Archive for the ‘オーディオ’ Category

オーディオなどのボリュームは、スライド式より回転式がいい以下に理由を挙げる。

  • 回転式だと、つまみに目印(凹凸など)があれば、(見なくても)指の感覚で量の目安が分かるので。
  • スライド式だと、見ないと量が分からないから不便だ。
    • まあ、慣れていれば、左右のつまみ(あれば)や下端からの距離で分かるかも知れない。
    • 逆に、スライド式は、見れば正確に量(何割など)が分かるのがいい。更に、ミキサーなどでは複数の量の関係がパッと見て分かる。
  • あと、スライド式は操作性も回転式に劣る。指の構造から、細かい量の調整は難しい。
    • ただ、録音エンジニアのように、慣れていれば問題ないのかも知れない。
    • そもそも、今は昔のようにミキサーのボリュームをいじることはなく、マウスでやるのかも知れない。

それから、デジタル式ボリュームについての意見を以下に書く。

  • ソフトで描画される部品を回転式にする人は全く分かってない。
    • ないとは思うが、もしタッチパネルでそういうのがあったら、作った奴は大馬鹿者だ。
  • あと、+/-のボタン式は、ハードでもソフトでも最悪だ。まさに安直の権化で、極悪と言えよう。
  • それから、回転式でも、(中がデジタルで)際限なく くるくる回ってしまうものは、(作りによるが、)大抵は駄目だと思う。
    • 例えば、つまみに目印がない(音量がつまみの周りとかディスプレイに出る)とか、電源off時に回しても反映されないとか。

 

あと、スライド式ボリュームには悪い思い出がある。

子どもの頃は、スライド式は いかにもプロっぽくて格好いいから、それが付いたラジカセに憧れて手に入れた。でも、左右の音量が別々のスライドだったので、音量合わせがすごく面倒だった。左右の1mmくらいの差でも気になったが、左右を連結できないので、音量を変える時はいつも苦労した。さすがソニーwww

まあ、普通の人は微妙な差は気にしないのだろうし、聞いても分からないのだが。僕だって、1mmくらいでの音量差は分かってなかったはずで、単に見た目の問題ではあった。

今となっては、音量を左右で違える必要性が思い浮かばないので(同じように聞こえる位置で聞くのが前提・当然だし、アンバランスな位置(左右どちらかに近い)で音量だけを合わせても、位相が合わなくて音が悪くなって無意味なので)、左右別ボリュームどころか、バランス調整すら要らない。

 

左右別ボリュームでの(視覚的)音量差に似た問題に、レベルメーターの感度が左右で微妙に違うことがあった。メーターはボリュームには関係ないのでモノラルで再生すれば同じになるはずだが、1目盛りくらい(0dB付近で1-2dBくらいだったと記憶している)差が出た。気になって修理に出したら、「その程度は仕方ない」みたいな回答だった・・・ 昔から さすがだったwww

今考えると、仮に差が1-2dBくらいだったら実害はなく、やっぱり視覚的・主観的な問題だろう。が、デジタルで出るのでどうしても気になった。それに、そうやっていかにも格好いいデジタルメーターを売りにするのなら、ちゃんと合わせるのが当然ではないか。

そういう意味だけではないが、僕は音量メーターはアナログ表示(針式)がいい。そのほうが本当の音量が感覚的に分かりやすいと思う。ただ、針式は応答が遅いので、ピークがオーバーしないようにするためには、ピークレベルの数値などを一緒に表示すれば良い。

今考えれば、微調整のための素子(半固定抵抗)があるはずで、それで直ると思うのだが、なかったのだろうか(当時、そういう考えで分解しても分からなかった)。メーターのICをポン付けしただけだったのか? それだと入力の抵抗を交換して調整しなくてはならないので、面倒ではある。

でも、今なら(きっと)自分でできるな(遅過ぎwww)。

 

(8/15 8:09 「小ネタいろいろ」より移動, 8:18 整理、少し変更・加筆)

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ツイートする程度のネタだけど、ちょっと残したい気がするので まとめて書く。

  • (オーディオなどの)ボリュームはスライド式より回転式がいい。
    • 回転式だと、つまみに目印の凹凸があれば、(見なくても)指の感覚で量の目安が分かるので。
    • (長くなったので、詳細は「ボリュームは回転式がいい。」に移動した。: 8/15 8:09)
  • 庭先にデーモン・コアがある家・・・
    • 暗く鈍い銀色で、上下半分に分かれる球状の物体が置いてある。ただ、上下が合わさっていても爆発しないので、大丈夫なようだ。
      • ていうか、単に、バーベキューなどで燃やした炭などを入れて消すものかと思われw
  • またしても、イオンモバイルにしてやられた・・・
    • 予想どおり、値下げするそうだ。
    • HISモバイル(590円/月(1GB))に追随しないと流出必至だから、どこまで下げるかと期待していたが、803円/月(0.5GB)と何とも腰砕け的、中途半端だ。700円くらいなら喜んだのに・・・
      • ただ、この程度の差なら手間を掛けてまで移転する気も起こらず、まさに「生かさず殺さず」と思われw
      • そういう意味では、この前の値下げの時もそうだったが、商売がうまい。だが、いつか しっぺ返しを食らうと思う。
  • スポーツで最高の競技会がオリンピックなら、音楽版オリンピックは、例えばショパンコンクール(5年ごと)を各国・地域で転々とやるのはどうだろうか?
    • とはいえ、余りおもしろくなさそうだし、混むのは嫌なので、日本でやっても行かないがw
    • それに、ああいうのは大抵は偉大な人を記念して・冠してするので、結局、国や地域に強く結びついたものになってしまうから、転々とはできないのだろう。まあ、何かのフェスティバルとかコンサートは良くありそうだが、競技会相当ではない。
  • 開かなくなったドライブから光メディアを無理に出す時などに細い穴を押すための、「『クリップを伸ばした暫定ツール』は、要る時に いつもなく、そのたびに作る」法則でもあるのか?
    • そもそも、本当の道具があるはずだが、出て来た ためしがないw
    • ただ、どちらも、使わない時には目にする。

 

結局、オーディオの話が長くなったなw まあ、こうやって追加・修正できるのがツイッターより好きなところだ。

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(「本当にこれで終わりだ。」の舌の根の乾かぬうちにw追加)

自作アンプBA3886の電源・ミュート通知ランプの光を見やすくするための導光を改良した。ストロー+マスキングテープだと光が弱いので、何とかしたかった。調べると、光はプラなどの透明な棒の中を通る(屈折率の関係で棒が曲がっていても通るらしいから、管より棒のほうが良さそう)とのことだったので、(今はコンビニでは左のページにあるような透明なプラのフォークは手に入らないので、)アクリル棒などを買って加工してみようと思った。

疲れでパワーがなくてしばらく店に行けなかったのだが、昨日、眼科(別途投稿予定)からの帰りに100円ショップに寄った。が、なぜか、そういう素材系のものがほとんどなくなって居て、アクリル棒なども全然なかった。使える可能性があったのは、光る耳かき(光の通る先端部を使おうと思った)とタオルハンガー(透明なポリカーボネート製)程度だった。別の店でも同様だったので、光る耳かきを買って来た。

余談: 店で見て居たら、光る耳かきは独り者には全く無用の長物であることに気付いた。自分の耳の中が光っても見えないではないかw それでスマフォで見られるものが売られているのだろう。ただ、それにしたって鏡みたいに左右逆(かどうか不明)など結構怖い気がするが・・・

とりあえず光らせてみたら、予想以上に強烈に明るくて驚いた。まるでライトセーバーのようだ。※ だからでもないが、なるべく非破壊的に分解しようと思った。意外にうまく行き、ほとんど時間が掛からずに、無傷で先端部(導光棒)を外せた

※本体まで煌々と光るので、先端の透明な棒の意味があるのかとか、これを使って耳かきをしたら目がおかしくならないか、ちょっと疑問だw ただ、パッケージの絵に偽りがないどころか謙遜しているのに、感心したw

試しにアンプのランプの上に付けてみたら結構明るかったので、導光棒底部のバリを取り、ブルタックでちゃんと付けてみた。明るくなると思って棒の先端のシリコンのカバーを外したが、明るさにムラが出るのでカバーを付けた。そのほうが明るさが均等かつソフトになっていい。それから、ミュート時の赤は やっぱりいい色だ。この色は妖しくて癖になるw

