だったかに「ちゃんと」した、スピーカー保護部のミュート通知アラームのブザー(元はキッチンタイマー)。

案の定、失敗した。電源onするだけで音を鳴らすために2箇所(2個のボタン)をショートする必要があったのだが、手抜きをしたために1個のパターン(基板の銅箔)が剥がれて半田付けできなくなってしまった。基板の穴(裏表が繋がっていて、スルーホールという)に黒い塗料(絶縁なのか導通するのか微妙だった)が塗ってあって、それを削ってから半田付けすべきだったが、熱で溶けると思ってテキトーに擦っただけで半田付けしたら、なかなか付かなくて、長時間加熱したために銅箔が剥がれてしまった。(写真中央辺りの、黒くなったところにリード線が残って居る部分)

仕方ないので、もう一個のボタン("SEC")を繋げて(写真右側のリード線が三角形になった部分)音が鳴るようにしたが、鳴り方が変だ。"−・・・−"というパターンで、いかにも異常な感じがする。これ、モールス符号だと(音の間隔はないものの)"TST"で、"test"を示しているのか(テストモード?)、あるいは"SOS"(鳴り方は"−−− ・・・ −−−")の略なのか、とにかく準縄でない鳴り方だ。

でもまあ、異常なことが分かるのは本来の目的に適っているし、それで壊れなければいいが、「滅多に鳴らないからきっと大丈夫」と思って、良しとした。あとは、いかにもすぐ切れそうだった電源などの線を付け直し(コードも新しくした)、不要な部品(液晶や電源スイッチ)を外し、電源をコネクタ(小さくて抜け止めがあるので、PCのファンコネクタを使った)で着脱できるようにし、ダクトテープやビニル袋で適宜綺麗にして、出来た。本体に付けても ちゃんと動作する。これなら小さくて(約3x2x0.5cm)、場所を取らなくて良さそうだ。

前にちょっと書いたのだが、楽天モバイルに契約して すっかり放置して居たものの、先日ダメ元でちょっと試そうとした時に、通信データ残量を調べるためにマイページを見たら、(データ量じゃなく)ポイントが8000くらいあるのに気付いて、何かの間違いかと思ってびっくりした。調べたら、楽天モバイルのボーナスポイントだった。5000(通常)+3000(特別ボーナス?)だそうだ。

ポイント発行したらメールで教えてくれてもいいのにと思ったが、僕は楽天のメールがとてもうるさくて通知をoffにしているから 来なかったのだろう。

でも、「どうせ期間限定で もう終わりなんじゃないの?」とか、「用途限定なんじゃない?」などと思ったが、8月くらいまで使えるから充分に余裕があるし、普通に買い物に使えるようなのでうれしくなった。「8千円もあったら何でも買える!」ってほどでもないけど、普段は送料が割高になるから使わなかった楽天でも※、気兼ねせずに細かい物が買える。

※書いたあとで気付いたが、僕は、ここが(Amazon後の)楽天市場の最大のネックだと思う。三木谷も気付いていて、例の店の不評を買った送料無料になる「39なんとか」もそれを何とかしようとしたのだろう。もう少し何とかできれば、いいかもね・・・ ちょっと違うけど、ヨドバシができているんだから楽天だってできそうではないか。

それで何を買うか考えたが、貧乏性で、製作中のアンプBA3886関係の細かいものしか出て来ない。例えば、

• ブザー (電源を繋げば鳴る、普通のやつ): 200円くらい。
• PNPトランジスタ: 20個で百円くらい。
  • いくらシミュレートしてもアンプのスピーカー保護機能には使えなさそうだが、保護機能用に買ったNPNとペアになるものを持って居れば何かに使えるかと思って・・・
• ピンジャック (今のの固定が緩みやすいので): 200円くらい。

といった程度で(価格は送料抜き)、いくら買っても余る。更に考えて、

• デジタルテスター (今のアナログのが少し不便なので): ピンキリ(数千円)
• 配線用コード (アンプ用が不足しつつある): 10-20mでせいぜい500円くらい。
• USB制御のリレー (スピーカー保護機能の自動チェック用): 2千-4千円くらい。
• 超簡易型オシロスコープ: 一万円近い?

を思い付いた。それから、なくなりそうで丁度買おうと思って居たノンアルコールビール(今回はクラウスターラー: 約2500円)も出て来た。

で、注文する時に いくらタダだからと言っても無駄に使うのは良くないと考え、ブザーは折角キッチンタイマーを使えるようにしたのだから止めた(今日、余計な物を取り除いてスリムにし、モジュールのようにした。: これに失敗して壊れたらブザーを買おうと思った。: 例によって ちょっと失敗したがｗ、なんとか音は出る。別途書きたい)。デジタルテスターも、今のが壊れた訳じゃなく普通に使えるから、急がないことにした。

アナログテスターが不便だと思ったのは、オフセット(直流)を掛けてスピーカー保護機能のチェックする時、針を中心に置けないので、棒(プローブ?)を繋ぎ換えないと正負両方の電圧を見られないこと程度だ。それから、精度はもちろん悪いが、かといって、厳密な測定をする場面・必要は ほとんどない。そもそも、高精度な測定をするのにブレッドボードとかミノムシなんて使っていたら、全然論外だ。

他には、導通チェックで音が鳴らない(針を見る必要がある)とか、抵抗のレンジごとに0点の調整が要るとか、考えれば いろいろあるけど、そこまで手間ではない。

導通チェックについては、音だけでOKにすると微妙な抵抗(接触不良などで起こる)に気付かないことがあるから、良し悪しだ。

もう一つあった。値がすぐに分からないことだ。レンジによって目盛りの単位が違うので、良く考えないと値が分からないことがある。例えば、メーターの最大は"250"で、レンジは2.5Vで、針が"100"と"125"(実際にはこの数字は書いてなくて"100"と"150"の中間)の中間辺りで、"100"の2目盛り先だったら、永遠に値が分からず頭がおかしくなる。で、面倒なので、「勘」で値を読むことがあるｗｗｗ まあ、それでも大きな問題は起こっていないし、勘が外れていればあとで気付くものだ。

同様に、リレーやオシロは いい加減に決めると失敗するので、保留した。

で、店ごとに順次注文して居たら、なぜか途中で千円引きクーポンなどがもらえて(「全部を注文する」なんていうボタンがなくて良かったよｗ)、使うポイントが更に少なく済んでしまった。結局、いろいろ(0円で)買ったにも関わらず、まだ6600ポイントも残って居る・・・

なるほど。楽天経済圏に はまる人の気持ちが分かった気がする。それにしても、楽天(モバイル)は1年間あるいは1GB未満無料で収入がないにも関わらず、こんな大盤振る舞いして大丈夫なのだろうか? こうやって味を占めて策にはまる人を増やすのが目的なのだろうか? (もちろん僕はそうならず、ポイントを全部使ったら終わりだよ。)

いずれにしても、なかなか頑張っていると思うし、感心もする。

↓

(5/3 12:53) 浮かれて失敗した。ノンアルコールビールにクーポンを使った時にポイントを使うのを忘れて、無料にならなかった。まあ、千円引きになってAmazonより安いからいいや。ただ、責任転嫁するのは良くないけど、どうも表示や操作が分かりにくいのはあるかも知れないなあ・・・ (おそらく、不意に発行されるクーポンや「勝手に送って来るメールマガジンを解除しないと」などの さまざまな注意を散漫にさせる要素(「落とし穴」)があるから失敗したのではないかと、想像した。)

PS. 楽天モバイルの1年間無料は有名になったが、8000ポイントももらえることは全然知られていない気がするが、僕が不注意だっただけだろうか? 契約するだけでもらえるのなら、随分割がいいと思うが・・・ (代わりに個人情報は出すけどね)

(疲れているので、軽いネタをテキトーに。)

先日、ニュースで楽天のサービスエリアが広がって来たというのを見て、ちょっと試すかと思ってポケットWi-Fiを起動したら、うちはやっぱり以前同様、パートナーエリア(au)だった。

まあそれはそうだと諦めたが、管理画面にファーム更新の通知が出ていたので したら失敗したようで、電源を入れても起動後1分くらいで電源が切れるようになってしまった。リセットしても直らない。しばらく使っていなくて電池が少ないのに気付かずに更新したから、通信して電池が減り 更新中に電池がなくなったせいかと想像している。他に、僕が中(ソフト)をいじったのが悪かったかも知れない。

いずれにしても、あっけなく文鎮になってしまった。どっかからファームを持って来るとか、以前バックアップしたのがあればそれを入れ直すのもありそうだが(とは言え、勝手に電源が切れてしまうから無理な感じだ)、まあ、しょうもないものなのでやる気が起きない。(それに、今はアンプで手一杯だｗ)

楽天の保証があるならそれを使うのもありそうだが、いじったのがバレるかも知れないし(単なる交換だから大丈夫?)、送るのが面倒だ。無料で引き取ってくれるならいいが。そもそも実質1円だったので、そこまでこだわることもない。

まあ、遠慮なくSIMをnanoサイズにカットして自分のスマフォで試せるようになったからいいけど(それだって、したって特に期待するものはない・・・)、いろいろ弱過ぎるな。

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と、思っていたところにタイムリーなニュースがあった。今まで駄目だった古いiPhone(6s以降)でも楽天が使えるようになったとのこと。「ようやく」ではあるが、死蔵しているiPhone 6sで試せるようになったのは丁度いい。でも、例によって、iPhoneや楽天に落とし穴がありそうだｗ (12:55)

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やっぱり落とし穴があった。まずiOSの更新が要るので したら、失敗。どうもストレージが足りないようなので、去年自動撮影した大量の写真を削除しようとしたら、一括選択がしにくいこと・・・ 最大でも日ごとまでで、月単位ではできないようだ。調べると、PCに繋げてするしかないようだ。仕方ないので、アフォのように数十日くらい分の削除を繰り返して削除した。

いつもながら まったく使えねえ奴だな!

大体、インストールに失敗したら、その理由を表示するのが当たり前だと思うが、Appleの常識は違うのか。クイズなのか? 察しろってことか? 信者は分かるのか? (14:52)

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そして、楽天モバイルを無料の1GBまでに抑えようと思って上限を設定しようとしたら、iPhoneでも楽天でもできないと来た。今は契約してから1年以内なので無制限に無料だからいいが、有料期間になったらいつもヒヤヒヤしながら使うしかないのか。。。 それでは入る気にはなれない。

やっぱり使えねえ奴だ!

(15:12)

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ようやくiPhoneで繋がるようになり、設定やデータ量を見ようとmy楽天モバイルを見たら、なんと8000ポイントも入って居てびっくりした。どうやら契約特典らしい(すっかり忘れて居た)。これだけは使える＾＾ 期間限定なので、アンプ関係の物でも買おうか。もう余りないが、ちょっとしたバブルだｗｗｗ (17:53)

先日ようやく一件落着したはずの、製作中のアンプBA3886のスピーカー保護部(以下、SP保護部)。昨日、ブレッドボードに組んで調整したものをアンプ本体に繋いで聴いていたら、例によって耳閉感や圧迫感がした。

そういうのは疲れや耳の不調によることが多いのだが、ただ、SP保護部を付けた途端に出だしたので、回路に問題があるのか気になった。思い当たるのは、入力の近くにダイオードがあることだ。(→ 元の回路図) ダイオードはアンプのDCサーボ基板にも使われていて、やっぱり耳閉感の原因か疑ったのだが、その時は、超低域の歪みは悪化させるものの音質劣化には関係ない可能性が高い結論になったのだが、そもそも非線形な素子なので、何か悪さをする気がした。

ダイオードは比較的大きな抵抗のうしろにあるから まず問題ないと考えていたのだが(ただ、その前に比べると抵抗値が半分以下になったのも気になった)、回路の調整中に、ダイオードの後ろのオペアンプとの間に抵抗(回路図のRa5)を入れないと、負の電圧を入れた時に入力に繋いだテスターの針が振動する現象があり、オペアンプのフィードバックの信号が逆流するのだろうと考えた。※ 抵抗を入れてテスターの針は振動しなくなっても、耳に感ずるくらい小さな漏れがあって、それが元の音に影響を及ぼして耳閉感などを引き起こすと推測した。

※「逆流」とは書いたが、そもそも負の入力なので、外に流れ出すのが正しく、ダイオードが流れ出し方をおかしくするということなのだろう。

それで、どうにかしてダイオードを排除あるいは入力から隔離しようとした。※ そうするには、ダイオードの前にバッファアンプを置くのが良さそうだった。ただ、オペアンプのパッケージの数が増えるのは嫌だったので、いろいろ考え・シミュレータで試行錯誤したところ、以前諦めた、トランジスタ4個(2チャネル分)でオフセット検出する方法を無理矢理(?)動かすことができた。

※なお、トランジスタも中身はダイオードなので、同じような使い方をしたら同じことになると想像している。

ただ、そのままだとトランジスタが左右同じもの2個ずつ4個になって無駄な気がしたので、更に翻案(?)し、やっぱり以前止めた左右の信号をダイオードで合算する方式や、元の回路のリレー駆動電流をORにする方式も合わせて、ダイオード4個とトランジスタ2個とオペアンプ2個(1パッケージ)で作った。以下のような回路だ。

BA3886のスピーカー保護部の新しい検出方式の基本部分(LPF・正負のオフセット検出・ミュート用リレーの駆動)の回路

偶然というか狙いどおりなのだが、この回路は元の回路から部品が増えていない。逆に簡素になった感じがする。あと、オペアンプの使い方が素直になったのは いい感じだ。

ダイオードはバッファアンプ(オペアンプ)の後ろにあり、しかも、オペアンプは非反転増幅回路にして信号入力端子(図の+端子、ピン3)とフィードバック(図の-端子、ピン2)が物理的に結線されていないので、ダイオードで汚染された信号は まず入力に漏れないだろうと期待している。

「非反転増幅回路だって、オペアンプの理論的には漏れるんだよ」(イマジナリーショート?)、「GNDや電源経由で・・・」などの話は あるのかも知れないが、オペアンプやアナログ回路に詳しくないので、「期待」の話になる。

あと、「そもそもオペアンプの入力には保護用のダイオードが入ってるじゃん!」という可能性はあるが(なぜか、データシートに内部の図がないので、実際の有無は分からない)、たまたま手元にあったオーディオ用のを使ったので、そこら辺についてはひどいことにはならないだろうと、これも「期待」している。

余談だが、なぜか、今回使った抵抗の値に"68k"Ωが多い(全然意図した訳でなく、カットアンドトライで丁度いい値だった)。大昔憧れて居たCPUを思い出し、何かの縁かと思い掛けるが、そんなことはない。単なる偶然だろう・・・ でも、なぜか妙に良く使う(減る)抵抗はある。

なお、この回路では、ダイオードは信号の絶対値取得(or 整流)のためでなく、左右チャネルの信号を正負ごとに合算(実際はORのようで、そのほうが都合がいい)するために使っている。そして、正負それぞれのオフセットがしきい値を超えた場合に、トランジスタでリレーを駆動する。上側のトランジスタは正のオフセットがしきい値を超えた場合に、下側は負の場合にリレーを動かす。

この負の部分が「無理矢理」のところである。

例によって、この回路は ひらめきと試行錯誤で作ったので、「正しい」かは分からないが(いや、きっと「は?」なのだろう・・・)、今のところは期待どおり動いている(オペアンプやトランジスタの過熱もないｗ)。気になるのは、オフセットが負の場合は実質的にオペアンプでリレーを駆動することになるようで、以前同様、大きな(例: -15V)オフセットが入った場合にはオペアンプの出力や消費電流がかなり大きくなって絶対最大定格に近くなることだ。出力などに抵抗を入れれば緩和できるのだが、しきい値の設定が変わってしまうので、入れないことにした。

そもそもPNPトランジスタがあればいいのだと思うが、ないのでこうしている。

↓

(5/1 10:43) シミュレートしてみたら、ただPNPトランジスタを付けるだけではうまく行かなかった。なかなか奥が深いが、今の回路はオペアンプに負荷が掛かる以外は なかなかいいようだ。

現実を考えると、入力には時定数の大きな(2秒程度)LPFがあるので、突然大きな負のオフセットが入ったとしても、LPFが壊れて直結にでもならない限り、オペアンプ以降の電圧はゆっくり上昇するため、オペアンプが過大出力になる前にアンプがミュートされて入力がなくなるので、結果的に過大出力にはならないと予想・期待している。

