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新アンプBA3886が出来上がり※、撤収モードになった。最後に手こずったのはアッテネータの謎であった。

※理系的に正確に書けば、完了度は98%くらいだｗ

最終的なアンプの特性などを測った時に、クロストーク(チャネル・セパレーション: 左右チャネルの漏れ具合)が意外に悪くて気になった。原因を調べたら、なんと、測定用にスピーカー出力とサウンドカード(ADC)の間に入れたアッテネータだった(使わない場合は、クロストークはそれほど悪くなかった)。大層な名前だが単なる抵抗の組で、スピーカー出力の電圧を下げているだけなのだが、それを入れるとクロストークが数十dB悪化する。

それで、検索して調べてみると(→ 参照)、クロストークには容量性と誘導性のものがあるそうで、それらをなくそうと、アッテネータ両端のコードを短くしたり左右の抵抗の間隔を広げてみたが、全然効果がなかった。

それで、いつものように いろいろ推測しつつ試してみた。

まずは、サウンドカードのADCへの入力にミニプラグ・ジャックを使っているのが悪いのかと考えた。※

※検索して良く出て来たのだが、ミニプラグ・ジャックは左右のGNDが共通なのだが、そこに接触抵抗があるとクロストークが悪化するとのこと。(→ 参照1, 2, 3)

それで、サウンドカードの入力にピンジャックを追加して※ミニプラグを止めてみたら、かなり(約18dB, 約8倍: 改善量のグラフ: 黄緑→緑・紫)良くなって びっくりした。正直に書くと、ピンジャックにするまでは「実際にはそんなに関係ないよ」と思って居たが、全く間違いで、ミニプラグ・ジャックは本当に良くない。想像だが、良く書かれている接触抵抗以外に、細いプラグ(外径3.5mmなので、中は1mmくらい?)の中をLRの+が本当に「密」に通っているから、その部分で漏れるのではないだろうか? (容量性?)

※以前買ったが汚くて却下したピンジャックを加工して、昔使っていたサウンドカード(ESI MAYA44 XTe)を捨てる時に外しておいたパネルに貼った。アンプの特性測定用アダプタに使ったら特性は問題なかったので、こっちも頻繁に使わないから多少汚くてもいいと考えた。返金されたのに使うのはズルしているようで心苦しいが、こちらから「使えないから返金しろ」と言った訳ではないので、(本来の用途に使うのを諦めて)捨てる代わりに使ってみるのは、まあ許されるのではないか。

随分改善できたものの、「まだ甘い」とか「もう一声」の感じだったので更に試行錯誤したら、アッテネータの抵抗が大きいと漏れが大きくなることが分かった。それまでは、抵抗が大きいほうが電流が小さくなって電力を消費しないから、測定対象への影響が少ないと考えて、47kΩと10kΩ(ゲイン: 約1/5.7)にしていた(→ 回路図)。その10kΩの両端の電圧がADCに入るのだが、クロストーク測定の場合はADCに入力信号がない(とは言え、アンプは0Vを出している)うえに抵抗が大きくて(インピーダンスが高い)開放に近くなって、反対のチャネルからの漏れが入りやすくなると考えた。 (誘導性?) 実際、抵抗が大きい場合は雑音が入りやすいので、ADCの入力が開放に近い状態になっているのだろう。

で、抵抗値をカットアンドトライしたら、3.3kΩと680Ω(ゲイン: 約1/5.9)だと、ミニプラグを止めた時と同様に(約18dB, 約8倍: 改善量のグラフ: ベージュ→黄緑)良くなった。

ミニプラグと抵抗で合計約36dB, 64倍(グラフ: ベージュ→緑・紫)も良くなった計算で、アッテネータを通してもサウンドカード単体(グラフ: 灰(最下部))と同様の特性となり、予想以上の効果だ。

「うまく行った!」と思いつつ、念のために、改良したアッテネータで大出力時の通常の特性を測定してみたら、別な問題が発覚してしまった。。。 今度は中低域の歪みが約2倍に大きくなってしまった。(グラフ: 青→緑・オレンジ) この原因は今でも分からないが、アッテネータの抵抗値(約4kΩ)は比較的大きいものの、低域などで比較的大きな電流が流れると抵抗の直線性が悪くなって歪みが出るのかと想像している。ただ、調べてもそういう情報はないので、確証はない(まあ、そんな抵抗は全く使えないな)。あと、計算上はあり得ないのだが、低域では抵抗の容量(W数)をオーバーするのかも知れない。オーバーしなくても、発熱で抵抗値が変化するのかも知れない(これも、前述と同様に使えないな)。あるいは、スピーカーの逆起電力と(← 負荷を抵抗にしていたので、これはない)DCサーボの挙動に影響するのかも知れない。

そういう訳で、クロストークが悪化せず、しかも、歪みが大きくならない辺りまで抵抗値を増やすことになった。再び試行錯誤して最適(折衷案的)な抵抗値を探したところ、手持ちでは20kΩと4.7kΩ(ゲイン: 約1/5.2)であることが分かったので、アッテネータを作り直した。(特性: 歪み: グラフ: 水色・ピンク, クロストーク: グラフ: 水色・ピンク)

結局、アッテネータの抵抗値に関して以下のようなことが分かった。

  • 抵抗大: クロストークが増える。雑音が増える。大出力時の歪みが減る。
  • 抵抗小: クロストークが減る。雑音が減る。大出力時の歪みが増える。

 

「本当に これで終りだ」と思っていたら、サウンドカードに追加したピンジャックにコードを挿す時に、接着していたパネルからジャックが剥がれてしまった※ので、針金で固定し直して一件落着となった。

※プリットという強力接着剤で貼ったのだが、いつもながら、付きがいい場合と悪い場合の差が激しい(好き嫌いが激しいのか?)。ただ、今回はピンプラグを抜き挿しする時の力が大きくて、ジャックが貼ってあるパネルが歪んだ(たわんだ)ために剥がれたこともありそうだ。

※ずっと、線の取り回しの関係でジャックの左右配置が逆になってしまったと思って居たのだが、今見たら正しい。やはり、疲れているようだ・・・

 

これでようやく 半田こてを置くことができそうだ。まあ、山口百恵のように引退する訳じゃないけど、しばらくは遠慮したいｗ てなことを思っても、大抵は何かトラブルがありそうだ。

それから、ハードにはハードなりの面倒さはあるものの、ソフトのような面倒さがない(「回路をちゃんと考えて、部品をちゃんと接続すれば動く」的な)のがいい。とはいえ、詳しくないと今回のような謎で苦しむのか・・・

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by PiuLento (れんと) | 2021-06-28 12:13 | BA3886, アルバム, 手仕事, 日記 | コメント

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