当初は、うまく使えるようなら、少し曲げて底部がLEDの真上に来るようにしたり、先端を切って丁度いい高さにしようと思って居たが、そのままでも、少し斜めに付いて居るけどLEDの光がちゃんと受けられ、上部全体が光って見やすいので、外れるとか何かにぶつかるとかの不都合がなければこのままにしておくことにした。結局、ほとんどポン付けで うまいこと行ってしまった。それから、光り方が、大昔に欲しかったヤマハ A-5などの羊羹的なランプに似ていていい。

これで、机で椅子に座った状態でも、少し身体を動かせば電源・ミュートの状態が分かるようになったし、遠くからでも状態が分かるようになった。

 

なお、残った本体はちゃんと光るのでスポット的に照らすライトに使えるが、そういう用途があるのか不明だ。更に、先にオーディオ用の光ファイバを付ければ奥まったところも照らせそうだが、そんな用途があるのかも不明だw

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この稿では、自作アンプBA3886の製作に関する、今まで出していなかった素材をまとめて出す。製作に関しては本当にこれで終わりだ。

使わなかった話と写真

  • スピーカー端子の固定
    • 元々の横長の穴にテキトーに付けただけだと、着脱の時に端子が回転してズレるので、ケースをヤスリで削ってちゃんと取り付け穴を作った。そこに端子の広い部分が嵌って固定できた
    • なぜか、端子の間隔は2.54cm(1インチ)くらいがしっくり来たので そうした(つもり)。人間工学的にいい単位なのだろうか?
  • 小さいリレー2個がスキー板みたいに大きな箱に1個ずつスカスカに入って、2個口で送られて来た・・・
    • 間違ってレール(?)2本分(数十個)頼んだかと心配した。
    • 送料無料だからいいけど、ある意味嫌がらせ??
  • ミノムシクリップ付きコードの修理: 駄目になったミノムシは自作したものではなかった。コードが金具に圧着されているところの手前(クリップの反対側)が折れて接触不良になっていた(事前に予想していた圧着部ではなかった)。そのため、引っ張ると簡単にちぎれた。駄目なものは直し、残りは補強した。
    • しかし、直したものもすぐに反対側が駄目になったので、もう寿命と判断し、新しく買うことにした。
    • → 新しいもの(秋月)はつるつる滑って親指を痛くした?? 右の親指の外側だけが痛む。 → しばらく使わずに居たら痛みは軽くはなったが、まだ治らない。他に原因??
      • 滑る以外にバネが硬いせいもある。
      • → 滑りは台所用アルコールや洗剤では落ちないが、ディゾルビットならなんとかなりそうだが、全部にやるのは面倒なので、そのままにしている。
  • 基板の固定
    • 放熱のためにLM3886をベースに付けているので、基板がベースに垂直になっていて固定が難しかったが、ネジ穴に細長いプラ板(DVDケースの背を切ったもの)を付け、それをベースの端とベースを固定しているゴムスポンジの間に挟んで、基板が動きにくくした。
  • 最後のピンジャックの交換
  • ランプの光を延長: 雑音の少ない置き方にしたら、電源・ミュート通知ランプがヒートシンクの陰になって見えなくなったので、とりあえず、ストローの導光管を付け、上端のマスキングテープで散光した。それまでの散光フードは外した。
    • 余っているオーディオ用の光ファイバを使おうかと思ったが、難しそうなので、断念した。
    • 暗い(薄い)が、点いていることは なんとか分かる。
    • ミュート時の赤は、いつもながらいい色だ。
  • ボリュームの入力をピンジャックに
    • 雑音の入りにくい8-oneのコードをボリュームの入力にも使いたくなったので、入力をピンジャックにした
    • 元々アンプの入力に使っていた、中心電極が回ってしまうピンジャックを使った。
      • 期待せずに瞬間接着剤を付けたら、なぜか まあまあ付いていた。
      • まだ弱いが、このコネクタはあまり着脱しないので良しとした。
    • それを、(なぜか手元にあった)ピンプラグのカバーに嵌めた
      • これも弱いが、あまり着脱しないので良しとした。
  • 部屋(スピーカー)での測定結果
    • アンプを換えてもスピーカーでの特性はほとんど同じだった(上(LR)中(L)下(R)、それぞれ2本ずつの線が交換前後の特性)。
    • それでも音が違うのは、動的な特性や複数の音が混じっている場合の挙動が違うせいだろうか?
    • (アンプには関係ないが、)以前からあるLの120Hz辺りの広く深い谷をなんとかしたいが、どうにも難しい。
  • 片付いた作業机の様子
    • さまざまな物がなくなって、随分すっきりした。今はもっと片付いている。

細かい工夫や発見・トラブル・アイデアなど

  • コイルの作り方: キットの説明書には「10回」と大雑把な指定しかなかった(直径は「鉛筆」、ピッチの指定はなし。インダクタンス値の指定もなし)ので、別の回路図で想定されるインダクタンスの値を調べ、便利なページで正確な巻数、直径、ピッチを確認した。
    • まあ、大雑把なものでいいのだとは思うが、基準を明確にしたかった。
  • サーボ基板を繋ぐコネクタを壊した。
    • キットの説明書に何も注意がなかったので、長いコネクタ(3つに分割して使う)をニッパで普通に切り分けたら外装が割れてしまった。。。
    • → かなり苦労して補修したが、接触不良を疑って新しいものに交換した。
    • 上のコイルもそうだが、説明書の写真が不鮮明で見にくかったり回路図の描き方もいい加減(線が接続されていない箇所がある)だったりして、このキットは(箱に比べて)随分大雑把な印象だ。
      • 線が接続されていないってことは、手描きの回路図をドローツールで清書したのだろうか? 当然、シミュレーションもしていないのだろうか。
  • (ヒートシンクを使おうとした時) 基板の奥行きがわずかに(<1mm)広く、LM3886の下部とヒートシンクの接触が不充分だった(隙間ができた)。 → ヒートシンクに力を掛けてLM3886の脚を曲げて外に出した。
  • 何回もの修正・変更で、コンデンサなど大きい部品の外装が(間違って触れた半田コテの)熱でボロボロ・・・
  • 電線は見た目は細くても大電流が流せる。
    • 例: AWG22(径: 約0.6-0.7mm)でも7A前後も流せる。
    • ただ、電源のインピーダンスとは別かも。
      • 過渡特性の関係なのか。特にコネクタは良くなさそうで、大出力時に超低域の歪みが増える。
  • 電源電圧は±12Vか15Vか? → 検討して±15Vにした。
    • DC-DCコンバータの出力は固定(30W)で、それを電圧と電流に按分(?)する(P= IE)のとLM3886の電圧降下の関係で、15Vのほうが最大出力が大きくできるため。
      • 12Vでは電流に比べて電圧が低いため、電源容量に無駄ができてしまう。
      • 書いたあとで気付いたが、ステレオなので左右で同時に大きな音が出る場合が多いことを考えると、電流が多目に取れる12Vのほうが良かったのかも知れない(誤差の範囲かも知れないが)。 (7/6 7:37)
        • まあ、そもそもそこまで大きな音量で聴かないので、実用上は関係ないことは確かだ。
  • 内部のモジュール間の接続にXHコネクタを使ったのは大正解だった。PCの電源で言えば「フルモジュラー式」で、作業や調整や確認の時に半田付けなしで手軽に着脱できるのが良い。
    • ただ、線やコネクタの容量は充分でも電源のインピーダンスが上がるようで、大出力時に中低域の歪みが増えたので、GNDはコネクタなしで直結の線を追加した。
    • あと、入力やスピーカーの音を通す線は接点を減らすために直結にしたので、手軽にできない作業もある。
  • ブレッドボードは便利だが、意外に部品が載らないし、込み入ってくると配線に手こずる。そして、GNDと電源のラインがあったほうがいい。ないと、足りなくて苦労する。あと、ジャンパ線も15本では全然足りない。関係ないけどミノムシも足りない。直しても足りないw
  • エネループは単3ですら強力で、ショートさせると本体もコードも熱くなる。
    • 気付かないでいると、コードの被覆が溶けるのでは?
  • 作業中に工具や部品が落ちそうになった時、咄嗟に取ろうとしないほうがいいのかも。
    • 鋭利なものや熱いものの場合、危険 (例: ナイフやドライバーが太腿に刺さる、火傷する、潰れて壊れる)
  • 段々細くなる半田
    • 太いと横に流れることがあるし、無駄に使うから良くない。
    • 元々は確か1.2mmだったのが、1mm(アンプを作る時に補充) → 0.8mm(最後に補充)となった。
  • 先端が磁石の工具は全然良くない。特にラジオペンチ。
    • 部品やリード線をセットして放そうと思っても くっついたままそのまま戻ってしまうので、苦労が水の泡になる。
    • 使おうと思うと、先端にリード線の切れ端がくっついていて汚らしいし、危険。しかも簡単には外れないから面倒。
  • ハリ玉よりブルタックのほうが柔らかいうえに強くて良い。
    • ただ、剥がしたあとにくっついて少し残ることが多い。柔らかいためで、その分付きがいいので、一長一短。
    • 白でなく薄い水色なので、見えるところに使う場合は問題になるかも(そういう想定のものではないが)。
    • 量も多く、割安な感じ。
  • 半田吸い取り器が全然吸い込まなくて がっかりした。なぜ??
    • その後、使い方を思い出して なんとかなった。ただ、少し弱い感じ。ピストンとシリンダーの隙間が大きいせいか?
  • 基板から外に出している線が折れやすい。
    • 半田の付いた部分が硬く、付いていない部分との境目辺りが弱いようで、何度も線を動かすと切れる。
    • → 接着剤ではうまく保護できず、ブルタックを被せて動きにくくした。
      • 本当は、半田の付いていない部分(被覆)を基板に固定すべきなのだろう。
  • 「海苔」音源(例: ELT)が以前より普通に聴けるのは、歪や雑音が少ないとか、低域の再生能力(← 歪 ← 電源)が上がったせい?
    • それでも、疲れている時は長くは聴けない。