もう一つ気になるのは、オフセットが緩やかに大きくなる場合、リレーが動作するしきい値付近では接点の開閉が断続しそうなことである。※ 実際に、動作確認している時に、電圧をゆっくり上げた場合にしきい値付近でリレーから音(ブレーカーが落ちる前のような感じ)がした(接点が断続しているかは不明)。シュミット回路を付けてコイルの制御波形をキリッとさせるべきなのだろうが、部品を増やしたくないので今はやっていない。

※本SP保護部にはラッチ機能があるので、一旦ミュートが完了してNO接点になれば戻ることはないが、その前が問題だ。

これをSP保護部に組み込んで(というか、中心部をごっそり すげ替えてｗ)、昨夜から試し始めた。今までのところは、耳閉感なども含めて問題ない。以下に全体の回路図を示す。

BA3886のスピーカー保護部の回路 (新検出方式版)

それから、SP保護部を付けたことでアンプの特性が劣化しないかを確認したが、振幅・位相・THD・残留雑音・クロストーク(チャネルセパレーション)すべてで劣化は見られなかった。また、大音量の超低音がオフセットと誤認識される可能性があるので、どの程度影響があるかを調べたところ、5Hz以上ならサウンドカードの最大振幅(-3dBFS)で出力してもミュートされないことが分かったので、実用上は全く問題ない。

なお、新しい回路はバッファアンプやアッテネータによって しきい値の設定(変更)がとても柔軟で、抵抗の交換だけでできるのがうれしい(とは言え、実際に変更することはないだろうが・・・)。※ 現状のしきい値は、+1.1, -1.2Vにした。

※ただし、正負の感度差が0.1V前後ある。: おそらく、負の部分のトランジスタの回路の作りによると思われるが、どうしても解消できなかったので、アッテネータやアンプのゲインを調整して、なるべく差が小さくなるようにした。

そして、、、薄々気付いては居るのだが、おそらく、昨日の耳閉感なども回路の問題が原因ではなかったのだろうと思う。というのは、交換したあともしばらくは「なんか音が悪い」印象だったからだ(ただ、SP保護部を外しても直らないので、新しい回路に問題がないことは明らかになった)。

結局、最大の問題は「自分」なのだろう。ただ、いつものように、自分で作ったものなのに嫌な・気に入らない部分があるのを知りつつ我慢して使うのは嫌なので、自分なりに より良いものにした。

PS. この稿は題が一番凝ったかも知れないｗｗｗ

昨日、アンプBA3886のスピーカー保護部のリレーが固着した場合に備えてブザーも鳴らしたいと書いたが、早速やった。それから、チェックスイッチも、左右・正負独立のボタンにした。昨日は、「防犯ブザーやキッチンタイマーの中からブザーを取り出せば簡単なはず」と書いたが、例によって やっぱり簡単ではなかった。

まず、100円ショップに行く途中で気付いたが、ブザーのように聞こえる音は、実はスピーカーから出ている可能性があるのだ。店で外からは見ても分からないので、勘で選んだのだが、帰って来て中を見たら、見事に外れだった。一見圧電ブザーに見えるが、スピーカーだった。というのは、電池を繋いでも音は出ず、ラジオを繋いだら音が出たのだ・・・

今思えば、防犯ブザーは単純なブザー音の気がするので、そっちのほうが良かったかも知れない。ただ、かなり音が大きいようなので、それで苦労したかも知れない。

(いつものように)ここで諦める訳には行かないので、どうにかしようと思った。まずは、トランジスタなどで発振回路を作ってスピーカーを鳴らそうと思ったが、すごく簡単なものでも部品が少なくはなくて(「トランジスタ1個と部品2-3個だけ」っていう訳には行かない)面倒だった。

次に、キッチンタイマーの基板は基本的にそのまま使い(小さいので、液晶を外せばアンプに入りそうだ)、どうにかして、電源onすればアラーム音が鳴るようにならないか試行錯誤した。基板にテストのための端子でもあればいいが、そういうものはなさそうだった。が、時間をセットするボタンを押し続ければ、セットする音が連続して出ることが分かった。これで充分だが、セット可能な約100分分を超えた時(30-50分後くらい?)に音が停まるような気がして※更に調べたら、複数のボタン(例: MINとSTART/STOP)を同時に押すとアラーム音(良くある目覚まし時計の音)が出ることが分かった。これはテストモードなのかも知れない。

※現実には30分でも50分でも鳴り続ければ充分だとは思うが、そこはそういう性格、物好きなんだろね・・・

それで、MINとSTART/STOPをアルミ箔で導通させた状態で(写真の白い部分2箇所がアルミ箔)電源を入れたら、見事に鳴った。電源on直後はブート的な変な音がするが、気にないことにする。

これをスピーカー保護部のミュート通知LEDの電源に接続すればいいのだが、予想外に苦労した。キッチンタイマーはボタン電池を使う割に消費電力が大きいようで、適当に大きな抵抗で分圧したのでは電圧降下して起動しなかった。随分抵抗を小さくし(合計約560Ωなので20mA以上も食うのだろうか?)※、ようやく鳴るようになった。念のため、電源に並列にコンデンサも入れた(抵抗が大きい時は起動しやすくなる)。

※今思ったが、この場合、電圧だけを得ればいいのでなくタイマーは電流を消費するので、抵抗での分圧は適していないのだろう。カットアンドトライで値を決めるとして、抵抗を電源からの1本だけにすべきなのだろう。本当は1.5Vのツェナーダイオードや3端子レギュレータやLDOがあればいいが、手元にはない。

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(23:04) 抵抗を1本だけにして(タイマーと並列の抵抗なし)試してみたのだが、予想に反して電圧は合ってもうまく起動しなかった(惜しい場合もあるが、鳴らない)。想像だが、並列の抵抗がないと、起動時の大き目の電流がうまく取れないから駄目なのかも知れない。

次のデモ動画のように、チェックボタンでオフセットを発生させるとスピーカー保護部がミュートを実行し、(リレーが動いてアンプへの電源を切るとともに)LEDが赤くなりアラーム音が鳴る。 (我ながらすごい＾＾)

それから、チェックスイッチは簡単に変更できた。写真手前の青・白、赤・黒のボタンで、左チャネルの正・負、右チャネルの正・負のオフセットをそれぞれ発生させることができる。そして、左右逆相のオフセットの確認は、例えば青と黒を同時に押せば、左の正と右の負のオフセットが同時に発生する。

(そして、この投稿のために動画を準備するのがなかなか手間だったｗ) てな訳で、アンプに繋いでの確認は明日となった。

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(4/27 7:25) アンプに繋いでの確認があっけなくOKだったので※、少し実際に使って試し始めた。

※一番嫌で、解消方法を随分迷った、アンプの電源on時のショック音は全く出ない。リレーで電源を入れないから当然であるが、瞬断もなさそうでホッとした。あと、ミュートでの電源off時はリレーを使うのだが、なぜかショック音は出ない。

BA3886のスピーカー保護部のプロトを実際に使って確認中

これも、アンプ部が出来たての頃のように、ドクのデロリアンみたいでいい＾＾ あと、今気付いたが、キッチンタイマーをアラームにしているのは、BTTFで ぜんまいの目覚まし時計のベルでタイミングを測ったシーンにちょっと通じるものがあって楽しい。

(4/27 13:12) その後、動作チェックモードを有効にするスイッチを戻し忘れると、その後ずっとアンプのオフセットを検出できなくなってしまうことに気付いて、そのスイッチを排除して、プッシュボタンを押せばいつでもチェックできるようにした。 (→ 本当に、漏電ブレーカーの点検ボタンみたいになった。)

その代わり、チェックで生成したオフセット電圧がアンプやスピーカー側に漏れ出る可能性があるので、入力抵抗(回路図のRf1)と同じ値の抵抗をチェック用のオフセット出力に付け、それをRf1のあとに入れて、なるべく漏れを少なくした。

実際には、Rf1(51kΩ)だけでも充分大きいし、アンプの出力インピーダンスは充分低いし、スピーカーのインピーダンスも低いし、チェック電圧(約1.5V)は常に出ている訳ではないので影響はほとんどないと考えられ、まさに気にし過ぎだとは思うが、気になったので念には念を入れた。

日々右往左往していた、アンプBA3886のスピーカー保護部。ようやく行き方が固まったので、ブレッドボードに ほぼ全体のプロトを作った。最初はなぜか起動しなかったが、良く見たらGNDが繋がっていなかった。直したら ちゃんと思ったように動いて「ご満悦＾＾」、というか、ようやく終わりが見えてホッとしている。

結局、前回書いたように保護IC μPC1237(以下、1237)は使わないことにして、自分で考えた方式にした。左右のスピーカー出力の直流成分の絶対値を求めて、それらがしきい値を超えていたらアンプの電源を切る。その絶対値を求める回路は(僕の多くのプログラム同様)ひらめきでできたので、まともなのか、実は無理があって、しばらく使うと壊れるのかは分からないが、シミュレータで結構確認したので、すぐに壊れることはないと思っている。それに、壊れたら別の回路で作り直せばいい。

ここで問題なのは、日頃動かない機能なので、いざという時に壊れている可能性があることだ。それで、完璧ではないが、チェック機能(後述)も付けた。

回路図を以下に示す。

自作アンプBA3886のスピーカー保護部の回路

1237と違い、LPFとしきい値の設定が独立なのがいい。※ もちろん、正負のしきい値が非対称(かつ、計算がややこしい)なんてこともない。

※現状ではしきい値を変更する機能はない(絶対値回路のゲインで決まっている)が、入力にアッテネータを付けることで、しきい値を上げることができる。ただ、絶対値回路のゲインが余り上げられないので、下げることは困難である。

また、(前回気になっていた、)左右チャネルの入力回路が同じになったのと、入力抵抗をちょっと大きくできたのが気分的にいい。

回路で、LPFのあとの抵抗(Ra5)は余計に見えるのだが、これがないと、負の交流を入れた時に出力が振動する(テスターの針が うなる)ので入れた。負成分用ダイオードDa1の前でもいいので、想像だが、入力のコンデンサに信号が逆流(負なので、そもそも逆ではないのだが・・・)するのではないだろうか。

それから、1237がないので、上は単なる回路図だけでなく、ちゃんとシミュレータで動くのもいい(パラメータが異なるので、多少動きは違う)。そして、1237がなくなったので、回路全体が1枚に収まって すっきりした。1237では使わない機能のための抵抗やコンデンサがあったので、基板面積も少しは減るはずだ。

オフセット検出の方法については、トランジスタ4個を使う方式(→ 例)はオペアンプすら要らなくてシンプルでいいので それにしたかったのだが、前にも書いたとおり、自分で試すとどうしてもちゃんと動かない(オフセットが負の場合が駄目)ので諦めた。おそらく、NPNトランジスタ4個のあとにPNPトランジスタが要るのだと想像しているが、手元にないし、そういう条件が厳しい方式は何か嫌なので止めた。

それにしても、PNPトランジスタでなくてオペアンプでは駄目な理由が分からない。動く場合もあるが、設定が余りにもシビアだった。まあ、初心者で分かってないので仕方ないのだろう。

処理としては、まず、LPF(回路図の左側、Rf1辺り。図の上側と下側は、ステレオの左右用に同じ処理である)で入力(アンプのスピーカー出力)から直流に近い成分を抽出する。絶対値回路(回路図の中央、Qa1辺り)でオフセットを検出したら※、トランジスタでリレーを駆動(回路図の中央-右側、TRd1辺り)してアンプの電源を切ってミュートする。ミュートしたら、警告の赤いLED(回路図の右側、LEDp1)を点灯させる。

※正確には、絶対値がトランジスタがonになる電圧(約0.65V)を超えていたらリレーを駆動する。絶対値回路はゲインが少し小さいので、しきい値(ミュートする、スピーカー出力からの直流電圧)は約±1.5V程度である。

左右チャネルは独立に処理するので、同時に符号が逆のオフセットが生じても正しく検出できる。その時は左右のORで(どちらかがしきい値を超えていたら)リレーを動かす。

この時、2つのトランジスタが重複してリレーの駆動電流を流すので消費電力が大きくなってしまうが、異常時なので頻繁には起こらないので対応していない。

似たような問題に、入力のオフセットの振幅が大きい場合にオペアンプの出力電流が過大になる可能性がありそうだ。これも頻繁には起こらず、過大になった瞬間にミュートされてアンプの電源が切れて危険な状態を脱すると期待するので、対応を保留にした。仮に壊れたら、オペアンプを交換すればいいだろう。

なお、通常時は動作確認用に、「アンプ電源が出ている」という意味の緑のLED(回路図の右側、LEDp2)を(暗目に)点灯させる。

基板面積を小さくするため、赤と緑が一つのパッケージに入ったLEDを使ったのだが、なぜか赤いほうが暗目だったので、電流を増やすとともに たまたま同じパッケージに赤が2素子入っていたので、並列にして同時に光らせることにした。

そして、僕が必須と考えているラッチ機能ももちろん実装した。これは、一旦ミュートしたら、電源を切るまでミュートし続けるものだ。ミュート条件がなくなった(アンプからオフセットが出なくなった)からといって また音を出したら、絶対再発して事態を悪化させるので※、危険な時には とにかく音を止めるのが重要と考えた。

※自分がそこに居れば、分かって電源を切るが、居ない場合にそういうことが起こって、戻ってきたら大惨事になっているのが眼に浮かぶ。

ラッチ機能は、リレーを自己保持することで実現している。正確には、ミュートすると、リレーがアンプに電源を出さないほうの接点(NO接点)に変わるので、そこからコイルの電源を取ってリレーのon状態を保持させている(回路図の右側、Trd3辺り)。

動作チェック機能(回路図の左端上辺り)は、切り替えスイッチ(回路図のSWc4)をチェックモードにするとチェック用入力に切り替え、チェックするオフセットの正負を設定し、左右チャネルのボタンを押せば(回路図のSwc2, SWc3)、しきい値に近い直流(約1.5V)を出すので、ミュートされることを確認できる。要するに、漏電ブレーカーの点検ボタンである。

なお、動作確認で気付いたのだが、左右で逆相のオフセットをチェックしたいので、正式版ではボタンを4つ付けて、左右・正負を同時に押すことでできるようにする予定だ。

それだけでも、アンプとスピーカーのコードを外したり電池や電圧を掛けるボリュームを繋ぐとかの手間がなくなるから随分楽なのだが、定期的に点検するのを忘れる・怠る可能性が高いし、蓋を開けたりするのは やっぱり面倒なので、構想としてはPCと繋いでおいて(USBやシリアル通信で制御できるリレーが売られている)それらのスイッチを制御して、自動でチェックできるようにしたい。が、きっと作らない気はするｗ まあ、時間はあるので、次のプロジェクトとしてはいいかも知れない。

最初は、起動時(電源on時)または電源off時に自動でリレーを一度動かして固着(の種)を剥がしたかったのだが、マイコンなしで(しかもアナログで!)そういうシーケンスを実現するのは大変なので諦めた。でも、PCと繋ぐよりは、こっちのほうが筋が良さそうだ。

単にリレーを動かすのは容易だが、アンプの電源をリレーでonにすると、接点同士の時間差やバウンスによって盛大なショック音が出るので、それを防ぎつつ行うのが難しい。リレーが2個になるのも嫌だ。

そして、もう、この保護部をアンプ本体に繋げて確認できるのだが、何かありそうだし、そうなると夕食が食べられなくなるのでｗ、明日にした。

以下、記念(証拠)写真ｗを載せる。

気になっているのは、この機能ではリレーのコイルを常時offで使い、ミュートする時だけonにするのだが、以前も書いたように、リレーの接点を長期に渡って開閉しないために固着して、いざという時に開かずにアンプの電源が落ちない可能性だ。

まあ、現実には、買ってずっと保存していたたリレーの接点が固まっていて事故などが起きたという話はまずなさそうだし、メーカーが注意しているのは、たまに開いたあとで閉じた場合に接触不良になることだと思うが、それは分かる(分からなくても、スピーカーが壊れることにはならない)から、大きな問題ではないと思っている。ただ、それでも、開かない可能性は0ではないので、ミュートした時にブザーを鳴らそうと思っている。

これは簡単なはずで、(秋葉原に ぶらぶら行けないのでｗ)100円ショップなどで適当な物(例: 防犯ブザー、キッチンタイマー)を買ってきて、中のブザーを取り出して、ミュート通知LEDの元の電源から電圧を下げて繋げればいいと想定している。

ここまで来れば、あとは、プログラムと同様、分身(が居たら)に「じゃあ やっといて」と頼めるｗ

という訳で、我ながら予想していなかったほどのハード技術の進歩ぶりで、絶対に何か落とし穴がありそうな気がして、ちょっと気が気でないｗ

PS. 電子部品の話。

今回も秋月でいろいろ買った。

気付いたら、なぜか、トランジスタ(2SC1815)が1個壊れていた。「何もしてない」はずなのだが、配線を間違ったのだろうか?そういえば、先日、別の製品からからLEDを外しただけなのに点灯しなかったのも、謎だ。あと、タンタルコンデンサも何個か壊れたので、気付かずにヘマをしているのだろう・・・

