piu lentoの日々 (piu lento days)

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)

 

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)