使えたもの/使えなかったもの

  • 最も使えたもの
    • 回路シミュレータ: アナログ回路は詳しくないので、これがないと何も試せなかった。
    • ブレッドボード: 半田付けなしで回路を動かせるのは すごく便利だった。
    • XHコネクタ付きコード(ラジコン用): (上述のとおり)
  • 最も使えなかったもの
    • プラのメッシュ: 電源コードをまとめるのに使おうとしたが、使わず。
      • 触るだけで端がバラける(そうしているうちに、使うところがなくなりそうだった)。それを固定する方法が不明。
      • 僕の確認不足だが、太過ぎた。
    • Scarlett Solo
      • アンプの測定には特性が悪過ぎる。歪みや雑音がサウンドカード(ASUS Essence STX II)の10倍くらい大きい。

参考にした・便利なサイト・ページ

ためになった&なかなかスゴいページ

※以前の投稿で紹介したページは省略した。

指向や考え方などが違うせいか、ページ間で記述が異なる・矛盾していて、どれを採用すればいいか迷うこともあった。例: GNDの処理(1点GND)について

いいパーツの店(通販)

  • 秋月電子通商
    • 基本は ここ一択だが、意外にない物もある。
    • メール便もやってくれるとありがたいが・・・
  • 宮崎電子パーツ
    • 一度しか使っていないが、他の店よりもメール便の送料が安く、欲しいものがそれなりに揃って居た。

 

(7/5 5:14 画像ギャラリーがなくなっていたので、復元した。; 7/5 5:57 加筆・修正; 7/5 6:15 画像を追加; 7/5 9:46 少し加筆・修正; 7/6 7:37 少し加筆)

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当初は他のいくつかの製品・自作アンプと比較しようと思って居たのだが、僕の測定はPCを用いた簡易的なもので、もちろん較正している訳ではなく、公平・客観的な比較ができないので止めた。

すると、以前書いたまとめのコメントでほとんど「全部」だ。としては味気ないので、少しコメントを追加する。その中で、参考程度に他の製品の値も書く。

全般的にBA3886の特性・性能は期待以上(当社比w)となって充分満足しているが、以下だけは あえて言えば「もう少し何とか」したかった。

  • 消費電力: 無音時でも5W近いのは、気にはならないが、現代としては「食い過ぎ」な気はする。
    • メーカー製品の例: ヤマハ A-S501の待機電力は0.5W, DENON PMA-30は0.2W, TEAC AI-503は0.5W以下
      • ただ、これらは待機・スタンバイモード(実質的にoffの状態)の場合と思われ、再生中で無音の時はもっと大きいのだろう。
      • どの製品にも非スタンバイ時の無音時の値が書いてないということは、それほど小さくないのかも知れない。 (検索すれば、誰かが測った値があるかも知れない)
        • → 検索したら、上記の機種はなかったが、PMA-30に近いPMA-60の実測値が出て来た。デジタルアンプにも関わらず、無音時 12-13Wと随分大きいので安心したw
          • そして、スタンバイモードは、車のアイドリングストップと同様に、単なるスペック・規制逃れだけのための欺瞞だと感じた。
        • それから、BA3886に近い、(普通の)AB級らしいトランジスタアンプでは9Wというものがあったので、BA3886の5Wは、まあ、「そんなにおかしくない」と推測できる。
        • 一方、小さいデジタルアンプで1.1Wというものもあったので、5Wは小さいとは言えないのは確かだ。
        • 他には、AVアンプはとんでもない大食いのようで、無音時でも40W近くあるようだ。それどころか、80W以上もある製品すらある。一体何に使っているのだろうか。チャネル数が多いのと、ビデオ回路があるせいだろうか?
  • ゲイン: 5倍程度(以下)にしたかったが、アンプIC(LM3886)の制限で、10倍以下にはできない(発振してしまうそうだ)ので どうしようもない。
    • 入力にボリューム+アッテネータを入れて、全体的なゲインを小さくしても充分な特性が得られたので、良しとしている。
  • クロストーク(チャネルセパレーション): 現状(約92dB @1kHz, 約77dB @10kHz)でも充分良いが、10kHzで80dBくらいだと「完璧」な気がする。ただ、メーカーの製品でも高域はそれほど良くないようだ。
    • 例: A-S501: 50dB以上 (10kHz)
      • なお、消費電力で挙げたその他の製品には記載がなく、その他の特性についてもヤマハほど詳しく書かれて居ない(それどころか、上に挙げなかった一般的なオーディオ機器でも、ヤマハ以上のものは見当たらなかった)が、どういう思想・指向なのか推して知れそうだ。
    • それから、BA3886のL→RとR→Lの漏れ量に差があるのは、アンプ基板とスピーカー端子の位置関係によるのかも知れない。
      • アンプ基板のL側のすぐ脇(距離約3cm)にRのスピーカー端子があるので、Lの信号がRに漏れやすいのではないか。
  • アンプICの温度: 消費電力と同様、もう少し低いといい気がする(現状は、無風時に室温+18℃前後)。が、電源のDC-DCコンバータはもっと熱いので、アンプだけ冷たくても仕方ない。

 

次に、個人的に最も重要と考えている歪みに関して分かった、興味深いこと(カタログに書いてない歪み率の推測方法)を書く。

歪みを測定していて気付いたのだが、どういう訳か、歪みの量(歪み率ではない)は出力が変わってもそれほど変化しなかった。もちろん、出力が限界近くまで大きくなると増大するが、それより充分に小さい場合では ほぼ一定だった。不思議に思って調べたら、例えば、AB級アンプのクロスオーバー歪みの量は振幅によらずほぼ一定という情報(Benchmark社)や、残留雑音(→ THD+NのN)の量がほぼ一定なために、小振幅時には歪み率が増える(→ 歪み量がほぼ一定と解釈した)という情報(new_western_elec)があった。

特性測定ソフトREWで測った「歪み」がTHDなのかTHD+Nなのか未だに判然としないのだが("THD"と書かれているし、歪みのグラフとは別にノイズフロアのグラフが描かれるので、THDだと思っては居る)、いずれにしても、歪み(THDまたはTHD+N)の量は小出力時には ほぼ一定なのは確かそうだ(もちろん、そうでないアンプもあるだろう)。そこから、カタログに書かれていない、小出力時の歪み率を推測する式を考えた。

ある出力P(振幅はA)での歪み率をRとすると、歪み量Dは以下となる。

D= A * R

※書いていて、歪み量は振幅でなく出力に比例するのかも知れないと思ったが、最初の考えどおり振幅を用いる。

一方、振幅Aは負荷をLとすると、

P= A2 / L → A= sqrt(P * L)