トランジスタは20個1組(値段も安く、100円だった)なので、壊れても全く問題ない。おかげでふんだんに使える＾＾

それから、大量に買ったブレッドボードのジャンパの1本が不良だった。「60本以上」のうちたった1本(良品率90%以上。60本とみれば100%)なので全く問題はない。でも、うるさい人は文句言うんだろうな。

不良の原因は、先端のピンとその手前の少し太い部分(ベース?)の接触不良だった(カシメが弱かった?)。随分珍しく、見ただけでは分からなかった。そのコードは半分に切って、アンプをブレッドボードに接続するためのコードに使った。不良のピンは半田付けして直した。

指摘するとすれば、全数の導通チェックがされていないことが明らかとなったが、安いので、そういう手間はこっちが持つんだろうと理解する。さすがに、本当にｗ、全くムカつくことはない。

同時に買った「ミノムシ」はコードとクリップがちゃんと半田付けされていて、良くAmazonで見る、圧着(しかも いい加減らしい)だけで接触不良になる物よりずっと良く、当たりだった。ただ、同じく書かれている「ぬるぬる」はあった。カバーの材質のせいなのか、クリップを押さえると中身が飛び出てくる。ちょっと使いにくいが、まあ仕方ない。今までのは圧着だけだったので、僕としては半田付けされているだけで100点だ。

PS2. ここまでのBA3886の費用は約33000円になった。まあ、ここからは行っても35000円かな。ただ、時間はもう少し掛かりそうだ。

野球や みのもんたじゃないよｗ 信頼性関係の"fault avoidance"という用語である。少し前から(おそらく、今作っているアンプのスピーカー保護機能について考えているせいだと思う)、その概念は浮かんでいたけど言葉が出てこなかったのだが、さっき、なぜかスーパーで思い出した。最初は、ネットワークの"CSMA/CA"(CA= "collision avoidance")という言葉が出て来た。

どちらも正確な定義は覚えていないが、CSMA/CAは、無線LANで、初期の有線LANで生じていたパケットの衝突(今はTXなので、有線でも起こらない)を回避するという方式(どうやってするのかは謎ｗ)、fault avoidanceは、システムのトラブルで「ひどいこと」にならないように、あらかじめ、問題が起こらないように作っておく(これも、どうやって実現するのかは謎)ということだと想像する。

細かい話はどうでも良くて、言いたいのは、日常生活でも、トラブルが起こっても(準備しているから)大丈夫だ("fault tolerance")とか、(日頃は何も考えずに)起こってから対処する(ノーガード戦法?ｗ)のでなく、常にトラブルが起こらないようにするのが効率的だし かっこいいと、今は思う。

例えば、車だったらまさにcollision avoidanceで、とにかく事故は(自分に非がなくたって)面倒だから、とにかく起きないように、起こる状況が生じないように注意する。※ 車以外では、馬鹿な人や組織やシステムには何を言っても無駄なので、深く関わらないとかだ。

※僕だったら、事故発生確率の分子を小さくする、つまり、「可能な限り乗らない」のが今の解の一つである。もちろん車は好きだけど、好きだからこそ そうする。と、ちょっとかっこ良く書いたｗ

もちろん、若い頃はそれの正反対で、「トラブル上等」(fault welcome?)的であったが、経験を重ねると変わるものだ。

かといって、年寄り臭く、したいこともしない、常に無難なことをする・物を選ぶ、何でもとにかくギリギリまで判断しない、何でも遅く進める、意見の表明やものごとの白黒を曖昧にする(これになったら人として終わりだ!)、なんて クソ・生きる屍以外の何物でもなくてイライラするだけだから、メリハリが重要だと思う。安全な状況と判断したら、リミッターを外すのだ。あとは、可能な限り失敗しない・しても何とかなる状況を準備して進める。それで失敗したら仕方ない(これはfault avoidanceではなさそうだな)。

とにかく、自分で自然・無意識にfault avoidanceを実行するのが最高だ。

PS. おそらく、そのポイントのひとつは、えらく世知辛くなるが、瞬時に「長期的な損得を判断すること」だと思う。例えば、今違法行為をして あとで長時間嫌な目に遭う可能性があるのと、法は侵さずにギリギリのことをして(それを楽しみつつ)お咎めなしと(とはいえ、今は違法行為をしなくても捕まる(すると、有罪にはならなくても被害を被る)ことはあるし、違法行為をしてもお咎めなしの場合もあって複雑ではあるｗ)、どちらがいいかってことだ。

疲れつつも次期アンプの製作は鋭意進んでいるが、作ったり問題が起こったり、作る前や問題解決方法を探るために調査やシミュレートなどをしているとアイデアが浮かんで来て、試しては失敗・成功したりの繰り返し(更に、その失敗についての調査やシミュレートすると、別の案も出て来る)で、なかなか進まない。

近頃は、使おうとしているスピーカー保護IC μPC1237(以下、1237)がかなりイケてなく、その欠点に対応するのに苦労するのが馬鹿らしいと感じて来た。例えば、以下のような問題がある。

• オフセット検出は左右合算なので、オフセットが逆相の場合には正しく働かない。
• 電源on時のミュートなど、使わない機能を無効にできない。
• オフセット入力端子(ピン2)のしきい値の変更が困難かつ正負の設定電圧が非対称かつ(設定のための抵抗値が)LPFの特性にも関係する。

同時に、近頃はトランジスタの使い方(といっても、まさに序の口でしかない)を覚えてしまって、昨夜、ちゃぶ台返し的なアイデアが浮かんだ。

1237なんて使わなくてもできるじゃん!

偶然もあるのだが、1237のオーバーロード端子(ピン1)でオフセット検出・ミュートを行うために作った絶対値回路に1.2V(電池)を入れた時の出力が大体0.6-0.7Vで、1237のしきい値(約0.67V)にうまく合うのだが、同時に、この電圧はトランジスタがonになるベース-エミッタ電圧(約0.7V)に近いことに気付いた。

少し前にトランジスタでリレーを駆動するのに成功しているから、1237なんてすっ飛ばして絶対値回路をトランジスタに繋げばリレーが動かせるはずだ。

と考えてちょっと試したら、確かにできてしまった。絶対値回路に電池を繋いでオフセットが出ている状態にしたら、リレーが動いた。

まあ、実際に使うにはいろいろ解決すべきことはあるのだが(例えば、左右チャネルの絶対値をどうやって合算するか: ただし、オペアンプは増やしたくない)、しょうもないICを使って手間や部品を増やすよりは、ダイレクトな回路でスカッと行きたい気がして、作業が停滞しつつあるｗｗｗ

PS. さっき合算する回路を考えて、シミュレータではまあまあ動いたのたが、何とも破天荒な感じで、自分でも「これ、いいのか?」と不安を覚えている。オペアンプでリレーを駆動するのは ちょっと(気が引ける)なあ・・・

2チャネルの絶対値を加算して(差動で)トランジスタに入れ、リレーを駆動するアイデア。

僕はアナログ回路をちゃんと勉強してないので、常識的な作り方の知識が乏しく、ソフト屋的な、「論理的に(あるいはカットアンドトライで)できれば動く(だろう)」みたいな感覚で作るから、妙な回路ができるのだろうと思う。そういう点では、回路シミュレータはすごく便利だ。爆発も発火も火傷もせず、部品も減らずに何度でも「安全に」試せるｗ ただ、それで余計なアイデアが浮かんで、却って時間が掛かってしまうかも知れない。

シミュレータの次の段階用にブレッドボードや「ミノムシ」もすごく便利なのだが、欠点も多いのが残念だ。

PS2. 上の回路を検証したら、オペアンプの電流が過大になる場合があることが分かって、さすがにそれはないので、トランジスタを2個に増やして いくらか真っ当にしてみた。ダイオードや抵抗を使って加算すると振幅が小さくなってトランジスタがonできないので、ハードではアナログよりは得意な論理回路のOR回路がひらめいて、参考にした。

2チャネルの絶対値を元に、トランジスタのOR回路でリレーを駆動するアイデア。

それにしても不思議なのは、検索すると出て来る、片チャネル当たりトランジスタ2個を使って入力の振幅がしきい値(約0.7V)より大きいかの判定をする回路が、負電圧の場合にはシミュレータでも実際も動かないことだ。ただ、その回路の製品もあるので、僕が何かヘマをしているのは確かだが、謎は多い・・・

暫時製作休憩中のアンプBA3886。DCサーボ基板という、オフセットを自動補正するオプションを一緒に買った。以前も少し書いたが、これがなかなかの問題児だった(基板だけでなく、キットを売ってる人も)。しばらく様子を見、更に特性を測定して、僕の考えでは回路に問題があることが確定し、その問題を修正し、経過が良好なので書く。

なお、頭に来たので会社や製品名を書きたいが、営業妨害とか言われるのは嫌だし面倒だし、こちらの測定方法は正式なものでないから証拠として弱いので、控える。ただ、BA3886関係の過去の投稿を調べたり、ダイオードの載ったオーディオ用DCサーボ回路を検索すれば出て来るはずだ(そういうのは ほとんどない)。

現象

アンプ基板にDCサーボ基板(以下、サーボ)を付けて、比較的大音量(例: アンプの出力: 約4.9V, 3W (PCのDAC出力: -16dBFS)以上)の音を出すと、超低域(例: 約60Hz以下)の歪みが増大する。下にサーボ有無での歪み(THD)の比較グラフを示す。

BA3886のDCサーボ基板の有無での歪み(THD)の比較 (低域を拡大): 黒系: サーボなし, 紫系: サーボあり; DAC出力: 暗色: -16dBFS, 明色: -10dBFS; 下の歪み率は20Hzでの値

サーボありの場合は、20Hz以下で歪みが増大している。

測定条件が変わってしまったのか、以前はもっと歪みの増加がひどかったが、今回はあまりひどくない。※ と書くと、測定の信頼性を疑われるが、今回の測定で何度か測り直しても同じ値が得られたので、上の測定値の組に関しては正当性が高いと考える。

※歪みの増加が小さくなった原因は、下に書いたように、今回の測定ではサーボのLPFのカットオフ周波数を下げたためかも知れない。比較のため片チャネルだけ変えたのだが、変えていないチャネル(全くオリジナルの状態)の歪みは すごくひどく、測定を失敗したのかと思ってデータを採用しなかった。(→ 参考グラフ: 上のグラフに、全くオリジナルのサーボ基板(ただし、上とは別のチャネル)の結果をベージュ系で追加した。) ただ、繰り返して測定しても同じ結果だったので、測定は正しかった可能性は高い。

推測する原因

1. どういう意図・理由かは理解できないが、サーボ回路の入力部に振幅制限と思われるダイオード2本の組がある。
2. そのため、サーボの入力信号(ほぼスピーカー出力)の振幅が大きい(サーボの入力の振幅が約0.7V以上?)場合にはダイオードによって振幅の大きい部分が削られため、入力信号が歪む。※
   • ※ダイオードによる歪みはシミュレーションで確認した。回路図(例)や歪んだ波形などについては、過去の稿を参照のこと。
3. 歪んだ信号を入力するからサーボの出力も歪み、それがアンプにフィードバックされて、入力から減算される。
4. 入力信号と相似でない信号を減算するため、出力も歪む(振幅の大きい部分が飛び出る?)。

検討

グラフを見ると、歪みが増大するのは超低域(グラフでは20Hz以下)なので聞こえないだろうが、そもそも、オーディオ製品なのにわざわざ音を歪ませるのは全く許容できないし、歪みが増えるのは聞こえない帯域としても、それが可聴域に影響しない保証はない。

販売(製作)元に問い合わせても、簡単に言えば「知らぬ存ぜぬ」で、歪みが出ると言うのを信じず、ひたすらこちらの測定結果を疑うだけだったのだが、アナログに詳しい人、この回路を設計した人なら、すぐには思い出せないにしても、調べて気付かないはずがない。それなのに、「歪むことはない」スタンスだったということは、製作元の技術力は信用できないという結論に達した。

シミュレーションで歪むのだから、設計は正しくて、実は歪まないということはあり得ないだろう。

なんて言うと、「シミュレーションと実際の回路は同じではないし、シミュレータと実際の部品は微妙に特性が違うので・・・」などと、(正しいけど無意味な詭弁の)良くあるズレた言い訳が来るのは確実だｗｗｗ それを言ったら、回路なんて考えることができなくなるよ? 考えた回路に必要な特性に全く同じ部品は、常にあるとは限らないよ。それはどうすんの?

可聴域に影響しないから「歪まない」という態度を取った可能性もあるが、こちらは歪みの増えたグラフを出したのだから、技術者なら「それは想定した動作だ」などと正しく反論すべきだろう。あと、こちらはグラフを提示したにも関わらず、製作元は一切データを出して来ず(普通は、開発時に測定した、標準的あるいは想定する特性のデータやグラフがありそうなものだが＊、測ってないのだろうか)、ただ○○の一つ覚えのように「オシロで見ろ」※とか言うだけだったので☆、信用に値しないと考えた。

※オシロで見て歪みが分かったら(最大で0.1%のオーダーの歪みを見て分かるものかな?)、もう、「聴けたものではない」状態だし、波形で歪みの量や周波数分布は分かるのだろうか? 目分量・勘?? まあ、その程度のものだと看破した。良く居るんだよな・・・

＊「出せ」と言うと、「キットは作った状態で特性が変わるので、そういうのは意味がない」などという返事が来るのは確実だが、そうじゃなくて、キットの開発時に検証した結果は なくてはならない。それを参考値・typicalな値として出すのは大いに意味があると思うが、社外秘で出せない??

☆オシロで波形を見るにしても、どこをどういう観点で見ろとか書いてなかったから、どこかに繋いで ただ眺めれば分かるのかねえ? で、見たあとはどうすんの?ｗｗｗ そこらは自分で分かれ? だったらそもそも聞かねえよ。「あっ」となって終わりだ。

対策

歪みの増大の原因はダイオードだと考えて取り外した(左右2本ずつ、計4本)。すると、歪みは綺麗になくなった。下にサーボ有(ダイオード有無)・無での歪み(THD)の比較グラフを示す。

BA3886のDCサーボ基板の有無とサーボのダイオード有無での歪み(THD)の比較 (低域を拡大): 黒系: サーボなし, 紫系: サーボあり 緑系: サーボあり(ダイオード除去); DAC出力: 暗色: -16dBFS, 明色: -10dBFS; 下の歪み率は20Hzでの値

ダイオードを外したサーボでは、サーボなしの場合と同様の歪み特性になった。

製作者に見せたいが、見せても理解できずに更に反論して来そうな能無しのようなので、見せない。

効果・経過

ダイオードを外すと歪みが改善することは随分前に分かっていたのだが、耳の不調が影響したのか、ダイオードなしにしたら耳閉感や圧迫感が出た(それ以前の試行の影響や疲れがあったのかも知れない)ので、(前にも書いた気がするが、)ダイオードどころかサーボ自体が悪いのかと思って、サーボは使わない方向に傾いて試した。しかし、それでも耳閉感や圧迫感が出た。

題の前半は、上の、サーボは使わない方向に傾いた時(「こんなの捨てる!」と思って居た)に付けたものである。

それで、2週間くらい前から(、「これで最後だ」という気持ちで)ダイオードなしのサーボを試し、耳の調子が回復して来たこともあって、ようやく「大丈夫」という確証が持てた。今、再びサーボなしやダイオードありを試せば、それらが本当に要るのか分かるが、スピーカーの補正の時のように、やっぱり駄目な気がするし、耳閉感も圧迫感が再発するのは真っ平なので、この状態で確定とした。

だから、サーボやダイオードが音に影響している確証はない(この稿では そういう主張はしない)。単に、クソなしょうもないものは付けていたくないから外したのだ。

良く考えると、歪みが増える周波数(基本波)自体は聞こえないが、その高調波(2, 3, 4, ...倍)が可聴域に入る可能性は大いにある。だから、やっぱり音、そして耳閉感に関係あるのではないか。

ただ、前の稿に書いたように、サーボなしの場合には微量(左右ともに3mV程度)とはいえオフセットが出るので、それが耳閉感などを起こす可能性は0ではないから、サーボはないよりはあったほうがいいだろうと考えて、付けている。

それから、歪みに関して別の疑問(サーボを付けると中低域の歪みが少し増える)があり、昨日、サーボの入力のLPFのカットオフ周波数を下げてみたのだが、効果はなかった。更に測定し直したら、どうやら、左右で歪みの量がわずかに異なり(例: DAC出力-16dBFSの場合、500Hzで約0.0028%、中低域全体では概ね3.5dB、左が多い)、同じと思って左右のグラフを比較したために、中低域の歪みが少し増えたと誤解したことが分かった。

実は、サーボなしでも差があるので、アンプ自体の特性の差のようだ。まあ、値も差もとても小さいので、「誤差の範囲」なのだろうか。どうしてか気にはなるが。

余談

ダイオードの着脱の効果が分からず、何度も半田付けするのは面倒だし いつか壊れると思ったので、少し前に、コネクタで手軽に着脱できるようにした。まあ、もう付けることはないと思うが・・・

サーボ基板の着脱に関しては、似たようなことを結構前にもやっている。前に書いたか予定だったか あやふやだが、サーボ基板を付ける時にはアンプ基板のフィードバック回路のコンデンサを無効にする(ショートする)必要があり(サーボを外す時は有効にする)、試行錯誤で何度も着脱するたびに半田付けするのは面倒なので、アンプ基板に手製のジャンパコネクタ(写真: 先端の尖った黒いもの2個)を付けて手軽にコンデンサを有効・無効にできるようにした。

サーボ基板はコネクタで着脱できるのに、アンプ側に別な半田付けが要るのは詰めが甘いと思った(着脱のコネクタのピンを増やしてショートできるようにすればいいのに)。

こういうのを見せると、大体、「コードが長くて・コネクタの接触が悪くて歪みが出るのでは」云々言われそうだ。これに関しては関係ないのに。やたらに詰まらない揚げ足を取る奴が居て、いつもムカつく。

そもそも、データ・(流行りの言葉では)「エビデンス」で説明できない(良く居るオーディオマニア的な、定性・感覚的な説明しかしない)、自社製品の回路のことすらまともに説明できない謎の人がこのアンプのキットを設計・製作したのかと考えるとすごく不安なのだが、今まで見た・試した感じでは、アンプの回路や基板の作りに大きな問題はない。だから、回路はどこかのコピペ流用とか、オーソドックスなもので間違えようがないのかと想像している。一方、サーボは調子に乗ってうっかり自分で考えちゃったとか、駄目なものを良く検討・検証せずにパクった流用して失敗した? (あくまでも想像である)

このキットの製作者について一言言えば、問題を指摘されても自分の間違いの可能性を考えず、即座に「問題ない」と思って指摘した方を疑うなんてのは、クソ以外の何物でもないってこった!

(4/21 21:49 加筆・修正など)

部品待ちをいい切っ掛けに、アンプ作りを強制休憩している。いつでもできると、頑張り過ぎて疲れてしまい、引越し疲れだった去年の今頃のように、耳の調子が少し悪くなってしまった。

待っている間に、溜まっていたネタを消化したい。休んではいても、やっぱりアンプネタであるｗ

アンプを検討している時か作っている時、アンプの出力のオフセットが気になった時だったか、実際に音楽を掛けている時のスピーカー端子の電圧や電力(出力)はどのくらいなのか計算してみたら、驚くべきことが分かった。

理論的な測定・計算手順は、以下である。

1. サウンドカードから出す音量(→ 電圧, 振幅)を決める。
2. その音をアンプに入れて、
3. スピーカー端子をサウンドカードの入力に繋げて、アンプから出てきた振幅を測定する。
4. その振幅を電圧や電力に変換する。

この時、以前のようにサウンドカードの入力を壊さないように、スピーカー端子のあとにアッテネータを入れているので、得られた振幅をその分大きくする。(また、音楽を再生する時は、サウンドカードのあとにボリュームを入れ、アンプの前にアッテネータを入れているので、その分小さくする。 ← これは上の方法では関係ない。)

通常は、ポップ音楽の場合のPCからの出力は、レベルメータの読みで-10dBFS前後なので その辺りの電圧と電力を計算してみたら、

サウンドカードの出力とアンプ BA3886のスピーカー出力の関係

※スピーカーのインピーダンスは8Ωで計算した。

と、目を疑う小ささとなった。

信じられないので、一応、別の方法で検算してみる。

• 仕様から、サウンドカードに-10dBFSを出すと、出力端子では 2(V)*1.4(RMS → V)*0.316 (← -10dB)= 885mV
• ボリューム(15A特性)の良く使う位置(10時辺り)の減衰率は0.075倍
• アッテネータの減衰率は1/6.7
• アンプのゲインは10倍

をひっくるめると、スピーカー端子の電圧は、

885 (mV) * 0.075 / 6.7 * 10= 99 (mV)

となり、上の表の-10dBFSの113mVと合うので、間違ってなさそうだ。

でも、サウンドカードから出している電圧よりアンプの出力の電圧が小さいってのは、何かおかしいな・・・ ただ、計算は合っているので、以前にも書いた、「馬鹿らしいこと」をしているだけなのか?

なので、どうやら、僕が普通に聴いている音量は数mWらしい。それに、そもそも"-10dBFS"はピークメーターでの値なので、平均すると1mWすら出てなさそうで、数百μWがいいところではないか。。。

信じられない。

ステレオなので実際の電力は2倍になるが、それでも小さい。

いや、数百Wもの大出力を出したい訳ではないが、計算のどこかに間違いがあって、実は数十mWだったというのなら全く許容できる。ただ、1mWも出てないのに随分大きく聞こえるし、そんなに小さくても雑音にも紛れず音が悪くないのが腑に落ちないのだ。

更に確認したくて、実際に、普通に音楽を掛けている時のスピーカー端子にコードを繋いでサウンドカードに入れて、レベルや波形を見たが、約30mV → 113μWと、(全く想定外で)上の表に書いていないほど小さい値だった。

音楽の音量は変化するから、仮にダイナミックレンジを50dBとすれば最大電力は10万倍になる(仮に70dBなら、なんと1千万倍にもなる)ので、仮に最小を20μWとすれば(理論上は0Wだが、環境騒音で決まるのだろう)最大2Wとなる。そして、70dBを再現したい方は、確かに200W以上要りそうだｗ

それから、僕の環境ではスピーカーと耳の距離は1mくらいで、それで小さくて済んでいる可能性はある。が、日本の普通の家ならせいぜい2mだろう。距離が2倍だと出力は2倍では済まないが、平均1Wには全く行かないだろう。

もう一つ考えたのは、スピーカーのインピーダンスは周波数で変化するので、例えば低域でインピーダンスが小さく(谷に)なって、単純計算よりも大きな電流を流す必要があるために、実際の音楽では大きな電力が必要なのではないかということだが、調べると、インピーダンスは大きくなることはあっても谷になることはなさそうなので、期待が外れた。

↑ これは間違っているのかも知れない。インピーダンスが大きい(抵抗が大きい)ところでは、同じ電圧を掛けると電流が小さくなるが、電流を一定にしようとすれば、電圧が大きくなって電力も大きくなる。ただ、これは電流駆動のやり方なので、普通のアンプとは違うはずだ。

他には、スピーカーは純抵抗ではなく、コイル(誘導性負荷)なので、動かすのに純抵抗より「パワー」(まさに電力)が要るということなのかも知れない。ここら辺は不得意なところなので、分からない。

僕としてはスピーカーに流れる電流も測って本当のところを調べたいが、結構面倒そうだ・・・

いずれにしても、上で試算した電力の10倍(→ 最大20W辺り?)もあれば充分だろう。それなのに、100Wとか200Wとかのアンプが平気で売られているのは一体どうしたことだろうか。車でも数百馬力とかのがバンバンあって、一体どこをどういうふうに走るのかと思うが、あっちはまだ最大出力の1/10くらいは普通に使うだろうから まだ良心的だがｗ、こっちはサバもいいところだ(云々)

と書いたのだが、そのあとで誘導性負荷に気付いて「試算した電力の10倍(→ 最大20W辺り?)もあれば」を追記したら、実は1/5-1/10くらいになって、車と同じレベルになってしまった。そうだったのか?・・・

ただ、もう一つ腑に落ちないのは、通常の環境で必要な電力は平均100mW以下、最大2Wにも行かないのであれば、小さなラジオだって充分な音量を出せそうなのに、実際はそうでなく、ボリュームを大きくすると音が割れるのは、やっぱり上の計算には何か間違いがあって、本当に必要な電力はもう少し大きいのではないかという気はしている。(これも誘導性負荷の関係だろうか?)

まあ、音割れはアンプの出力の問題でなく、スピーカーやケースの問題なのかも知れない。

結局、なんだか分からずグダグダになったが、スピーカーが単純な抵抗でないことから、アンプが出すパワーとスピーカーから出るパワー(音量)は同じではなさそうなことが分かった。だから、数百Wのような、音を出したら耳がつぶれそうな出力でも、実際に音として出ていないから みんな無事なのではないか。

車に例えれば、発進時であれば、車体などの慣性力に打ち勝つためのパワー(こっちはトルクだろうけど)に相当するのかと、想像している。

車で思い出したが、昔、電車は発進時に大電流(→ 電圧は一定だろうけど、大電力になる)を消費するのを見た(電流メーターがガッと振れていた)から、あながち間違ってなさそうだ。ただ、今までこういう説明を読んだことがなく、何となく「大出力アンプは いい・必要・パワーが大きいに越したことはない」→「大容量電源、大型トランスと林立したコンデンサ、重量級筐体が必要!」みたいな流れだが、なぜメーカーは説明しないのだろうか?

そして、この想像が合っているなら、コイルを使わないスピーカーを作れば省電力でいいと思うが、余り考える人が居ないのか。コンデンサは容量性負荷でやっぱり駄目だろうから、なにがいいのかは分からない。リボン型スピーカーは磁石を使うようだし、静電型てのはコンデンサ型とも言うらしいから駄目かな。まあ、アンプから直接駆動する訳じゃないからいいのかも知れない。あと、圧電型はコイルやコンデンサよりも素直なイメージがあるから頑張れば行けそうだが、果たして・・・

ほとんど冗談だが、発熱体は誘導性でも容量性でもなさそうだから、「熱スピーカー」なんていいかもねｗ ペルチェ素子を使うとできそうな気がするが、全然省電力ではないなｗｗｗ

↑ 「熱音響効果」というものがあるらしいが、オーディオ用スピーカーができるかどうか・・・ (スターリングエンジンを使ったものがあるようだが、ボイスコイルを使っている時点で違う) いずれにしても、アンプに直接繋がるものは難しそうだ。

熱以外だと光か。でも、もう、空気を振動させて音を伝えることにこだわらなくたって いいじゃないかと思ってきた。音にこだわる必要すらないよ。音楽を楽しむのが目的なのに、わざわざ中間的な媒体を振動させて伝えるなんて無駄ではないか? やっぱり、脳に音楽・演奏を直接入れるのがこれからの音楽鑑賞だ(「オーディオ」ですらない)。 − 段々狂って来たと思われるから、このあたりにしておくｗ

そして、切っ掛けとなったオフセットの話をすると、上の電圧の計算が正しいとすれば、通常の音楽の振幅が100mV辺りでオフセットが数mVだったら、10%前後(-20dB以上)が直流となるから、何らかの影響はあるように思った。ただ、直流が音に影響を与えるのは、それでコイルの動きが制限されるためと読んだので、数百Wも入力可能な(= 動ける範囲の大きい)スピーカーがたった数mVの直流で制限されるとは考えにくい。

他には、ネットワーク(高低のスピーカーに音を分ける装置)のコイルが帯磁してしまって(僕のは鉄心だった気がする※)、音を悪くする可能性はある。それが耳閉感や圧迫感の原因の一つなのだろうか?

※その後調べたら、ネットワークに芯入りのコイルは使われるが、鉄心ではないようだ。鉄はよほど良くないのだろう。それに、鉄でなくても帯磁するかも知れないから、気分的には空芯のコイルに換えたいが、まあ、気分の問題ってことで・・・ｗ (4/21 6:30)

次期アンプBA3886の中心部分は概ね出来ていて、毎日使っており、体感的(例: 気分的なものの気がするが、良く書いている、「初めて聞こえた音」が多い)には前のアンプよりずっといい印象だ。もちろん、特性も良さそうだ(まだ ちゃんと・気合を入れて比較していないので、確定していない)。

と言うものの、別件(DCサーボ基板: これについても追って書きたい)の問題の調査中に目にして気になった、偶発的な故障で電圧の高い直流(以下、オフセット)が出力されてスピーカーを破損する事態(本当に起こるのかは不明ｗ)を避けたいと思ったがために、予想以上に厄介な脇道に入り込んでしまって悪戦苦闘して居たが、今日、どうにかうまく行って ほっとしている。

(我ながら書き出しが長い。ここまでで疲れた・・・)

目指したスピーカー保護機能の方針・条件・理由とその実現案は、以下である。

• たまたま左右から同時に符号が逆の直流が出力されても、ちゃんと検出・保護できること。
  • 元々起こる可能性の低い事象に備える機能なので、可能な限り、「想定外」の事態を避ける。「片チャネルからしか直流が出ることはないだろう」などのような、都合のいい想定はしない。
    • 左右チャネルは独立のアンプICを使っているが、何らかの問題(例: 製作の誤り)で同時に直流が出力されることはあるだろうし、正負の電源を使っているので、それらの符号が逆になる可能性は低くないと想像する。
  • → 左右のオフセットを独立に検出し、どちらかが起こったらミュートする。
• 可能な限り、音質を劣化させないこと。
  • 滅多に起こらない事象に対応するために、通常使用時の性能を劣化させないのは当然のことである。
  • → 例えば、オフセットを検出した時、スピーカー出力を切断する(スピーカーの経路に接点・スイッチを追加する)のでなく、アンプの電源を切ることでミュートする。
• もちろん、電源on/off時に雑音を出さないこと。
  • 音質を劣化させないため、本保護機能ではアンプの電源を制御してミュートを実現するが、そのために雑音が出るのは良しとしない(全くあり得ないことだ※)。上と同様、通常使用時の性能を劣化させては意味がない。
  • → 使用したアンプIC LM3886(以下、3886)には元々電源on/off時のミュート機能があるので、それを利用する。
    • ※以前買った有名オーディオメーカーD社の定番アンプが、(何が原因かは不明だが)電源on/off時に「パチッ」という雑音を平気で出したので、ものすごくがっかりした。クソだと思ったので、即座に返品した。
• なるべく、自分で保守・修正・改良できる(理解可能な)構成であること。
  • 「ただ組み立てただけで、中身は分かんなーい」だったら、何も考えずに既成品を買って安心している方がいい。いや、それだったら付けなくたっていいと思う。
  • → 理解できる構成を選び、自分で構成や(一部の)回路を考えた。

(4/17 23:02) 書く順序が入り乱れるが、ここで、上の条件をどう実現したかについて書く。: まず、全体を把握しやすくするため、本スピーカー保護機能の構成図を示す。

BA3886のスピーカー保護機能の構成

左右チャネル独立のオフセット検出

前の稿でも触れたが、使用したスピーカー保護IC μPC1237(以下、1237)は、オフセットを検出してミュートするために通常使われるオフセット端子(ピン2)の他に、(データシートに詳細が記載されていない、謎の)オーバーロード端子(ピン1)でもミュートすることが可能だ。どちらも同じように入力信号の振幅としきい値で異常を検出してミュートすることが可能だが、オーバーロード端子は正のしきい値でしか検出しないという違いがある。

違いはあるものの、オフセット端子とオーバーロード端子を左右のチャネルに割り当てれば完全に独立にオフセット検出ができるので、本スピーカー保護機能はそうした。最終的な形態までには随分試行錯誤したが、以下のような方式とした。

• 左チャネル: (通常の使い方と同様に)オフセット端子に入力する。
  • ただし、オーバーロード端子を使う右チャネルとしきい値や平滑化の時定数がなるべく揃うように、入力の抵抗とコンデンサの値を変更した。以下に現状の値を示す。
    • 抵抗: 34kΩ, コンデンサ: 23.5μF
      • どちらも、希望の特性が得られるように手持ちの部品を組み合わせて作ったので、一般的な部品の値ではない。
  • 厄介なのは、抵抗の値は平滑化の特性だけでなくオフセットのしきい値にも関係し、しかも正負のしきい値が別の式で決まることで、そのため、コンデンサの値の自由度も狭まってしまう。
    • 実際には、正のしきい値は概ね固定(変えることも可能)で、抵抗で負のしきい値が変化する。
  • それで、試行錯誤して、右チャネル(下記)と合うように値を決めた。
  • 左チャネルのオフセット検出部も含む、スピーカー保護部の回路図を次に示す。