となり、L= 8Ωの場合、A= sqrt(P*8) V となる。

ここで、小出力時にはDが一定と仮定すると、Pとは別の出力P'(振幅A')での歪み率R'は、以下のように推測できる。

R= D / A → Dが一定とすると、R'= D / A'

L= 8Ωとし、A'を置換して、 R'= D / sqrt(P' * 8)

Dを置換すると、

R'= R * sqrt(P * 8) / sqrt(P' * 8)

となる。

※これは要するに、典型的な歪み率のグラフ(→ : ページ中のグラフ)の左側の右肩下がりの直線に近い部分の(小出力での)値を推算する。

上の式の妥当性を いくつかの例で検証・推算してみる。以下での歪み率は すべて1kHzでの値である。

1. LM3886(データシート)の歪み率のグラフ(Fig. 23: 1kHz, 8Ω, Vcc= 28V)で試す。 → 式が成り立つ。

※1W付近で歪みが少し増大しているので、その手前の0.7Wでの値を用いる。

  • 0.7W: グラフより約0.005%
    • 0.1Wでは、推定0.013%: グラフでは約0.015%: 概ね合っている。
      • 計算: 0.005/100 * sqrt(0.7*8) / sqrt(0.1*8) *100
    • 0.01Wでは、推定0.041%: グラフでは約0.04%: 合っている。

2. 以前のアンプSAYA SP192ABの歪み率のグラフで試す。 → 式が成り立つ。

※1kHzのグラフは余りにも値が小さく、形状も普通でなくて妥当性に疑問があるので、20kHzを使う。

  • 1W: グラフより約0.009%
  • 0.2Wでは推定0.02%: グラフでは約0.02%: 合っている。
    • 0.1Wでは、推定0.028%
    • 0.01Wでは、推定0.090%

小出力時(0.01W)の歪み率はBA3886の10倍程度と推測でき、実測値の傾向と合っている。

3. new_western_elec 「アンプの歪率カーブの読み方」のVFA-01の歪み率のグラフ(上から2番目)で試す。 → 概ね成り立つ。

  • 1W: グラフより約0.0028%
    • 0.1Wでは、推定0.0089%: 本文の記載は0.007%: 少し大きい。
    • 0.01Wでは、推定0.028%: グラフでは約0.022%: 概ね合っている。

4. オーディオデザインのコラム「パワーアンプの性能・音質比較」のDCPW-100とB社セパレートアンプの歪み率のグラフで試す。 → 1Wからの推算は成り立つ。 (7/5 11:33追加)

  • DCPW-100: 1W: グラフより約0.001%
    • 0.1Wでは、推定0.0032%: グラフでは約0.003%: 合っている。
    • 0.01Wでは、推定0.0010% (グラフはなし)
  • B社: 1W: グラフより約0.008%
    • 0.1Wでは、推定0.025%: グラフでは約0.02%: 合っている。
    • 0.01Wでは、推定0.080% (グラフはなし)

※1Wからの推算は成り立つが、表に書かれている1kHz 80Wの歪み率からの推算値は数倍になった。グラフを見ると、DCPW-100では約10W以上で右下がりでなくなり、B社も傾きが変わっているためだと考えられる。そのため、定格出力に近い大出力での値からの正確な推算は難しいようだ。

5. メーカー製品の(、カタログに書かれていない、)小出力時(0.01W)の歪み率を推算してみる。

  • ヤマハ A-S501
    • カタログ値: 45W時、0.019%以下 → 0.01W時、推定約1.3%以下
  • DENON PMA-30
    • カタログ値: 定格出力-3dB時、0.05% → 0.01W時、推定約1.6%
      • 「定格出力-3dB」の意味が不明だが、電力比として定格出力(20W)*0.5= 10Wとした。
  • TEAC AI-503
    • カタログ値: 1W時、0.005%以下 → 0.01W時、推定約0.050%以下

あくまでも個人的な推測だが、カタログ・仕様に大出力時の歪み率を載せているものは、その値が かなり小さくないと、小出力時の歪み率は良くなさそうだ。もちろん、それらが特別な技術・回路を使っていて(例えば、デジタルアンプの特性はAB級とは違う可能性が高い)、小出力時の歪みを低減させている可能性もある(であれば、カタログにもそのように書くし、小出力時の値も出すはずではあるが・・・)。

すごく穿ったことを書くと、まず、

メーカーは、良い機能やスペックは必ず出す

ことは確実だ(じゃなかったら、何のために新しい技術・製品を作っているか分からない)。とすれば、カタログのテンプレートにならって定格出力時の歪みを載せたとしても、他製品に比べて小出力時の歪みがすごく小さければ、それも出すはずだ。値どころかグラフすらも出していないということは、小出力時の歪みは良くないと想像できる。

そのことは技術者もメーカーも百も承知だけど(そりゃあ、社内で測ったグラフを見れば一目瞭然だ)、(今までの流れで作っていては)どうにもできないので、(いかにも目をひく)大出力向けの機能や性能をうたって、(一般ユーザーにとって最も重要な)小出力時の特性については(知ら)なかったことにして(、なおかつ、大出力時の話を書くことで、ユーザーには小出力でもいかにも良さそうに思わせて)いるのではないだろうか? (あくまでも僕の想像だが、そうだったら全く嫌だね)

また、当然のことかも知れないが、最大出力が大きなアンプより、小さなもの(しかも、カタログでの歪み率が小さいもの)の方が小出力時の歪み率が小さそうだ。要するに、やたらに出力が大きいアンプは良くなさそうだ。 → 大は小を兼ねない。

ちょっと違うけど、車に例えれば、大排気量・大パワーの車は いいと言われるが、小排気量・小パワーの車の「おいしいところ」(大抵は回転数の高いところ)をキープして走るほうがおもしろいのに通じるかも知れない。実際には、排気量・パワーに関わらず、トルクが大きい車が一番楽だし走りやすいと思うがw

もちろん、歪み率が大きい/小さいからといって音が悪い/良いとは言えないが、僕は、歪みは少ないに越したことはないと思うので、仮に次にアンプを買うとしたら、上の方法で選別してみたい。

 

最後に、このBA3886を作る時に、いくつかの候補の中から、特に歪みに着目してLM3886を採用したのは正解だった。そもそもデータシートでの(小出力時の)値が良く(歪みが少ない)、自分の測定結果もそれに反せず良かった。

そして、BA3886の音が良く(正確には、再生能力が高く)感じる原因が歪みの少なさにあるのか(あるいは、雑音の少なさかも知れない)は不明だ(し、そもそも音がいいのか悪いのかも確かでない)が、少なくとも、数値上は当初の期待・要望に違わないものが出来た。

そういう点で、BA3886は技術的には成功だったと言える。

 

(7/5 11:33 歪み率の推算例を追加、例の番号を修正)

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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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苦節4か月。どうにか新しいアンプBA3886が完成した。あとは もう本当に些細なことしか残っていない。それで、まとめとして、作ったアンプの構成・仕様・特性に関する資料(カタログとか詳しい紹介資料的なもの)を書いたので載せる。

なお、Markdownから本文を生成した都合で図や写真をクリックしても拡大できないが、(元の画像は大きいので、)ブラウザの右クリックメニューで大きく表示できるはずだ。

→ 「何とか」した。画像をクリックすると、オリジナルサイズの画像が表示される。 (6/22 14:08)

また、あとで特性に関するコメント(他製品との比較も?)や技術的でない余談も書きたい。


ステレオ オーディオアンプ BA3886の構成・仕様・特性

2021/6/19-23 Butty

構成

BA3886は以下の各部よりなる。

  • アンプ部
    • アンプ本体
      • アンプIC LM3886により入力信号を増幅して、スピーカー出力に出す。
    • DCサーボ部
      • アンプのDC出力(オフセット)をカットする。
  • スピーカー保護部
    • アンプの出力に大きなDCオフセットを検出した時に、アンプの電源をoffにしてミュートし、スピーカーを保護する。
  • 電源部
    • 外部の元電源(ACアダプタ)を本機が使用する電源(±15V)に変換して供給する。
    • リップルフィルタにより、電源に含まれる雑音(主に高周波)を低減する。