• • 

    BA3886のスピーカー保護回路

    • 図で、1237のピンは用途の頭文字にピン番号で示した(例: "I1": ピン1, オーバーロード入力端子)。
    • 左チャネルのオフセット検出は信号入力"S in 1 (L)"から1237のオフセット入力端子("I2": ピン2)に信号を入れることで行われる。
    • 左上の"LPF+Abs mod"は右チャネルのオフセット検出のための前処理部(下記)である。
• 右チャネル: 入力信号の直流成分の絶対値をオーバーロード端子に入力することで、正のしきい値にしか対応しないオーバーロード端子で正負のオフセットを検出してミュートできるようにした。
  • 次の前処理を行っている。
    • LPF → 絶対値取得 → 平滑化 → 増幅(振幅の調整)
  • 前処理の回路図を以下に示す。

  • 

    BA3886のスピーカー保護機能(右チャネル)のオフセット検出の前処理の回路

  • LPFと平滑化は似たような処理で(実際、どちらもLPFである)、私の誤解※もあって当初は平滑化をしていなかったのだが、AC電源などの雑音に誤反応して頻繁にミュートが掛かっていた。それで、良く考えたら平滑化が必要なことに気付いたので、追加した。LPFは絶対値処理を行う周波数を制限し、平滑化は絶対値信号の変動を小さくすることで、AC雑音などで瞬間的に大きな値になった時の誤反応を抑える役割があると考えている。
    • ※絶対値のあとにLPFを入れると、コンデンサのために絶対値が(無限に)大きくなり続けるのではないかとか、絶対値が入力信号の平均振幅になってしまうのではないかと誤解したが、シミュレーションではそうならなかったので、入れた。
    • ただ、AC雑音のパルスのような瞬間的に大きな値の排除は最初のLPFでもできる気がするのだが、実際にはできないところが腑に落ちていない。もしかすると、絶対値処理の回路(LPFのあと)に電源などを経由して雑音が入っていたのかも知れない。
      • ただ、電源経由であれば最後の増幅部に入ってもおかしくないから、あとは、最初のLPF(LPF1)の時定数が短いせいなのかも知れない。
      • それであれば、LPF1を左チャネルのオフセット入力と同様の特性にすればいいはずだ。
  • 絶対値処理回路の都合で振幅が小さくなってオフセット端子としきい値が合わないので、増幅(約1.5倍)を追加した。なぜか、平滑化の後(オーバーロード端子の直前)でないとうまく行かなかったが、ドライブ能力やインピーダンスの関係だろうか。
  • 回路構成は、LPFと平滑化は普通のRCフィルタ、絶対値処理と増幅はオペアンプで行っている。
  • 絶対値処理は、検索して見付かった回路だとどうしても期待通りに動かなかったので、自分で考えた回路を使っている。
  • その回路は、入力に逆方向にダイオード2本を繋げ、入力信号の負の領域と正の領域をオペアンプの-と+入力に入れて、減算回路で正の振幅から負の振幅を減算(= 負の振幅を正にしたものを0に加算= 絶対値にする)することで、絶対値を求めている。
    • このような回路は他で見ないのだが、単に回路の記法の違いなのか、常識外れで何か問題があるのかは分からない。
  • 絶対値処理のオペアンプ周りの抵抗値はどう決めればいいのか全く分からなかったので、減算回路を元にしてシミュレータを用いて大まかに決め、それから実際の回路で調整した。当然ながら、使用するダイオードやオペアンプによって変わる。
  • 使ったオペアンプは、オフセット検出の前処理用で音を聴く訳でないので何でもいいのだが、ASUSのサウンドカードに交換用に添付されていて たまたま手元にあったものを用いた(もったいないが、このまま使わないでおくよりはいいだろう)。ダイオードも、たまたま手元にあったもの(整流用)を用いた。

以上のようにして、左右チャネルで独立にオフセット検出をすることができた。オフセットのしきい値は、データシートの計算式に不明な点(謎の係数2)があったり、正確な直流電圧を入力することができないために理論値・仕様は確かでない(おおよそ直流±0.7V辺りと推測している)のだが、実測では左右ともに直流±1V付近である(約1.2Vの充電池を繋いだり、PCから直流付近の正弦波を出して検出・ミュートできた)。しばらくアンプに繋いで試した限りでは問題なかった(全くミュートしなかった)が、実際に使ってみて小さ過ぎるようなら調整しようと思っている。

気になっているのは、左右の入力回路が異なるため、それらがスピーカー出力に与える影響も異なり、微妙に左右の音がアンバランスになる可能性があることと、左チャネルの入力抵抗が小さ目なために、その後の回路の影響が音に現れやすくないかということだ。それから、右チャネルは入力抵抗は充分大きいが、ダイオードの非線形性の影響が気になっている。実際、チャネルセパレーションは右→左と左→右の値が異なっているので、アンバランスさの影響がない訳ではなさそうだ。

ちなみに、左右の絶対値を同じ回路で合算して求める方式(概略: 上の回路のダイオードを4つにして、正負ごとに左右チャネルを合算する)も試したのだが、現在の方式よりセパレーションが9dB程度悪かったことから、大きな抵抗を通しても そのあとで合算することで、チャネル間の独立性を劣化させる可能性はありそうだ。

なお、絶対値を左右で合算する方式はオフセット検出には使えるものの、正確な加算結果が得られない(左右チャネルの符号の状態によって結果の値が異なる)ので止めて、今の方式にした。

ただ、いずれにしても、普通に聴いて、あるいは、振幅・位相・歪みの周波数特性を測った限りでは、特に問題はない。

それから、もちろん、左右の入力回路を同じにしてアンバランスさを解消することも可能である。左チャネルも右と同じように、LFP+絶対値+平滑化+増幅してオフセット端子に入れれば良い。ただ、オペアンプのパッケージが2個に増えるのと、同じ回路を2個作るのが面倒な(馬鹿らしい)ので実行していない。

アンプの電源を切ることでミュートする。電源on/off時に雑音を出さない

何度か書いて繰り返しになるが、使用しているアンプIC LM3886(以下、3886)には、充分に使える電源on/off時ミュート機能(のための機能)が備わっている。だから、その機能を活用すれば、オフセット検出時のミュート時に普通に電源を切れば特段の雑音が出ずに音が出なくなるはずである(そもそも、この場合は緊急なので、多少の雑音が出ても問題ないのではないかと思うし、スピーカー出力をリレーで切ったとしても雑音は出るはずだ)。

それなのに、判で押したようにスピーカー出力をリレーで切るようにしているのが理解できない。他のアンプなら別だが、3886のアンプなら3886の機能を活用すれば、音の経路に余計な接点を追加しないで済むのにと思う。

電源onも同様にミュートされるので、何も考えずに普通に電源を入れて問題ない(回路が良くなくて、オフセットが大きい場合を除く)。1237の電源on時のミュート機能(以下、電源onミュート)は全く不要である。

しかし、下に書いたように、本システムでは、アンプの電源on/offにリレーを使ったため、電源on時にショック音が出る問題が起こった。推測だが、正負電源がonになるタイミングのずれやバウンス・チャタリングによって、3886がショック音を出したのではないか。それを解消するために、やはり下に書いたように、アンプの電源onをリレーで行わないようにした。具体的には、リレーのNC(コイルがoffの時に接続している)端子でアンプの電源を供給することにし、電源がonになった直後から(正確には、onになるのと同時に)アンプがonになるようにしようとした。

すると、1237の電源onミュートが邪魔になった(これのために、電源on時にアンプ電源が一時的に落ちる)ので、強引な手(電源onと同時に電源onミュートの時間を決めるコンデンサを急速充電してミュートしないようにする: 回路図のAの部分)で無効にしてちゃんと動いて一件落着かと思った。

のだが、現在は、(最後に追記したように気が変わって、)1237の電源onミュートを生かしつつ、それによる電源断をマスクするように、電源on直後から1237の電源onミュートが終わるまで、強制的(、あるいはバイパスのよう)にアンプへの電源の線を接続し続ける処理(図の回路とリレーのNC接点を使い、電源onの前からアンプの電源をonにし続ける)を追加することを考えた(回路図の右側下から中辺りのトランジスタとリレーの部分)。今はプロトが動作した段階で、部品が届き次第正式に作る予定だ。

本文のまとめとして「現状と今後」を書くと、ブレッドボードなどにスピーカー保護回路を試作して期待どおり動くことを確認できたので、これから追加の部品を注文し、届き次第、ユニバーサル基板に実装して※BA3886に組み込む予定である。

※元々スピーカー保護用キットを買ったので、プリント基板はあるのだが、余りにも変更箇所が多いのでユニバーサル基板に作り直す。

(以下は最初の投稿の後半と追記)

(疲れているうえに酔って居るので、今はここまでとする。以下は書きたかったことのいくつか+α。)

• ブレッドボードでの試作が思ったより大変だった。
  • ジャンパ線もミノムシクリップ付きコードもブレッドボードの面積も足りなかった・・・
  • ブレッドボードは意外に載せられる部品数が少なく、仕舞いには、ツイスターみたいに配線に苦労するようになり、気付かずに線が抜けたりショートしたりして、作業効率を低下させた・・・
    • ミノムシクリップ付きコードも経年劣化で接触不良になり、それに気付かずに動作がおかしくなって悩ませられた。駄目になるものが多く、仕舞いにはコード不足で実装・確認が満足にできなくなってしまった・・・
  • 「デジタルじゃないから、そんなに使わないよ」と高をくくって、電源とGNDのないブレッドボードを選んだのも失敗だった。
    • それらだけでも、随分多くのジャンパ線を使った・・・
  • 出来たものは盆栽? 前衛生花?ｗｗｗ

  • 

    BA3886のスピーカー保護回路をブレッドボードに実装し、確認・調整中

• 案の定(作る前の心配が当たった)、電源でミュートする(オフセット発生時に、アンプの電源を切って音を停める)構想が うまく行かなかった。
  • 電源onで盛大に「パチッ」とショック音が出(て、ショックを受けｗ)た。
    • (オシロなどがないから、実際の状態が見られないので)想像だが、正負電源をリレーでonする場合、正負がonになる時間差(正負の線を別々の接点でon/offするため、どうしても時間差が生じる)やバウンス・チャタリング、それらの組み合わせでアンプICが発狂して本来のミュート機能が働かずに雑音が出るのではないか。
    • だから、アンプの電源をリレーでonしないようにした。
      • オフセット発生時のoffはリレーでするが、そもそも緊急で音を停める場合なので、その時に雑音が出ても仕方ない。
  • その回避に随分手こずった。
    • スピーカー保護IC μPC1237(以下、1237)の電源onミュートが余計なのだが、無効にできずに苦労した。
      • データシートを見て、それを設定する(と書かれている)抵抗やコンデンサの値を調整して無効にしようしたら、まともに動かなくなった。
        • あとで分かったのだが、それらの素子は電源onミュートだけでなく、他の幅広い機能に影響していた。
    • それで、随分いろいろ考え・試して、僕なりの「スゴい手」を考えて実装した。
      • (4/17 13:11) そのスゴい手を簡単に書くと、電源onミュートは1237のピン7のコンデンサが充電されるまで続くので、電源on直後からコンデンサへの電流を制限する抵抗(ピン7-8)をリレーでショートして急速充電※したあとに開放して抵抗を有効にするものだ。
        • ※個人的には「プリチャージ」と呼んでいた。
      • 1237の仕組み上、コンデンサを付けなくても抵抗を0Ωにしても本来のミュートをしなくなるので、少々強引だけど、こうすればいいと考えて、試したらちゃんと動いた。
      • ただ、折角考えた手だが、追記したように電源onミュートを使うことにしたので、お蔵入りとなった。
• 1237は、きっと、熟練したアナログ技術者が開発したのだろう(「職人技」?)。なかなかすごいとは思うが、僕に言わせれば、モジュール化されておらず(各機能が分離していない)、何とも使いづらいクソ残念なICだ。まあ、「前々世代の作」って感じかねえ・・・
  • 資料(データシート)も、英語版はいかにも日本語を直訳したもので全く分かりずらいうえに脈絡がない(何か端折って居る気がした)し、近頃見付かった原典らしい日本語版を見たら随分謎が解けたものの、「いかもに技術者が書いた」ような、何とも分かりづらいものだった。アナログの話なので分からないことも多かったが、それ以前の問題は多い。
  • そもそも、データシートなのに必要な情報が載ってないってどうよ?
    • 例えば、絶対最大定格で「最大電流」とか書いてあっても、内部抵抗が書いてなかったらどうやって制限すればいいのだろうか? 0Ωを想定するのだろうか? そもそも、この電流は正がICに入るのか出るのかすらも分からない。アナログのプロは分かるのだろうか?
    • それから、電源電圧は最大60Vとあるのに、電源ピン(ピン8)は最大8Vって どういうことだろう?? 全く、「教えてお爺さん」だよｗ
    • こういう点では、NS社(今はTI)のLM3886のデータシートは神のレベルと言えようｗ(それでも分からないことが ちょっとあるが)。
  • それにも関わらず代替品や「新作」がないのは、もう、こんなニッチな物は使われないのか(アンプICに組み込まれている?)、作れる人が居ないってことだろうか?

ようやく、BA3886のスピーカー保護回路が動いた。 (左: BA3886本体、右上: 保護回路(試作版)、右下: リレーx2)

• (4/18 7:01) ミュート機能はちゃんと動作するのだが、そもそもアンプから直流が出ないため、普段は効果を確認することができない。なので、例えば、知らない間に回路が壊れていて いざという時にミュートできずにスピーカーが壊れる可能性をちょっと心配している。
  • 理想は、定期的に自動で自己診断するようにすることだが、どういう契機でチェックするのかが難しい。聴いている時に落ちたら話にならないし、電源on時にしたら、折角それを防いだのに元の木阿弥だ。
  • 例えば、PCに繋いでプログラムからミュート機能をチェックできるようにすれば、自由なタイミングでチェックできて便利だが、なかなか容易ではない。
    • PCから1Hzなどの直流に近い信号を大振幅で出せばミュートするが、スピーカーを繋いだままではちょっと怖い。
  • そこで、まずは、スピーカー保護回路の基板にチェックスイッチを付けて、手動で動作チェックできるようにしたいと考えている。
    • 家の配電盤の漏電ブレーカーのチェックボタンのようなものだ。
    • チェック機能は、オフセット検出入力(= アンプのスピーカー出力)を切断し、テスト用の電圧(±1V程度)を左右の検出入力に掛けてミュートするかを確認することを考えている。
      • この時、正負と左右は別々にチェックする。

(4/17 13:06) 寝ると新しい考えや心配が浮かんで来る。今朝、電源on時のミュートを回避する機能の実現方法が今ひとつ「ちゃんとしてない」ことに気付いた。具体的にはリレーの使い方がマズい(メーカーの「べからず集」みたいなのに載っている)。昨日は、思いつくままプロトタイプ的に作って動いたが、そもそも安全性を高めるためのものを いい加減に作るのは良くない。

何が駄目だったというと、電源on時のミュートを回避するためにした、以下の二つである。

• ミュート用リレーを常時off(NC接点(電源offで閉じている接点)が繋がっている状態)で使おうとしていたが、接点を全然動かさないと、(まずないとは思うが)固着してミュートすべき時にできなくなる可能性がある。
  • 電源on直後からアンプの電源をonにしておくためにそうした。
• ミュート用リレーの動作を反転させるため、プルアップした。直感的にまずそうだと思ったが、やっぱり良くなかった。コイルに常時弱い電流を流し続けるのは良くないとのことだ。
  • 上記のようにミュート用リレーを常時offで使うため、ミュート時にリレーをonさせる必要があるので反転させた。

それで、早速対処を考えた。

まず、固着については、(苦労して回避するようにした)電源on時のミュートを復活させることにした。そうすれば、電源を入れるたびに動くから、固着する心配はない。動作音で正常性の確認もできる。

ただ、そうすると、リレーでアンプの電源をonするためにショック音が出るので、それを回避するため、起動時(電源off時から)はアンプの電源を強制的にonしておき(ミュート用リレーがoffにするのを無効にするため、並列にもう一個のリレーを繋ぎ、onで「上書き」する)、1237の電源on時のミュートが終わった頃合いを見計らって上書きを止めてミュート用リレーに引き継ぐことを考えた。

なかなか大変そうだったが、何とかなりそうだ。ついにトランジスタを使うことにした。いろいろ調べて回路(1237のリレー出力の反転、リレーの遅延on)を作り、シミュレーションは うまく行った。更に、例によって「ちょっと試したく」なって、どこかに丁度いいトランジスタはないものかと血眼で探しｗ、運良く古いルータの電源部に付いていた2個※を引っ剥がして試したら、シミュレーションどおりに動いた。超簡単な回路とはいえ、トランジスタが使えるようになったなんて、我ながらすごい進歩だ＾＾

※チップ上面のコードで調べたら(→ 検索ベージ)、PMBT4401というもので、データシートによれば買おうと思って居た(日本では超定番の)2SC1815の代わりにできそうだったので、外して試すことにした。

トランジスタを使えば、リレーの動作を反転させるのに余計な電力を消費しないのも うれしい。これがちゃんと出来たら、逆転満塁ホームラン級ではないかｗ

この場合はリレーの動作を反転させる必要はないが、リレーを2個使うので、そのうち1個を起動時以外はoffにして消費電力を抑えようと思っている。まあ、買ったリレーは1個150mWなので、無理して抑える必要はないのだが・・・ → この回路では安定性が重要なので、動作に問題がない限り反転せず、「普通」に したほうが得策な感じだ。 (4/17 17:13)

ただ、「ミノムシ不足」で機能全部は試せず歯がゆい思いをしているので、以前あるのを目にしたホームセンターにちょっと買いに行こうと思っている。でも、割高な気がするので、通販のほうがいいかな・・・

↓

結局、だるくて、他の部品と一緒に通販で買うことにした。届くまでは休憩だ。 (4/17 17:13)

テイラーちゃんの歌は なんか合わないけど、その「人」はなんか好きだ(いかにも、「若い元気なアメリカ人女性」でいいのだ)。 でも、近頃はがっかりだ。昔の作品の再録なんて無意味なことなんてしなくていいから、新作に力を入れればいいのに。まあ、それも本人の芸術活動だから 仕方ない。でも、がっかりしているのは確かだ。

と、ちゃんと聴いたこともないオッサンが申しておりますｗｗｗ

(以下は、結構前に書いたが長くなって完結させるのが面倒になった草稿。残った「※」は、確か、森高のセルフカバーも無意味だったという話だったか。)

先日、テイラー・スウィフトが過去作を再録しているという記事を読んで、がっかりした。版権を失って、自分の作品を奪われたように感じているのだろうし、悔しい気持ちも分かるが、再録したら なにになって、なにがうれしいのかなと思う。

結局、金ではないのかと想像してしまう。

というのは、著作権は譲渡していないだろうし、再録できるくらいだから、当然コンサートでも歌えるだろうから、実害は、過去のアルバムの収益や、それらを自分の意志で再発できないことや、過去のヒット曲をベスト盤に入れられないこと程度だろう。それは単に「お金」の話ではないか。

どういう方針でやっているのか分からないが、過去作を再録するなんて無意味だから止めたほうがいいと思う。※ 過去作はリリースした時点で固まったもので、再録するのはそれを蒸し返すことだ。毎年掘り返す道路工事みたいなものだ。

そんなことをするよりも、新作を出すほうがずっと生産的じゃないか。そうして更にお金を得て、版権を取り返せばいいのに。

まったく つまんないことするな・・・

昨日、Linuxのメモリ消費が多くなって来たので※再起動したら、青天の霹靂。なぜかSpotifyアプリが激変してしまった。

※いろいろなアプリがメモリリークしていて、長期間動かすとそれが溜まるせいだと思う。

今考えると、おそらく少し前にアプリが更新されていた※のだが、アプリを再起動していなかったので更新が反映されなかったのではないかと思う。そういえば、3月末辺りに"Made for you"が変わったのは、これの関係だったのかも知れない。その変更の時は、「なかなか良くなった」と喜んでいたのだが・・・

※問題のバージョンは1:1.1.55.498.gf9a83c60

少しいじっただけで、以下のような違いに気付いた。

• なくなったショートカットキーがある。
  • 例: 前・後ページ(表示内容)への移動 (Alt+←, Alt+→)
• 設定のAboutがなくなったので、バージョンが表示できない。
  • 細かいことだけど、「どうよ」と思う。
  • 前の版に戻して(後述)気付いたのだが、実はAboutはあったけど気が動転して気付かなかったのかも知れない。
• ライブラリにMade for youのタブがなくなった。 → Homeから表示しろってことだろうか。
• 画面のデザインが煩雑になってしまった。
  • Web版に近い気がする。
• 起動時にdevilspieでの位置指定が効かない。
  • 起動後は効くので、起動時のアプリ名が変わったのだろうか?

ショートカットキーがなくなったのは とても不便だ。今までは、マウスジェスチャ(右クリック+左/右ドラッグにAlt+←/→を割り当てた)でページ切り替えしていたのができなくなってしまった。

すごく不便なので、何とか対処したいが できないだろうか? xdotoolで試したが、それらのショートカットキーの対応自体がなくなった感じだ。

デザインはまさに劣化と感じる。その劣化度は、以前のがどうだったか思い出せないくらい強烈だ。。。 一番嫌なのは、再生中の曲の左のアイコンがちょろちょろ動くことだ(画像の黄色い円の中)。ひょっとしてアニメGIF? 90年代じゃねーんだよ!! そもそも、ページに画像や色が無駄に多くて全く鬱陶しい!!! 鬱陶しいので余り表示させたくない。

以前のが簡素過ぎたのかも知れないが、目障りでない点ではずっと良かった。

それで、試しに(、デザインがどうだかは分からないが、)Winodws版アプリをWineで動かそうとしたら、「管理者アカウントではインストールできない」というエラーとなって、諦めた。。。

不思議なのは、この劣化を検索しても出て来ないことで、誰も気付いていないのか、多くの人は新しいデザインが好きなのか、Linux版を使っている人がすごく少ないのか、僕の環境がおかしいかのどれかだ。

想像だが、Linux版のメンテが面倒になって、UIに関しては基本的にweb版を表示するようにして手を抜こうと思ったか、逆に、下手に頑張っちゃってLinux版をWindows版に寄せたか共通化してしまったのかも知れない。

今はまだ耐えられるけど、更にLinux版の手抜きが進んで、消滅(Evernoteのように「Web版を使ってね!」)という憂き目になったら すごく困るな・・・ その時はまた「移動」かも知れないな。もちろん、行く先があればだが・・・

↓

とりあえず、(クソな状態で使いたくないが、そんなのに対応するのは時間の無駄だし そんなパワーもないので、)アプリを前の版に戻したら(コマンド例は下記)、当然ながら元の表示・動作になった。ただ、いつか使えなくなりそうだ。

sudo aptitude install \
spotify-client=1:1.1.42.622.gbd112320-37

Spotifyアプリを前の版に戻して、平和が戻った。

即座に更新マネージャが更新の案内を出したが 「無視」にして、しばらくは これで お茶を濁そう＾＾

二つ以上投稿(予定)を飛ばすが、作成中のアンプBA3886が完成してもいないのに、それに付随する新たなプロジェクト的なものが始まってしまった。

もとはと言えば、アンプ基板のオプションのDCサーボ基板(以下、サーボ基板)の特性に疑義があるので良く考えたり調べたり試したところ、僕がサーボ基板に求めていた、スピーカー保護(入力系やアンプの異常でスピーカーに大きな直流が出て、コイルを焼く)が余り(ほとんど)実現できないことに気付いた。

確かに、買う前に聞いた時も そんな話ではあったが、例によって数値が何もない(例: 何Vまでは補償可能)のに期待してしまったのが大バカだった。

それから、サーボ基板のメインの機能であるオフセットの自動調整に関しては、確かにちゃんと働いているのだが、個人的には馬鹿らしいと思うようになった。というのは、LM3886(以下、3886)のほとんど変化しない(温度で緩やかに変わる程度)オフセット電圧を四六時中監視して調整し続ける必要なんてないからだ。そんなことをしたら、再生する音の超低音成分によって常にアンプの出力が変動して(フラついて)却って音が悪くなる可能性がある。つまり、「痛くもない腹を探るな」ってことだ。

これに関して、似たようなことを書かれていそうな方が居た。ただ、検索結果の見出しだけで本文は読んでいないので、実際にはどういう考えかは分からない。

更に、オフセットの調整については、充分ではないながらも、サーボ基板なしでもできている。フィードバック回路にコンデンサが入って居て直流付近のゲインを下げているので、アンプが故障しない限り大きなオフセットが出力されることはない(外から直流が入った場合は不明だが、ゲインが低いから大惨事にはならないのかも知れない)。実際、僕の場合はサーボ基板なしでもオフセットは左右ともに-3mV程度でしかない。

ただ、未確定ながらも、そんな小さい電圧でも耳閉感・圧迫感の原因になるような感じで、なかなか馬鹿にできない。もし、こういうことを僕のキットを作った方が考えていたのなら、(いくら技術者としてあり得ない、いい加減な奴だとは言え、)オーディオ機器の作り方に関しては大したものだと認めざるを得ない。

(書き疲れたので、某宇宙戦艦の帰路のように「ワープ」したいが、そうも行かないｗ)

上のような経緯で「サーボ基板は不要」という考えになったのだが、それに関して調べているうちにスピーカー保護の重要性が分かって来た。上にも書いたように、もしアンプが壊れたら、あるいは、入力機器(僕の場合、PC)のトラブルで、大きな直流がスピーカーに出る可能性は0ではないのだ。そうなると、スピーカーが焼けて壊れてしまって数万円の出費になるから、すごく痛い。であれば、ちょっとの出費で事前に対策をしたほうがずっといい。

調べていて、こういう安全策に無頓着な人が多いのを実感した。僕のキットを作った人もそうだ。もうすこし危機感を持つとかマジになったほうがいいと思うが・・・

それで、スピーカー保護のための物(キットや基板)を調べた。実は今のキットを買う前にも調べて良さそうな物はあったのだが、そこは問い合わせへの態度がいい加減だったので止めた。さらに、そこも使っている、一般的なスピーカー保護用IC μPC1237(以下、1237)の一般的な使い方だと左右チャネルを合算しているので、左右から符号が逆の直流が出たら正しく検出できないという情報を目にした(もちろん、前述のキットもそうだった)。

まあ、確率的にはそういうことが起こる可能性は低いが、そもそも「アンプの故障などでスピーカーに直流が出る」という低い確率のトラブルに対処するのに楽天的な想定をするのは、どうしても許容できないのだ。そんな想定をするなら、その物自体の存在価値がなくなるのではないだろうか?

例えば、車に前後から同時に衝突した時に開かないエアバッグは許されるだろうか? そんなことが起こる確率は低いから想定しないのは許されるだろうか?

それにしても、僕の調べた限り、上に挙げたたった一人の方以外誰も気にしていないのが不思議だ。もしかしたら、回路の作りがうまくて実は大丈夫というオチがあるのか。 (ないと思う)

まあ、誰もちゃんと考えず(回路をコピペ?)、詳しい検証をしていないのだろうと推測する。それでも問題ないのは※、3886がしっかりしていて、(回路の不備でなく)故障で直流が出ることが滅多にないからだろう。

※メーカー製品はちゃんとスピーカー保護をしているとのことなので、そうでないのは個人の自作などに限られるから問題が公にならないこともあるだろう。

随分調べたが、1237を使うもの(市販品)では左右チャネルの直流漏れを独立に検出できる物がなかった。一方で、トランジスタ式なら可能そうだった。

ただ、僕はトランジスタに滅法弱くて全然いじれないので(そもそもアナログに弱い)、1237のキットなり基板を買って改造することにした。いろいろ調べて、Amazonにキットを注文して もう届いている。千円くらいだった。

このキットは、どういう経緯かは分からないが、元々はClover pro-5.5 speaker protectorという名前のようだが、販売ページにその名前は出ていない。少し高いが完成品も売っている。

中国製らしく大変アバウトな包装・梱包(全部品がひとつのビニル袋にごちゃまぜで、緩衝材なしで、普通の紙の封筒に入って来た)で、過不足のチェックをしたら部品がいくつか余ったが、足りないよりはずっといいし、むしろ得した気分だｗ あと、脚が曲がっている部品もあって、レビューで文句を言っている人が居たが、僕は気にならなかった。直して折れたら別だが、それよりはずっとマシだｗ ただ、説明書類が何もないのは、あらかじめレビューで読んだけど、「本当だったか・・・」と思った。が、基板のパターンが読みやすいうえに、解析したのか回路図や動画を出されている方が居たので楽だった。

部品の過不足確認以外に、上の動画を観て「はっ」として、一応 リレーの動作確認をしてOKだったが、他の部品、例えば、メインの1237が不良とか偽物、そして、他の細かい部品(抵抗やコンデンサなど)が不良とかいう心配もあるがｗ、作ってみないと分からない。まあ、いくらアバウトでも、中国製が全部駄目だったら、今や世界中がうまく行かなくなってしまうから、「ほとんどの場合は問題ないけど、ちょっと(?)悪い連中が居る」って理解をしている。

が、それこそが自分でもけなした「楽天的」な態度なのかも知れない・・・

いろいろ検討・シミュレートし、当初からの要求事項である、左右独立の直流漏れ検出はできそうな気がしている。他にもいくつかアイデア・やりたいことがある。例えば、直流を検出した時に出力を切るのにスピーカーの線をon/offしない(リレーを通さない※)ようにして音質を劣化させないことだ。他には、直流を検出して出力を切ったら、電源を切るまで切ったままにして危険な出力を断続させないこと(オリジナルは一定時間後に自動復帰するが、それだと却ってひどいことになりそうだ・・・)や、オリジナルは1237の用例にならって交流電源で12Vだが、僕はBA3886の直流15Vで動かす。自由に改造できるから、キットにして良かった(ちゃんと動けばね・・・ｗ)。

※これについても無頓着な人が多いのに驚く。キットに添付されているのはパワーリレーで、常時100Wくらい出しているならいいけどｗ、家庭で普通に聴くには粗雑過ぎるだと思う。オムロン製(本物ならｗ)だから物はいいだろうが、電力用なので音を扱うにはちょっと心許ない。

なお、リレーについては、パナにオーディオ用リレーがあったようだが、今はディスコンらしい。他にオーディオ用とか小信号用を探せば、あるのかも知れない。

ただ、そういうアイデアを試すためには、是非ともブレッドボード(半田付けしないで回路が組める板)が必要な気がしたので注文し、休みながら届くのを待っている。 (今ここ)

なお、今の勢いだと、あまりにも変更箇所が多い(部品だけ使っている感じ)のでキットの(本来の)基板は使わず、ユニバーサル基板に組みたい。ただ、手持ちの基板が小さいので、載り切らない時は元の基板をパターンカットしまくって(部品を載せるだけ)、ある意味魔改造的にしようとは思っている。

→ ちょっとユニバーサル基板に載せてみたが、大きな部品を全部載せる前にフルになってしまい、無理がありそうだ。ただ、リレーを外に出せばいい気はする。 (4/6 22:16)

スピーカー保護機能の大きい部品をユニバーサル基板に載せてみたが・・・

どこで足を踏み外したのか(最初から?ｗ)、なんか、休む暇がないな・・・

(4/6 18:21) その後、考えたり調べたりしているうちに、上に書いたディスコンになったパナのオーディオ用リレー ALA2シリーズ以外で良さそうなリレーが見付かった。オムロンの信号用のG6AやG5Aのシリーズだ。仕様的にはALA2と遜色ないと思う。それで、スピーカーのon/offに使えそうなので、とりあえずG6A(の高感度型)を2個注文し(1個660円だった)、早速回路図なども変更した。

しかし、それから更に考えてみたら、接触抵抗が50mΩ(ALA2も同じ)なのが気になった。最初は かなり小さいから問題ないと思ったのだが、ダンピングファクター(以下、DF)への影響は小さくなさそうだ。

例えば、仮にアンプの出力インピーダンスを0Ωとした時、それとスピーカーの間に50mΩのリレーを入れた場合のDFは、

8/(50/1000)= 160

となる。それなりにいい(普通の?)アンプは100以上あるというから、影響は見過ごせないと思う。接点を2個(並列)使えば320となって まあいいが、やっぱり、何か気に入らない。

例えば、DF=100(出力インピーダンス= 80mΩ)のアンプの保護に上のリレーを使った場合、接点1個だと

DF'= 8/((80+50)/1000)= 61.5

と、約39%も低下してしまう。接点を2個使っても約24%低下する。

もちろん、DFは高ければ高いほどいいというものではないが、普段は何もしない保護機能のために折角の性能を落としてしまうのは どうも嫌だ。DFでなくても、リレーの接点の増加や配線の引き回しで音質はわずかにでも劣化するはずで、そういうのは できるだけ避けたい。