全体的な構成図

BA3886 構成図 2021-6-21.png

スピーカー保護機能の構成図

BA3886 SP保護 構成図 2021-6-21.png

スピーカー保護部と電源部の回路図

BA3886 SP prot 20210604.png

全体的な仕様・特性

入出力

  • ライン入力(非平衡, 入力インピーダンス: 100kΩ)
    • RCAジャックx2 (白: L. 赤: R)
  • スピーカー出力(4-16Ω)
    • 丸・Y端子用端子(5.8Φ) x2(+, -) x2組(L, R)
    • 8Ωで特性の測定と動作確認をした。
  • 温度センサ出力
    • ミニジャックx1
      • RチャネルのLM3886付近に設置したサーミスタの出力
      • 温湿度計: タニタ TT-585 (改)に接続して使用する。

電源

  • DC 10-35V, 約31W (約0.89-3.1A)
    • 12, 24Vで動作確認した。
  • コネクタ: XHコネクタ 4ピンジャック
    • ピン1, 4を使用

スイッチ類

  • 電源スイッチ
  • ミュート ラッチスイッチ
    • スピーカー保護基板上のスライドスイッチ
    • Onにすると、しきい値付近のオフセットでの断続的ミュートを防止することが可能。 (通常はon)
  • スピーカー保護機能チェックボタン (L+, L-, R+, R-)
    • スピーカー保護基板上のプッシュスイッチ (青: L+, 白: L-, 赤: R+, 黒: R-)
    • 押すとスピーカー保護回路のセンス入力にオフセットが入力されてミュートする。

保護機能など

  • アンプIC(LM3886)内蔵の保護機能
    • 電源: 低電圧・過電圧
    • SPiKe(過負荷など?)
    • 過熱
  • DCサーボ機能
    • アンプのDC出力(オフセット)をカットする。
  • 出力オフセット検出でのミュート機能
    • 何らかのトラブルにより、スピーカー端子に しきい値以上のDC出力を検出した場合、アンプの電源をoffにして音を停める。
    • しきい値付近のオフセットでの断続的ミュートを防止することが可能。 (ミュート ラッチスイッチで切り替え)
    • チェックボタン(L+, L-, R+, R-)で保護機能をテスト可能

消費電力

  • アイドル(無音)時, 常用出力(約11mW)時: 約4.6W
  • 出力: 約0.8W(片チャネル)時: 約8W
  • 最大出力(約9.6Wx2)時: 約31W

大きさ・重さ

約14x14x7cm (突起物を含まず), 約530g (付属品を含まず)

外観

色・材質

  • 本体: 黒色
    • 材質
      • カバー(メッシュ): PP
      • ケース: PC+ABS
      • 滑り止め(底面): ハネナイト(NBR)
  • ランプ
    • 電源ランプ: 薄オレンジ色
    • ミュート通知ランプ: 赤色

正面より

DSC_3895_2964489332_v2.JPG

内部

DSC_3899_2964489332_v2.JPG

付属品

付属品一式

DSC_3911_2964489332_v2.JPG

(写真の左上から右下に)

  • 特性測定用アダプタ
    • 出力端子: RCAジャックx2
    • 内部接続コネクタ: XH 4ピン プラグ, ジャック 各1
  • ランプ光拡散キャップ (通常版)
  • 特性測定用負荷抵抗(8Ω)x2
  • 消費電流測定用アダプタ(抵抗 1Ω)
    • コネクタ: XH 4ピン プラグ, ジャック 各1
    • 電流(電圧)測定用ミノムシクリップ x2
  • 温度測定用温湿度計 (タニタ TT-585 (改))
  • 特性測定用アッテネータ
    • ゲイン: -16.5dB
    • コネクタ: 両端ピンプラグx2
  • テスト用スピーカー
  • ミュートのしきい値測定用オフセット生成用ボリューム (10kΩ B)
  • ミュート確認用電池ホルダー (単3x1)
  • リップルフィルタバイパス用ショートプラグ

アンプ部の特性・仕様

以下、特に記載のない限り、値は実測値。

最大許容入力(振幅)

  • 仕様: 約1V
  • 実測値: 約0.93V (片チャネル時)
    • 出力がクリップしない振幅

最大出力

  • 仕様: 約4Wx2チャネル
  • 実測
    • 片チャネル出力時: 約11W (THD: 0.0021%@1kHz)
    • 両チャネル時: 約9.6Wx2 (THD: 0.0021%@1kHz)

コメント

仕様と実測値の乖離が大きいが、短時間は上の出力を出せるものの、連続出力できるのは仕様どおり4Wx2程度が上限と考えられる。

ゲイン

信号発生器で生成した1kHz, -30dBFSの正弦波を入力し、出力との比を求めた。

  • 仕様: 10倍 (20dB)
  • 実測: 約11倍 (約21dB)

出力オフセット

入力をショートした時の出力のDC電圧を測定した。

LRともに1mV以下 (使用した機器では測定不可)

残留雑音・SN比

入力をショートして出力を測定した。

残留雑音

約17μV (A)

  • L: 14.6μV (A)
  • R: 16.6μV (A)
残留雑音の周波数特性

BA3886 Final check RN cmp 1.png

  • L: 青, R: 赤
  • 灰色: サウンドカードのみ

SN比 (1W出力時)

約105dB (A)

  • L: 106dB (A)
  • R: 105dB (A)

測定帯域は5Hz-20kHz。

本節の測定値はサウンドカード自体の雑音を補償したもの。ただし、グラフは補償していない。

コメント

使用したアンプIC LM3886のデータシートでのSN比は92.5dB(A, 1kHz, 1W)だが、本機のSN比がそれより大きい(約5倍)のは、以下の原因が考えられる。

  • 測定方法が本資料と異なるため。
    • データシートでは1kHzのSN比を求めている。
      • 実はデータシートの記載が誤っていて(、あるいは誤解させるもので)、広い帯域(例: 80kHz)の雑音で計算している可能性もある。
    • データシートに記載されている"Rs= 25Ω"がどの抵抗なのか不明。入力をショートする抵抗なのであれば、本資料(0Ω)と異なるので、雑音が増してSN比が低下する可能性がある。
  • BA3886のゲインが10と通常の約1/2のため。

周波数特性

振幅

両チャネル約8W出力時: 3Hz-20kHz: +0, -1.1dB

振幅の周波数特性

BA3886 Final check Amp cmp 1-2-1.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色(一番下): 常用音量(約11mW)時
  • 中間色(中間): 出力約1W時
  • 明色(一番上): 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)

位相

両チャネル約8W出力時: 20Hz-20kHz: -0°, +3°

位相の周波数特性

BA3886 Final check Phase cmp 1-2.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色: 常用音量(約11mW)時
  • 中間色: 出力約1W時
  • 明色: 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)

本節の測定値はサウンドカードの入出力特性を補正・補償したもの。ただし、グラフは補正・補償していない。

コメント

PCの再生系(JACK)を現状(44.1kHz)以外のサンプリングレートにするのは手軽でないため、測定は約20kHzまでとなっているが、サウンドカードは高いサンプリングレートをサポートしているし、本機も特に制限をしている訳ではないので、更に高い周波数も再生可能と思われる。ただ、そこに必要性を感じていないので、測定する予定はない。

歪み(THD)

  • 常用出力(約11mW)時 (ボリューム使用: 12時辺り): 約0.0070% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0019%
      • 1kHz: 0.0072%
      • 4kHz: 0.0078%
    • R
      • 30Hz: 0.0024%
      • 1kHz: 0.0068%
      • 4kHz: 0.0083%
  • 約1W出力時: 約0.0027% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0050%
      • 1kHz: 0.0025%
      • 4kHz: 0.0032%
    • R
      • 30Hz: 0.0059%
      • 1kHz: 0.0029%
      • 4kHz: 0.0035%
  • 約8W出力時: 約0.0014% @1kHz
    • L
      • 30Hz: 0.0026%
      • 1kHz: 0.0010%
      • 4kHz: 0.0015%
    • R
      • 30Hz: 0.0028%
      • 1kHz: 0.0017%
      • 4kHz: 0.0028%
各出力での歪み(THD)の周波数特性