それで、(G6Aの注文は止めずに、)元々考えていた方式(アンプの電源を切ってミュートする)で、キットのパワーリレーの代わりに使うことにした。メリットは、消費電力が小さくなることと、背が低くなって設置の自由度が増すことだ。消費電力は約1/3(約520mW → 約150mW)になり、背も約1/3(約25mm → 約8mm)になる。

今気付いたが、オリジナルのキットどおりリレーを2個使ったら、1W以上にもなるではないか。それが、音を出している間(アイドル状態でも)ずっと消費され続けるのは すっごく嫌だ。常時100Wも出す人は別だがｗ、僕のアンプはアイドル時の消費電力は5-6Wなので、1W増えるのは結構大きい。

実は、常時掛かり続けるリレーの消費電力が大きいのが嫌で、ミュート処理の動作を負論理(リレーのコイルを常時offにし、ミュート時だけonにする)にしようとしたのだが、まだ(検討でも)成功していない。単にリレーへの出力を反転させる方式でも可能そうだが、やっぱり成功していない。

あと、ラッチ式のリレーでも消費電力を減らせるが、起動時に1度だけセット(電源またはスピーカーを繋げる)する処理(おそらく、1237のリレー出力の立ち下がりでリレーのセットコイルをonすればいいはず)が必要で、実現するのが大変そうなので止めた。

上のような処理はデジタル・マイコンなら容易だが、アナログ回路なのでハードルが高い。シミュレーターでいろいろ挑戦したが、うまく行っていない。もしかしたら、今もあるのか分からないが、(耐圧の高い、)昔のCMOSのロジックICを使えばいいのだろうか? あと、僕がトランジスタから逃げているのも大きい。トランジスタやFETを使えば、リレーへの出力を反転させる回路ができる気がする。

そして、僕の予定ではリレーを1個だけ使うので、オリジナルに比べて消費電力は約1/7(約1.0W → 約150mW)だ。それならコイルが常時onでも許せるし、なかなか気分がいい＾＾

ブレッドボードが届いたら、僕のミュート方式を実装して問題がないか確認し、駄目だったらスピーカーを切るようにしようと思っている。

今のところ、問題が起こる可能性が見つからない。というのは、3886は(ミュート機能をちゃんと実装していれば)電源on/off時にポップ音が出ないので、一般的なアンプのように電源on/off時のミュート(1237の機能の二つ)はそもそも不要だし、直流が出て危ない時には、ポップ音が出ようが出まいが(この場合は出ると思う。でも、リレーで切っても同様だ)、電源を切ればとにかく直流は出なくなるはずだからだ。

ただ、ちょっと気になっているのは、改造版保護回路の作りが悪くて、起動時などに電源on/offが頻繁に起こるとか、電源on/off時のリレーのチャタリングで雑音が出たりアンプが壊れる可能性だが、知識も経験もないので、どちらも「やってみないと分からない」としか言えない。後者については、アンプの電源入力に大き目のコンデンサが付いているから何とか大丈夫な気はする。

更に細かいことでは、リレーの2つの接点のon/offの微妙な時間差で正負電源がon/offするタイミングがずれて3886が壊れる可能性もありそうだが、そこまで弱くないと期待する・・・

始めの頃に考えたのだが、もし、3886のミュート機能を使ってスピーカー出力を停めるなら、上のような心配は不要なのだが、そもそも3886が壊れて直流が出る可能性への対策なのに3886の機能を使うのは矛盾しているので、止めた。

また、DC-DCコンバータのリモートコントロール端子を使えば手軽に電源を落とせるのだが、その場合は保護回路は元電源で動かすことになる。一方、1237のオフセット入力などのGNDが電源GNDと共通のため、元電源(= DC-DCコンバータの入力側)とスピーカー出力(= DC-DCコンバータの出力側)が絶縁されなくなってしまい、元電源の雑音の流入の点で劣化するので止めた。1237の仕様はいろいろ惜しい・・・

(4/6 20:48 若干加筆・修正, 4/7 7:49 若干加筆・修正)

春になり、近くで鳩の鳴き声が聞こえるようになった。きっと、飽きもせずに巣を作っているのだろう。それにしても、コウモリもそうだが、冬の間は見なかったが、彼らはどこに居るのだろうか?

さっき、食事中にベランダに張った網の外に鳥の影を見て、「鳩が入れずに諦めたか。学習できない馬鹿な奴め」とほくそ笑んでいたら、少ししてからもまた姿が見えたので、何かおかしい気がした。良く見たら、鳩より小さ目の灰色の鳥(ムクドリ?)が、なんと、網の中に居て、出ようとしてパニクっていた。

その姿を写真に撮ってもおもしろそうだったが、早く出したい気分だったので、撮っていない。

網の上方の張りが緩めのところから入ったのだろうか、そこは内側に折り返しているので、入ったら出られない。他からも無理だ。面倒だけど、そのままにしていたら、声や物音がうるさいし、(パニックのせいか)糞を撒き散らすし、そのうち死んでしまって厄介なので、面倒だが、煙草臭対策のために塞いでいる窓の詰物を外して開けて、掴んで出してあげた。出すのは、網の下を少し持ち上げればいいので容易だった。

まさか、僕が自分の手で生きて居る鳥を掴む・掴めるなんて、思っても居なかった。

ムクドリの身体は意外に あたたかく柔らかく、妙にいい(悪くない)感じだった。なるほど、ダウンが暖かいのもこういうことだろう。しばらく触って居ないが、猫にも近い気がする。

なお、再び入られないように対策をしたいが、今はアンプ作りで疲れ果ててパワーがなくてできないので、もう一度入って来たらすることにした。※ 上部の網の折り返しを外に出せばいいのかと思うが、新たな問題があるかも知れないので、そう簡単ではなさそうだ。

※ただ、たまたま僕が部屋に居ない時に入って来たら ひどことになるが、その時は仕方ない。

PS. 題でちょっと触れた本(川上弘美 「蛇を踏む」(1996))は、当時読んだ気がするのだが、手持ちにはなかった。読んだけど手放してしまったか、読まずに見送ったのか。今、あらすじや口コミ(理解不能みたいなのが多いｗ)を見ると、なかなかおもしろそうで読みたくなったが、やっぱり最初の1ページで停まってしまいそうなので止める。

そうか、気付いたら、台所に「ムクドリです」とか言って女性が立っているかも知れないな。鶴の恩返しにも似ているがｗｗｗ

次期アンプBA3886のアンプIC(LM3886)を冷やそうと思って買ったヒートシンクの冷えが今ひとつだったので、葬り去るつもりではあったが、いつもいつも余計な考えが浮かぶ性質なので、DC-DCコンバータの放熱に使うことを思い付いた。ちょっと試してみたら結構冷えたので、乗り気になった。ただ、上にカバーが被さっていると冷えが悪いことが分かった。それで、禁じ手とも言えるので「それだけはしないようにしよう」と思って居たのに、ヒートシンクをカバーの上に出してみた。

さすがに冷えは悪くない。あと、やる前はちょっとワイルドになり過ぎないかと心配だったのだが、色が黒で目立たないのと、出す量(約8mm)が適当だったせいか、それほど目立たなくて良かった(仮止め用のダクトテープを除く)。ただ、そもそも、カバーの上には何も載せられないし、放熱のために上を開けるのが前提だから、これで何も問題なかったのだ。きっとｗｗｗ

ちなみに、カバーの下の状態で、それまでの放熱板に比べて3℃くらい低くなり、カバーの上に出したら約1.4℃下がった。更に、風が当たるようにしたら約0.5℃下がった。

なお、冷えるようになったとは言っても、今の時期でも軽く40℃を超えるので、「市販品だったら、温泉みたいなマークと"Hot surface. Avoid contact."なんてシールを貼る必要があるんだろうな」と思った。

これで、BA3886の天面をヒートシンクの部分以外は全部閉じることができて、中に埃が溜まる心配が少なくなった(PCのファンで送風しているため、0でない)。

今気付いたが、ヒートシンクの冷えが悪かったのは、カバーの下で通風が悪かったのもあったのだろう。ただ、外見とか手触りは良かったのに期待外れではあった。それでも、今、(2個組みのうち)一個は使えたので良しとしよう。

次期アンプBA3886を作っている途中で、それまでは「生涯しないだろう」と思って居たことをした。回路シミュレータを使ったり、回路にパッチを当てたりした。あと、以前書いた 壊れた回路の修理も、以前の僕にはとてもできないことだ。

修理の件は前の投稿に書いたとおりなので、ここではシミュレーションとパッチの話を書く。

回路シミュレーション

発端は、アンプキットのオプションのDCサーボ基板(以下、サーボ基板、サーボ回路)の動作が何かおかしい気がしたことである。現象としては、サーボ基板を付けると、超低域(例: 30Hz以下)の歪みが増大することがあるのだ。

それでメーカーの方に問い合わせたのだが、解決しなかった。先方は回路には問題ないというスタンスで、最初からこちらの測定方法などを疑っていて、ある機材がないと分からないと言い張って居た。こちらでもいろいろ試した結果、最終的には回路には問題なさそうなことが分かったのだが、最初から現象を否定され※、その割には先方からは証拠(測定値やグラフ)が一切提示されなかったので、回路の正当性・妥当性に疑念が起こった。

最終的にはコミュニケーションの問題なのだが、技術者なのだろうから、ただ「こっちには問題ない」と言うだけでなく、客観的に説明して欲しいと思った。自分でキットを開発したあとで何かしら測定して検証したはずで、その資料はないのだろうか? もしかして測ってない????

その点、前に書いた電源関連部品メーカーの方はちゃんと証拠を出してくれたので、安心できたし納得できた。

※回路は正しいが、現象がないとは言えない。再度検証する予定だ。

回路図を見ると、入力のローパスフィルタに互いに逆方向に繋がったダイオードが2本入っていて(→ 参考)、見慣れない使い方だが、振幅を1V程度(V_F)に制限しているようだ。ただ、そこで制限すると、サーボ回路に入る波形が歪み、それがアンプにフィードバックされるので、結果的に出力にも歪みを生じるのではないかと考えた。

サーボ基板に関して もう一つ疑問があった。それは、僕はアンプのゲインを標準から下げるためにフィードバック回路の抵抗値を変えているが、サーボ基板からフィードバック回路に出力する抵抗(以下、出力抵抗)をゲインに合わせて変えなくていいのかというものだ。メーカーに質問したら問題ないと言われたが、やっぱり詳しい説明がないので、どうしてかは分からなかった。

出力抵抗での対応から、ダイオードについて聞いても埒が開かないと思い、実際の回路で波形・特性を確認しようと思ったが、うまくできるか不安かつ線を付けるのが面倒だったので、使ったことはないけど回路シミュレータを使ってみることにした。検索してみたら、"Circuit Simulator Applet"という(そのまんまの名前の)、webブラウザで動く すごく手軽なものがあった(実際に使うなら、画面の大きいこちらが良い)。

回路シミュレータはSPICEというのが標準らしく、フリーのものもあるのだが、なんか面倒・取っ付きにくそうだった。僕のような趣味レベルの者には上述のものがすごく便利だ。

一目見たら 僕でも容易に使えそうだったので、ちょっと簡単な回路を試したら本当に動いた。それで、疑問のあったサーボ回路をシミュレートしてみた。

最初はサーボ回路の入力部のダイオードと抵抗とコンデンサの回路でシミュレートした。

入力の周波数や振幅を変えて動かしてみると、予想どおり、超低域(2Hz)で振幅が大きい(1.5V)場合に波形が歪んだ(図の左下のグラフ)。もちろんだが、ダイオードを外せば波形は歪まない。次に、実際のサーボ基板同様にオペアンプも含めてシミュレートしてみたが、同様の結果になった。

僕はハードは素人だし回路の意図も分からないし、検索しても似たような回路が出て来なかった※から、この回路が「余計なこと」をしているのではないかと思った。

※その後、検索に出て来て解決に繋がった。 (後述)

それで、実際にサーボ基板のダイオードを外して試してみた。しかし、超低域の歪みはほとんど変わらなかった。それで、上にも書いた、出力抵抗も「おかしい」のかも知れないと考え、実際のサーボ基板とアンプ基板の回路をシミュレートしてみた。図の上半分がアンプの回路、下半分がDCサーボの回路(それぞれ概略)である。

すると、オリジナルの出力抵抗ではオフセットが除去できない(0.2Vの直流入力が出力に約1.5Vで出ている)という結果になった。※ それで、出力抵抗をアンプと同じ値にすれば除去できる(同じ入力で出力は-59mV)ことが分かった。

※その後、長時間掛ければ除去できることが分かった。

実際の基板で試したところ、オフセットがないのは当然ながら、期待どおりの特性になり、超低域の歪みの増大が解消できた。 (グラフ: 紫) 「僕の考えが正しかったぞ!」と思って喜び勇んで試聴したのだが、なぜか耳閉感や圧迫感が起こった。疲れかと思って何度かサーボ基板を着脱して試したのだが、付けると途端に駄目になった。

気になったのは、改造後の特性では位相が ずれる範囲が大きくなっていた(グラフ: 紫, 実際のずれは黒との差)ことだ。超低域以外では ずれの量は数°と大きくないが、200Hzくらいまでずれていた。どうしてかは分からなかったが、出力抵抗をオリジナルの値に戻すと直ることが分かった。

書いたあとで思うが、超低域で位相が大きく(10°以上)ずれるのが良くないのかも知れない。ただ、部屋の特性補正に使っているイコライザの位相ずれは もっとひどい(量が多く、変化が単調でない)ので、位相は関係ない気もする。

が、それでも聴いてみると駄目だったので、一旦サーボ基板は諦めた。

ところが、少しして、アンプIC(LM3886、以下3886)のオフセット調整について調べていたら※、同じICを使ったアンプでダイオードが使われているDCサーボ回路が見つかった。

※サーボ基板はアンプの出力のオフセットを補償する(0にする)もので、ないとオフセットが数mV出るため、以前のアンプでのように、可能な範囲で手で調整したいと考えた。

ということは、サーボ基板の回路が正しい可能性が出て来た(高い)ので、外したダイオードを付けて試したら、悪くなかった。おそらく、ダイオードで調整量(直流を含む、超低域の削減量)を制限することで、振幅が大きく変わって音に影響が出るのを防ごうとしているのではないか。だから、調整を行っている超低域の振幅が大きい時に歪みが増えるのは、ダイオードでの振幅制限によって補正信号が歪んでいるのだから、当然のことだと想像する。

また、出力抵抗については、あくまでも勘だが、改造後の小さい値だとオフセットの調整・補正は速いが、そのために本来の音の変動も激しくなって音質に影響が出るのではないかと考え、元の値(ゆっくり調整すると想像している)に戻した。すると、それからは(耳が不調の時を除いて)耳閉感や圧迫感が起こらなくなった。

結局、(理屈は不明ながらも、)メーカーの方の言うとおり、オリジナルの回路のままで問題ないことが分かった。

まあ、「素人考えは うまく行かない」という実証になったが、手軽に使えて結構複雑な回路も作れるシミュレーターが見付かり、ちゃんと実際の動作に・が合うことが分かったのは収穫だった。(使う羽目には なりたくないけどｗ)今後も使えそうだ。

そう言えば、つい最近も3886のフィードバックの超高域安定化回路の検証に使った。ゲインを変えているため、その部分が変更前と同様に動くか確かめた。データシートに式が載って居るのだが、カットオフ周波数の計算式に不明な項s※があって計算できないので、シミュレーターが便利に使えた。

※思い出せないのだが、sってz変換のzみたいなもので、周波数に関係する値なのだろうか、あるいはQ値(カーブの鋭さ)に関係する値なのかと思うのだが、全く忘却の彼方だし、"s"で検索しても本物は出ないだろうしで・・・ (TI(元NS)も、データシートに書いてくれればいいのになぁ・・・)

回路にパッチ

上のサーボ基板の改造後、アンプの電源on時にポップ音が出るようになった。サーボ回路を変えたために起動時の電流・電圧が増えたために音が大きくなったと想像するが、その音が出るのは、おそらく3886のミュート機能がうまく働いていない※ためだと考えた。

※最初にメーカーに聞いた時は、「ミュート機能は使っていない」ということだったので、動かなくて当然ではある。

アンプ基板の回路を見ると、使っていないのになぜかある、電源on時にミュート機能を働かせるためのコンデンサの容量が小さ過ぎるようだった(他の回路の1/100くらいだった)。それで、サーボ基板の時のようにシミュレートしてみた。

オリジナルのコンデンサでは、電源on後に3886のミュート機能が働く時間(3886のピン8から流出する電流が0.5mAより大きい期間)が数十msと短すぎるが、(他の一般的な回路にならって)容量を100倍に増すと約1秒になって、充分そうだった。

実際の基板で試そうとしたが、一つ問題があった。コンデンサの容量を100μFに増やしたいが、手持ちにはないのだ。買うと送料のほうが高く付くので、買わずに何とかしたかった。コンデンサに電圧を掛けている抵抗を変えて何とかならないかシミュレータで試したが、無理そうだった。

それで、古いルータの基板を見たら、使えそうなものが1個あった。が、BA3886はステレオで、3886が2個あるからコンデンサも2個必要で、足りない。ダイオードを使って1個に共用できそうな気がしたが、ここで冒険はしたくなかった。

更に粘ったら、うまいことに、サーボ基板に その容量のコンデンサが2個あることに気付いた。そのコンデンサは正負電源のバッファリングをしているもので、必要ではあるが、サーボ基板の電源はアンプ基板から取っており、アンプ基板にはもっと大きいコンデンサが付いているから なくてもいいと考えた。ただ、何も付けないのも良くなさそうなので、気休めではあるが、手持ちで最大のもの(10μF)を付けた。

その時に思い付いたのは、「ドミノ移植」である。ちょっと不謹慎?

動かしたら期待どおり動き、ポップ音は解消した。また、サーボ基板もちゃんと動いている。今回は成功だ＾＾

その後、上記のとおりサーボ基板をオリジナルに戻したので このパッチは不要になったが、電源on時にミュートして悪いことはないどころか好都合なので、そのままにしている。

てな訳で、一勝一敗で なかなかおもしろかった。ムカついたり慣れないことをしたりして、結構疲れたけど・・・

PS. サーボ基板の件は、メーカーに結末をフィードバックするのが筋で、そうしようとは思っているが、まず再度検証するつもりなので保留している。それに、これを書いたらまたムカついて来て、連絡する必要・意味なんてない気がして来た。

「技術者としての最低限の筋を通さない人に、こっちから筋を通しても無駄だよね?」って思う。

ミュートについては全く「ダマ」にする。そもそも「使ってない」というのだから、どんなに簡単でも それを変える方法を知らせる必要はないだろう。まさに、「余計なお世話」だ。使わない理由は不明だが、知っていてやらなかったのかも知れないし。

「ミュート回路を使ってないなら、なんで役に立たないコンデンサを入れてるんだ?」っていう疑問があるが、分からない人のことはどうでもいい。

次期アンプBA3886の放熱で ちょっと思い付いて試したら、高級車のエンジンカバーのような感じになったｗ

BA3886のDC-DCコンバータの放熱の改良 (プロト)

なお、実用化版は気のせいか醜くなった模様。

(3/29 18:29) ようやく熱対策が一段落した。今までにしたことを順序を追って書く。

1. ベース(土台兼放熱板, アルミ製の2.5→3.5インチ ドライブアダプタ)にアンプIC LM3886(以下、3886)とDC-DCコンバータ(以下、コンバータ)を取り付けて(写真は取り付け部)放熱するようにしたところ、電源を入れて少し(30分くらい)すると急に3886が熱くなることに気付いた。
2. いろいろ調べてみると、コンバータがかなり熱くなり、その熱がベースを伝わって3886を熱していることが分かった。
3. それで、ベースでは駄目だと考えてヒートシンク(アルミ製)を買って付けてみたが、残念ながら、いかにも冷えそうな外見からの期待に反して今ひとつ冷えなかった。何度か試したが諦めて、ベースに戻した。
   • どうも、サイズ(4x4x2cm)が小さいのとフィンの間隔が狭い(強制空冷に向いているようだ)からのようだ。
     • 最適なフィンの間隔については、下記の「回路・基板設計者−」を参照した。現状の2倍程度の間隔がいいようなので、フィンを1枚おきに撤去したかったが、さすがに無理だった。
   • 熱抵抗を計算してみると、いろいろな方式があって、どれが正しいか分からないのだが、ベースに比べてすごくいい値ではなかった。
   • 以下に、参考にしたページとそれで見積った値を書く。
     • ヒートシンク熱計算妥当性？
       • ベース(両面, 約1mm厚, 240 cm²): 約4℃/W
       • ヒートシンク(約2mm厚, フィンを考慮しない= 64cm²): 2個の場合、約3.5℃/W
     • 回路・基板設計者のための失敗しない基板熱設計のポイント
       • ベース(縁を考慮しない= 1×10⁴ mm³): 約20K/W
         • 明らかに値がおかしいので、この方式(包絡体積で見積もる)の想定に合っていないようだ。
       • ヒートシンク(3.2×10⁴ mm³): 2個の場合、約5K/W
     • 放熱の基本設計
       • ヒートシンク: 市販品の例の40×20×40mmの剣山型ヒートシンクに近いので、6.8 ℃/W辺り
     • ヒートシンクの大きさの決めかた
       • ベース(24000 mm²): 約3℃/W
       • ヒートシンク(約2mm厚, フィンを考慮する= 22400 mm²): 2個の場合、約2℃/W
     • 放熱板、放熱器(ヒートシンク)の放熱設計法
       • アルミ板で作った放熱器(ヒートシンク)の熱抵抗
         • ベース (片面の面積: 120 cm²): 約7℃/W
       • 包絡体積に依存する場合の熱抵抗
         • ヒートシンク (32 cm³): 2個の場合、約6℃/W
     • さまざまな値が出て、どれを信じればいいか分からなくなったが、結局、最後のページ(アスナロネット)が実際の開発経験に基づいていて一番確からしそうなので、以下と推定した。
       • ベース: 約7℃/W
       • ヒートシンク(2個): 約6℃/W
     • そして、結局、単体ではベースとヒートシンクの放熱能力は同等と推定した(数値は異なるが、「回路−」以外のページでの見積りでも「大差ない」結果になっている)。
       • 更に、ベースにはいろいろな部品が載っていたり下にケースがあったりするので、ヒートシンクより放熱が良さそうだと推定した。
     • なお、3886の仕様(要求条件)としては、周囲の温度が40℃の時、内部損失を10W(電源電圧が±20Vの時に出力0-20W(8Ω))とすれば(← かなり厳しい想定)、冷却板の最大の熱抵抗は9.8℃/Wなので、上のどちらでも問題ないはずであり、「冷えない」・「熱い」というのは僕の個人的な感想とか好みのようだ。
       • ただ、電子部品の寿命の点から、できるだけ冷やすに越したことはないのは確かである。
   • 細かい話だが、ヒートシンクを付けるに当たり、(別に書くが、問題があると疑って居た(が、結局、問題はなかった))DCサーボ基板(以下、サーボ基板)を使うか迷っていた。サーボ基板はアンプ基板の下部に(子ボードとして)取り付けるため、その有無でアンプ基板の高さが変わる。すると、ヒートシンクの高さも変わってしまって、サーボ基板の着脱時に調整が必要で面倒になる。
     • → それで、アンプ基板を上下逆に設置することにした。(→ 配置図) そうすれば、サーボ基板を付けても(全高は高くなるものの)ヒートシンクの高さは変わらない。
     • ただ、結局、ヒートシンクを使わないことにしたので、残念ながら、このエキセントリックｗな配置はボツになった。
4. 試しにコンバータをベースから離そうと、また、熱気が3886に伝わらないように上方に置こうとして、リップルフィルタ(以下、フィルタ)に載せたら、確かに3886はそれほど熱くなくなった。
5. その配置でなるべく高さを低くしたかったので、フィルタを上下逆に付け、その底板※を外してできた窪みにコンバータを少し浮かせて設置することにした。
   • ※底板は鉄製で、アンプに使っているコイル(写真中央少し上の茶色い丸い物2個)に影響を及ぼしそうなので、外した。ただ、コンバータのケースも鉄製なので、実際には意味はなさそうだ。 → その後、コンバータのケースは真鍮製であることが分かったので、意味はあったかも知れない。
     • それに、シミュレーション例によれば、数cm離れていれば影響はなさそうな感じ(あくまでも、アナログ的な直感)だった。
     • こうしたくなったのは、3886をベースに押し付ける板(以下、押え板)を鉄製の部品(PCのスロットカバー)で作ったら、途端に耳閉感が起こったからだ。
       • 良く調べたら、押さえ板がコイルの真下にあって接触すらしていたので、全然良くなさそうだった。
         • → 押え板をプラ(PCのドライブベイのレールと結束バンド)で作り直した。
     • これが、良く言われている(が、僕は信じて居なかった)、「鉄(磁性体)は音を悪くする」の原因・実例なのかと実感した。
       • ところが、今調べてみると、鋳鉄製のインシュレータなんてのが(もちろん「音にいい」という主張なのだろう)売られていたりして、謎は多いｗｗｗ
     • 書いたあとで気になったが、コイルの近くにはスピーカー端子もある。材質を調べても分からなかったが、試しに磁石を近付けても付かないようなので、磁性体ではなさそうだ。色や柔らかさから、真鍮だろうか?
     • 写真を見ていて思い出した。この配置の時は、コンバータをベースの下側に取り付けていて、それもコイルの近く(写真の押え板の左辺り)だったから、コンバータのケースの影響もあって、かなり ひどかったのではないか。 ← コンバータのケースは真鍮製なので、音への影響はなかった(ただし、熱の影響はあった)。
   • この工夫には余り効果はなさそうなものの、とりあえずコンバータの置き場所ができたのがメリットである。
6. 更に、コンバータが熱く(50℃前後)なって なんとなく嫌なので、缶(保存用ビスコ)の蓋(アルミ製)で作った放熱板を付けたところ、若干冷えた。
   • メーカーに聞いたところ、コンバータの使用温度の上限は85℃で、部品には充分なマージンを確保しているとのことで、寿命が短くなる心配は全くないのだが、気分的に少しでも冷やしたいと思った。
   • コンバータとフィルタのメーカーのコーセルには何度か質問しているが、個人の素人にも関わらず いつもちゃんと教えて下さって、とてもありがたい。
   • 放熱板はアルミのような物なら何でもいい訳ではないようで、薄いと放熱効率が悪いのか、アルミ箔では温度が下がらなかった。
   • 放熱板の効果を確認後、接触面に熱伝導グリスを塗布してみたが、あまり効果はなかった。放熱板が平坦でないためか。
     • あと、コンバータの表面に製品ラベル(PP?)が貼ってあるので、その上にグリスを塗っても無意味なのかも知れない。
   • なお、3886に使えなかったヒートシンクを使おうとも思ったが、ケース内に充分なスペースがないのとベースに熱を伝えたくないので見送った。
7. 更に温度を観察していると、部屋の微妙な気流(エアコンや扇風機やドアの開閉)にも影響されることが分かった。
   • 結構前から置き場所にしたいと思って居た、スピーカーの下(台の重しの上)には風が来ないらしく、温度が高目だった。 (PCをスピーカーと垂直に設置していて、下記のPCの風が当たるようにする前)
8. それから、カバー天面には埃よけを付けて塞ぐことにしているのだが、いろいろ試したら、コンバータの放熱板の上さえ開けていれば、他を全部閉じてもそれほど熱くならないことが分かった。
   • ただ、放熱には材質や厚さが関係しているようで、クリアフォルダー(PP?)はピシっとしていいのだが、熱が篭って駄目だった。薄いビニルが良かった。
   • → スーパーでもらえる、水物を入れる薄い袋(PE?)を切って貼っている。
9. 天面を塞ぐのに矛盾しているが、やっぱり少しでも冷やしたいと思い、上記の気流の件から、PCの後ろ側に置いて ケースファンの排気(「廃気」?)に当てて冷やすことを思い付いた。
   • 排気の温度を測ったら全然熱くないので(高負荷時は不明)、使えそうだった。
   • BA3886をスピーカー台の重しの上に載せると(かつ、PCをスピーカーと平行に設置した場合)丁度ケースファンの排気が当たりそうなので試したところ、まあまあ冷える(例: 無風-0.9℃, 室温+17.3℃)ことが分かった。
     • この時、置き方が重要で、アンプ基板が風に平行になるように置かないと冷えないことが分かった(→ 参照: 配置図)。垂直(対面)だと風が通らず、熱気が排除されにくいのだろう。
     • 冷え方はファンの回転数にかなり依存する。回転数はHDD温度に比例するように制御しているので、HDDの負荷はもちろん、間接的に室温にも比例することが期待できる。ただ、何かしら風があれば温度が下がるので、それで充分だ。
     • なお、コンバータの温度は風の有無には余り影響されず、例えば室温+23.5℃前後だった。
   • 風を当てたら当てたで生まれる余計な心配は、風で埃が飛んで横から入って溜まらないかである。が、それは様子を見て対処することにした。

というところで、熱にも なかなか苦労したが、とりあえずは落ち着いた状態だ。

こうして試行錯誤してみると、特にスマフォなど小さい製品を作るメーカーの方の苦労の かけらが分かった気がする。部品を詰め込んで小さくすると同時に、雑音も熱も対策しないといけない、もちろん性能も上げないといけないのだから、全く大変だ。

僕は特に詰め込んで小さくする必要はなかったのだが、例によって酔狂で挑戦したｗｗｗ

この件で残って居るのは、暫定的にダクトテープで貼っている放熱板を「ちゃんと」取り付ける(マジックテープを考えて居る)ことと、フィルタの中身が底部に押し付けられて力が掛からないようにする(ゴムスポンジなどを敷くことを考えて居る)作業程度だ。

それから、全体としても大分進んだ。あとは正式な特性・性能の測定・評価や部品をベース・ケースにちゃんと取り付けるとかコードの長さを調整するなどの細かいことが残って居る程度だ。(この先は長くないと信じてｗ)大体1か月掛かったか。

なお、題では「次期アンプ作り」だが、BA3886は もうすっかり「現行」になっており、今までのアンプは単なる「電源中継コネクタ」に成り下がっている。音と特性の良し悪しについては「ちゃんと」比較する必要があるが、とりあえずは問題なく聴けているし、印象としてはこっちのほうがずっといい。

聴いていると、例によって、「初めて聞く音」が何度も出るのだが、それはきっと、別のことだと思う。

PS. スピーカー端子の材質について調べていたら、あるブログに興味深い記述があった。そういうのに一番いい材料は銀や銅で、ポピュラーな真鍮はそれらより数倍導電率が低いので駄目だとのこと。「へえ」と思って調べたら、正しかった。Wikipedia: 「電気抵抗率の比較」によれば、それらの電気抵抗率(Ω･m)は

• 銀: 1.59 ×10^-8
• 銅: 1.68 ×10^-8
• 黄銅(真鍮): 5.00〜7.00 ×10^-8

で、確かに真鍮の抵抗は銅の約3倍である。が、「逆の目糞鼻糞」である。どちらもものすごく小さい。10 nΩ･mのオーダーで、オーディオ機器で使う量で抵抗値の違いは大きくない。仮に音質が抵抗率に比例するのなら、真鍮には音を悪くする「何か」が数倍多いのだろうが、果たしてそういうこと・物はあるのか。僕は違いが分からないのだが、銅線中の酸素の量や結晶の方向みたいなものか。

更に、もっとおもしろいことは、他の電子機器同様、オーディオ機器でも部品や線の接続に多用されている半田は、鉛(今は鉛フリーなので、例えば銀や銅になっているようだ)と錫の合金であるが、それらの電気抵抗率(Ω･m)は

• 錫: 1.09 ×10^-7
• 鉛: 2.20 ×10^-7

と、銅や真鍮などに比べて1桁大きいことだ。鉛フリー半田なら鉛は関係ないが、錫の影響は多大なはずで、金メッキは音が柔らかくなってしまい、ニッケルメッキは抵抗が大きくて駄目だというほど鋭敏な耳の持ち主であれば、錫なんて通したら、きっととてつもなく軟弱な音がしてクラクラしてしまいそうだが、それは許せるのだろうか??

やっぱり、そういう方は半田付けなどという邪悪な手法は使わず、溶接とか銀ろう付け(← 実は純銀ではないようだ)しているのかも知れないな。すごいことだｗｗｗ

更に言えば、そもそも、半導体に使われるシリコンなんて とんでもなく抵抗率が大きい(3.97 ×10³ Ω･m)※うえにわざわざ不純物を含ませてすらいるから、そういうのはHi-Fi再生には全く向かないのではないだろうか。だから真空管?＊ 是非、教えて欲しい。

※ゲルマニウムはちょっと良い(6.90 ×10^-1 Ω･m)。ガリウムやヒ素は随分良いが、それでも錫レベルだ。

＊仮に真空管自体は音がいいとして(ただ、電極の材質の音がモロに出そうだが、それはどうなのかという疑問はある)、真空管アンプに使われるトランスにはとんでもない長さの銅線が使われており、それこそ電気抵抗率が効いて音が劣化しそうだが、それは問題ないのだろうか?