BA3886 Final check Dist cmp 1-2.png

  • L: 青系, R: 赤系
  • 暗色(1kHzで一番上): 常用音量(約11mW)時
  • 中間色(1kHzで中間): 出力約1W時
  • 明色(1kHzで一番下): 出力約8W時
  • 灰色: サウンドカード直結 (出力: -10dBFS)
  • 各曲線の色が薄い部分(例: 高域)は、歪みがノイズフロア以下であることを示し、歪み率の信頼性は低い。
特記事項
  • 測定帯域(フィルタ)は10Hz-20kHz、負荷は8Ω。
  • 約1W, 約8W出力時はスピーカー出力のあとにアッテネータ(-16.5dB)を入れて測定した。
コメント
  • 使用したアンプIC LM3886のデータシートでの1kHz, 10WのTHD+Nは約0.003% (1kHz, 8Ω, Vcc=±28V, 10W, 80kHz)だが、本機の8Wでの歪み率がその約1/2なのは、以下の原因が考えられる。
    • データシートはTHD+Nのため。
    • 本資料の測定帯域が狭いため。
    • BA3886のゲインが10と通常の約1/2のため。

    今のところ、測定帯域が狭いためではないかと考えている。

  • 8W出力時に超低域(30Hz以下)の歪みが増大しているのは、電源やその配線の容量不足(、あるいはインピーダンスが充分に低くないこと)によると思われる。上述のとおり、仕様上の最大出力が約4Wなので仕方ない面もある。

クロストーク(チャネル・セパレーション)

片チャネルだけに信号を入れ、そのスピーカー出力(振幅)に対する、反対チャネル(入力なし)からの漏れ信号の振幅の比を求めた。

約0.6W出力時: 約92dB @1kHz

  • L→R (Lチャネルに信号を入れ、Rチャネルのスピーカー出力を測定)
    • 1kHz: 92.0dB
    • 10kHz: 77.6dB
  • R→L (Rチャネルに信号を入れ、Lチャネルのスピーカー出力を測定)
    • 1kHz: 106dB
    • 10kHz: 77.2dB

反対チャネルからの漏れ信号の振幅の周波数特性

BA3886 Final check Cross talk cmp 4.png
緑: L→R, 紫: R→L, 灰: サウンドカードL→R, R→L; スピーカー出力は-6.6dBFS相当(上の線)

本節の測定値はサウンドカード自体の漏れを補償したもの。ただし、グラフは補償していない。

特記事項

大出力(振幅)を測定するためにアッテネータを入れるとクロストークが悪化するため、アッテネータが不要な最大出力で測定した。

コメント

中高域でL→RとR→Lに差があるが、原因は分からない。一時はサウンドカード自体の特性かと思ったが、そうではなかった(上のグラフでは差がない)。線の引き回しや基板の作りが関係しているのだろうか。

アイドル時のアンプIC LM3886の温度

  • 無風時: 室温+18℃前後
  • 風がある時: 室温+16.5℃前後

スピーカー保護部の特性

以下、値は実測値。

出力をミュートするオフセットのしきい値(振幅)

DC (オフセット)

約+1.2V, -1.4V

AC (超低音をオフセットとみなす特性)

  • 1Hzの正弦波をミュートするスピーカー出力の振幅: LRともに約1.9V
  • 最大出力となる振幅(約9.3V)の正弦波がミュートする上限周波数(Hz): LRともに1.75Hz

制限事項

短時間(下記以下)で電源を再投入(off→on)すると、ミュートされて起動できない。再投入は、少なくともミュート通知ランプ(赤)が消灯するまで待つこと。

  • 電源の再投入間隔: 約5秒
  • ミュート後の電源の再投入間隔: 約20秒

コメント

起動(電源on)時のミュートを防止するコンデンサが放電するまで待たないと、起動時にDC-DCコンバータの電源制御端子が"L"にならず、アンプの電源がonにならないため。

主な使用モジュール・部品

  • アンプ部
  • スピーカー保護部: 自作
    • オペアンプ: MUSES 8820D
      • 手持ちを使った。特に指定はない。
    • ダイオード: RL205x4
      • 手持ちを使った。特に指定はない。ただし、オフセットのしきい値に関係する。
    • トランジスタ: 2SC1815 GRx3
      • 特性が近ければ何でも良いが、オフセットのしきい値に関係する。
    • リレー: オムロン G6A-274P-15 12VDC
      • アンプが稼働中はコイルが常時onのため、消費電力が小さい高感度型にした。
  • 電源部
    • DC-DCコンバータ: コーセル MGFW302415
      • 出力: ±15V, 1A
      • 上部にヒートシンク(約4x4x2cm, アルミ製)を付けた。
    • リップルフィルタ: コーセル SNA-03-223
  • その他
    • ヒートシンク兼ベース板: AData SSD SX900のマウンタ (アルミ製, 約10x10cm)
    • ケース: バッファロー Wi-Fiルータ WSR-300HPのケース (上半分を加工)
    • カバー: ダイソー 鉢底ネット 角型 (C029 No.4) (加工)

補足・コメント

アンプとは別だが、入力接続用コードは雑音に大きく関係する(とは言え、聞いて分かるほどの違いはない)。試したうちでは、エイトワンのもの(例: EAC-110)が一番雑音が少なかった。

また、外付け部品の元電源(ACアダプタ)は、歪み特性(特に低域)に大きく関係する。手持ちの数種類を試したところ、SAYAのアンプ SP192ABのACアダプタ(24V, 2.7A)が最も良かったので使っている。

測定に関して

使用した機材 (主要なもの)

  • 周波数特性、雑音などの測定
  • DC電圧・抵抗値などの測定
    • テスター: 三和 YX-360TR

測定結果についてのコメント

PCのサウンドカードとソフトを使用して測定したため、測定値の一般的な保証・認証や他者との比較妥当性はない。すべて「自称値」である。

測定しなかった・できなかったもの、載せなかったもの

  • ダンピングファクター: 手持ちの機材では正確に測定できないため。
  • スルーレート: 手持ちの機材では正確に測定できないため。
  • ダイナミックレンジ: 定義が想像していたものと異なっていたのと、様々な定義があるので、残留雑音から求めたSNRで代用することにした。
  • 矩形波(方形波)応答: 測定したが、あまり意味がないと思うので割愛した。

 


(6/22 7:05 測定方法などを加筆・修正, 残留雑音とSN比の測定値を修正; 6/22 8:49 クロストークの測定結果を修正; 6/22 11:27 クロストークの測定方法を修正して結果を訂正、全体を更新; 6/22 13:30 細かい加筆・修正; 6/22 14:00 本分をJoplinのRAWのMDを使うように変更; 6/23 7:32 元電源について記載, クロストークにコメントを追記, いくつかの特性の代表値を記載, 細かい加筆・修正)

 

PS. JoplinでMarkdown(MD)で書いたファイルを簡単にWordPressに入れられると思って居たが、意外に面倒だった。テキスト部分はコピー・ペーストやMD用プラグインで容易にできるが、画像までは面倒見てくれず、自分でファイルをアップロードし、Joplinの生成したファイルのパスをサーバ用にURLに変換してサイズを調整する必要があった。いろいろ試して、Better Find and Replaceというプラグインを使ってページ内で画像を指定する部分を自動変換することで対処した。他の同様なものだと、なぜかページが真っ白になるものがあった。相性問題か。

途中までは、MDでは手間が掛かり過ぎるからPDFを載せようとしたのだが、馬鹿らしいしビューアのプラグインでは見にくいので、MDを何とかした。

また、MDをインポートするプラグインも いろいろあるものの、画像込みの場合にはImport Markdownが一番手間が少なそうだ(ただし、画像は手でアップロードする必要がある)。

こういう、本題とは関係ないところで半日くらい潰れたw

(6/22 14:22) 備忘録として、JoplinのMD中の画像を表示できるようにするためのBetter Find and Replaceの変換ルールを書いておく。

  • Rule's type: Regular exp. (正規表現)
  • Find: (変換対象のパターン: JoplinのMDの画像リソース名(":/"で始まる32文字)を見付け、"alt="から画像ファイルのsuffixを見つける。)
(<img +)(src="):/([0-9a-f]{32}(\.[^"]+)?)" +(alt="[^"]+(\.[^"]+)")?( .*)?( />)
  • Replace With: (変換方法: 画像のパスをアップロード先にし、幅を制限する。クリックしたら画像を表示する。)
<a href="/wp-content/uploads/JMD/_resources/$3$4$6"
$1$2/wp-content/uploads/JMD/_resources/$3$4$6" width="100%" $5$7$8
</a>
  •  0
  •  0

製作中のアンプの音・性能に関しては もう最後の詰めの段階、実際にあるのかどうか知らないが、「最後のレンガ」を差し込みつつあるって感じだ。

 

アンプの置き場所と雑音の謎

近頃は変更・調整するたびに特性を測っているのだが、先月末頃、なぜか歪みが増えたと思って調べたら、特性測定用コードに雑音(最初はPCからだと思った)が入っているためであることが分かった。歪みと雑音は別のものなのになぜ関係しているかというと、測定に使っているソフトREWはTHD+NでなくTHDを測っているはず(明示されていない)で、雑音があっても歪みは独立に測定できるはずだが、雑音があると その周波数の歪みも増えてしまうようだ。

おそらく、歪み測定の前か後に無音時の雑音を取得して差し引いているのだろうが、雑音の量が変動すると差し引く量が不足して歪みが多くなるのではないか。

それで、なるべく雑音が少なく(「静かに」)なるようにしようとした。

調べたら、PCよりもAC電源の周波数(50Hz)とその高調波の雑音が多く、アッテネータや接続コードから入っていることが分かった。その他には他の部屋のインバータかららしき7kHz辺りの雑音が広い山として入ることがある。更に、USBかららしき8kHzや、PCかディスプレイかららしき15kHzの雑音が鋭い山として入ることがある。試行錯誤したら、コードの置き方を変えると雑音の量が結構変わるが、それ以上に、アンプ本体の置き場所や置き方で随分変わることが分かった。もちろん、時間による変動は大きい。

なお、アンプ内部のDC-DCコンバータも雑音源ではあるが、意外に影響は少ない。また、それに電源を供給する電源コードからの雑音も意外に少ない。ただ、もちろんそれらに特性測定用コードを近付けると雑音は入る。

コードの置き方は、なぜか、床に置くよりも、いかにも雑音が多そうなPCの上に置くほうが雑音が少ないことが分かった。

アンプの置き場所については、当初予定していた右のスピーカーの下はなぜか雑音(50Hzとその高調波)が多くて駄目だった。そして、コード同様、(コードで思い付いた)PCの上一番良かったのが不思議だ。想像だが、PCのケースは結構厚い金属(鉄)で、そのすぐ上にコードやアンプを置けば雑音(主に床から来る?)がアンプに入るのを防げるのではないだろうか。アンプのケースはプラなので、基本的に雑音が入りやすいのだろう。PCの雑音は(意外と言ったら悪いが、)ケースできちんと遮断されているようだ。

PCのケースで雑音が遮断されるとなれば、「もしかして、PCの中に入れれば完璧?」と思いもしたが、きっと中はPCの雑音の嵐だろうから、まあ止めておく。

置き方も結構シビアで、90°回転させるだけで雑音の量が変わるので、好きには置けず、雑音と使い勝手をうまく調整する必要がある。結局、PCの上で入力端子を手前に、スピーカー端子が左に来るように置くことにした(ほぼ確定)。

その時、入力や特性測定用コードはきっちり堅くまとめるのは良くなく、ふんわりさせるくらいがいいようだし、なぜかPCの左側に垂らすのは駄目だし、PCの下に押し込んでも良くなく、写真のように、右に垂らして床にだらしなく置くのがいいようだ。ちょっと「なんだかなぁ」であるw

その他に、PCのマウスを操作するどころか、マウスに触るだけで雑音が増えるので、正確に測定するのはなかなか大変である。

いずれにしても、上記のすべては聞こえないレベルの雑音なので(もし、聞こえるような雑音が出たら、星一徹のように全部捨てるくらいの勢いだ)※、そこまで厳密に測ってセッティングする必要はないのだが、自分で作ったものなので一度は最高の性能(限界)を測りたいと思ってやっている。* 実際に使っている時は、そういう最高の性能は発揮されないし、されなくても分からない(から問題ない?w)。

※無音時にアンプから出る雑音(残留雑音)の総量は、例えば-98dBFS RMS(最新の、一番「静か」な時の値)で、電圧にすると15μV程度である。一方、スピーカーに出ている音は例えば150mV程度だし、部屋の暗騒音の音圧は分からないものの-40dBFSとすると、余裕は58dB(振幅は約800倍、パワーは約6.3万倍)となるから、無音時でもまず聞こえないだろう。(実際に聞こえない)

*要するに、作ってできたら ただ聴いて、証拠もなく定性的に、「やっぱり いい音だ!」と満足・ドヤ顔するのでは、技術者として全く失格・あり得ないと思っているのだ。少なくとも、いい音だと思ったら、どうしてそうなのかを考えなければいけない。

 

なお、「雑音」と言っても、その量はとても小さく(サウンドカードの限界に近い、というか越えていそう※)、上記のように耳では聞こえない。 だから、正確には「雑信号」だろうし、「ノイズ」と書くほうが通りやすそうだが、日本語では同じことなので「雑音」と書いている。

※使っているサウンドカード(ASUS Essence STX II)のダイナミックレンジは、入力は118dB(A)、出力は124dB(A)。

 

特性測定用アダプタを作った。

そのように微小な信号(雑音)を測って比較するためには、測定に使うコード類は、それまでのテキトーなミノムシコードなどでは雑音が入りやすいうえに安定性や再現性がなくて駄目なことが分かったので、特性測定用アダプタを作った(もったいないので、汚くて却下したピンジャックを使った)。これをアンプとスピーカー保護基板を繋ぐコネクタの間に挟めば、いつでも測定できる。

ついでに、特性測定時のスピーカーの代わりの負荷抵抗の安定性を向上させるのと着脱が容易になるように、バナナプラグを平らにして接触を改良(希望)したもので負荷抵抗を作ったり、大量の抵抗(10Ωを10本)を並列に繋いで力技で消費電流測定用アダプタも作った。アナログテスターしかないので大雑把にしか測れないが、有効数字2桁くらいで消費電流が測れそうだ。

試しにBA3886の消費電力を測ったところ、アイドル時は約4.6W(24V 0.19A)と、以前AC電源用の測定器で測った時の値(約6W)に概ね合った。また、10W(片チャネル)出力時は約18Wとなった。この時、DC-DCコンバータの損失を差し引いた損失は約4.6Wで、エコではないが、僕は許せる。

 

謎の雑音

そうして測っていたら、変な問題に気付いた。時々、2kHz以下の広い帯域で雑音が瞬間的にかなり(10-20dB)大きくなる(グラフ: 青と赤)のだ(「平坦な雑音」と呼んでいる)。アンプの回路や実装に何か問題があるかと心配になって いろいろ調べ、試行錯誤したのだが、原因は分からなかった。

その過程で、スピーカーに振動が加わって電力が発生して起こっていることも疑ったが、違っていた。確かに、スピーカーの前面を紙などで叩くとスペクトラムが近い雑音は出る(グラフ: 水色とオレンジ)が、アンプにスピーカーを繋げていなくても起こったので関係ないことが分かった。それに、そこまで大きい振動なら体感するはずだ。

そして、そのスペクトラムの形状から、どうやらパルス状の雑音(信号発生器で試したら、矩形波(デューティ比50%)で15Hz, -65dBFSが最も近い形状となった(グラフ: ベージュ))で、パルス幅は約33ms、振幅は約0.7mV程度のようであることが分かった。

想像ではアンプからそういう雑音が出ることはなさそう(出るとしたら正弦波的だと思う)*なのと、僕の部屋の機器が原因でないことは確かめたので、外部の機器(例: 水道のポンプ)からAC電源経由で入っていると想像している。オシロスコープがあれば確認できるが、ないので確証はない。※

*一つ気になったのは、アンプ出力のオフセットが大きくなり、それがDCサーボで補償される時にパルス状になることだが、オフセットが突然急激に増減することは余り考えられず(なだらかに変化するのではないか)、また、サーボのLPFの周波数を下げて応答速度を下げても効果がなかったので、違うと考えた。

※理論的には、ちゃんと分圧すれば(例: 1/100)、PCのサウンドカードでも見られるが、さすがにそれをする勇気は全くない。ただ、AC電源のコード(片方)に入力のコードを隣接させれば波形が見られるかも知れないが、他の雑音が混ざる可能性はある。

スピーカーから出る雑音の大きさ(振幅)は-83dBFS程度(約85μV)で大きくはないが、パルス性なので聞こえるかも知れない。今気付いたが、もしかすると、以前起こっていた「ポツポツ」雑音はこれが原因だったのかも知れない。ただ、近頃聞こえないのが不思議ではある。残留雑音を少なくしようとしていろいろ改良したので、以前より出るレベルが小さくなったからかも知れない。

(6/12 7:53) その後、更に調べたところ、アンプの電源on直後(例: 2分以内)に雑音が出やすいことが分かった。ただし、しばらくoffにしていて温度が低くなっている時にonしないと起こらない。ということから、アンプの温度が急に・大きく変化する時に起こるのではないかと推測した。確かに、日中はほとんど起こらず、朝と夕方に起こることが多い。

雑音の発生元は以下を推測している。

  • DC-DCコンバータ
  • アンプ基板

DCサーボ基板やスピーカー保護基板なしでも雑音は起こったので、それらは関係ない。今はDC-DCコンバータが怪しいが、それを確定させるのはなかなか大変だ。あと、アンプICの電源変動除去性能(PSRR)は高いのに、除去できないほど大きな雑音が出ているというのも考えにくい(当初疑っていたAC電源経由だったとしても同様)。そもそも、PSRRはリップルが対象で、パルス性雑音には関係ないのかも知れない。

(6/13 9時) 更に調べて、雑音が出ない時は同じ状況で何度繰り返しても出ないので、アンプの問題ではなさそうな感じだ。怪しいのは、サウンドカード(ASUS Essence STX II)のADCである。時々不調になって、何かの雑音が入ったりACの雑音を拾ってしまうのではないかと想像している。以前、過電圧を入れたのが悪かったのか。

残念なのは、もう一個のオーディオインタフェースのScarlett Soloは、(何度比べても)サウンドカードより性能が数段(歪みは1桁大きく、雑音は2倍以上多い)悪いので、アンプの特性の測定には使えないことだ。

 

残留雑音を減らそうとしたら歪みが減った。

残留雑音、特に50Hzとその高調波が大きくて(グラフ: 青)気になるので減らそうと思い、検索して見付かった情報※を参考に試行錯誤した。影響が大きいのは、いわゆる「グラウンドループ」だと思われた。昔読んだ、「オーディオの線はまとめないほうがいい」という説を信じて ばらばらにして居た線の引き回しが悪いように思えたので、対処した。

※雑音対策に関しては いろいろな説があり、1点GNDがいいのか悪いのか書いている方によって異なり、どういう方針にするか迷ったが、下に書いたように1点GNDを止めようとしたら大出力時の歪みが増えたので、基本的には今までのやり方(= 使用したアンプキットのもの, 入力以外は1点GNDする)を継続した。

具体的には、+とGNDの線を離すとコイルやアンテナになってしまって、そこに外から雑音が入るということなので、可能な限り、信号や電源の+とGNDが隣接するようにした(くっつけた)。可能な場合はツイストした(撚った)。以前は、クロストーク(セパレーション)に良さそうだからとLとRを離したが、それもGNDと一緒にくっつけた。気になるのでクロストークを測ったが、悪化はしていないようだった。

ただ、それらの対策の効果を測ったところ、残念ながら今ひとつだった。逆に悪くなったかも知れない(実は、上に書いた、コードの置き方の影響で悪化したように見えたのかも知れない)。ただ、一つ、思わぬ効果があった。

以前は、電源の線(22AWG)が充分太いのとコネクタ(XH)の容量も充分なので、GNDを線1本でコネクタ経由で1点GNDと繋いで居たのだが、試しにコネクタを通さずに直接繋ぐ線(太目にした)を追加したところ、大出力時(例: 14W)の中低域の歪みが随分減った(グラフ: 青・赤 → 水色・オレンジ)。どうやら、GNDの容量が足りなかったようだ(インピーダンスが高かったということなのか)。まあ、こんな大出力は実際に出すことがないので、雑音と同様に体感できないのだが、やっぱり、作ったものはちゃんとしたいので、改善できて良かった。

あと、妙だったのは、以前、基板の銅箔が破れたと思って補修として接続したのが逆効果だったことだ。実際には、元々パターンはそこで切れていて(写真: 黄色の枠内)破れておらず、一方で別の箇所では繋がっている(写真: 赤の破線)のに、切れていると思ったところを接続した(写真: オレンジの破線)ら歪みが増え、その接続を外したら歪みが減った。

なぜか、寝ながら、「(あそこの)パターンは元々切れていたのでは?」と思い付いて、配線前の写真を見たら確かにそうだった。すごく不思議だ。

その辺りはパターンを作る技なのか、僕がまだ見落としているところがあるのか、分からない。

似たようなこととして、(1点GNDは良くないという説を信じて、)電源のGNDと信号のGNDを基板上で接続したら(1点GNDへの線は減らしていない)、大出力時の歪みが増えた。1点GNDの効果・重要性が示されたのだろうが、まだ良く理解できていないので、どうも腑に落ちない。

あと、アッテネータから雑音が入る(ケースを触ると雑音が増大する)ので、ボリュームと一体化した。ボリュームのケースは金属なので、今度は触っても大丈夫になった。

 

コードの交換が効いた・・・

逆に、雑音に意外に効果があったのは、PC(サウンドカード)との接続に使うコード(ピンコード)だった。それまでは、「コードなんてなんでも同じだ」と思って居たが、雑音が入りやすいものとそうでないものの違いがはっきり出た。コードの作り(外側の網線の濃さ?)の差が出るようだ。手持ちだとオーディオテクニカの太いものが一番良く、ソニーのは結構良かったが、出所不明なコードは金メッキで太くても雑音が多かった。あと、JVCのは外見はいいけどイマイチだった。一つ言えるのは、プラグの金メッキは雑音の点ではコードの品質とは関係ないことだ(「あんなの飾りです」?)。

それで、オーディオテクニカのは50cmくらいで短くて不便なので、長くて良いものを探したところ、ヨドバシなどのレビューでエイトワンという謎の会社のが良さそうだったので試したら、本当に良く、あっさりとオーディオテクニカを越えた。値段は数分の1だろう(買ったものは1.5mのもので500円くらいだった)。それに気を良くして測定用コードもそこのにしたが、残念ながら大きな違いは出なかった。だから、アンプの入力から入る雑音の影響が大きいのだろう。

なお、手持ちのオーディオテクニカのコードはシェルが金属だが、どこにも繋がっていなくて、単に物理的な強化(と見栄えの向上)にしかなっていない(浮いているので、抜け止めにすらなっていない)。ただ、これをGNDに接続すると、触った時に雑音が入るので難しい。普通にプラスティックで絶縁するのが(、安っぽく見えるけど)一番良さそうだ。

いずれにしても、これはあくまでも数値の話であって、聞いて雑音が減ったことが分かるかというと分からないしw、音質の改善の有無・違いが分かるかも疑問だ(僕はないと思う)。

 

そんな訳で、「いかにもオーディオマニア」な、意味あるのかないのか分からない微細な改良作業をしていた。効果は数値だけで実際には違いは分からないはずだが、広い帯域で雑音があると音が濁るのか、雑音が減ると見かけ上の歪み(THD+N)が減るので、それで印象が良くなっている可能性はある。実際、何度も書いているように、音がいい・良くなった(正確には、忠実度が上がった)、あるいは変わった感じはする。

 

現在の残件は、最終的な特性を測る(→ 完成!)以外では、ピンジャックの中心電極がプラグと一緒に回ってしまって(接着などいろいろやったが、どうしても解決できない)、線に力が掛かって いつかは切れるので交換する(以前、シンプルで良さそうだと書いたものを見付けた: WTN-20-1263Gのようだ)ことと、そのついでに注文した電解コンデンサで、粗悪コンデンサの代わりに付けたタンタルコンデンサを換えること程度だ。

タンタルコンデンサ自体は悪くないのだが、故障時にショートするとのことなので なるべく避けたいと思う。あと、本来の容量に戻す意味もある。

なお、今までに費やした金額は、約3.6万円(楽天などのポイント利用約5千円を除く)となった。

 

PS. こういう技術的な稿を書く時は やたらに疲れるが、原因が分かった。自分の意見(や文句や愚痴w)を書くのなら厳密な証拠・根拠は不要だし、必ずしも理路整然とする必要もないが、技術的な場合は全然そうではないので、それが大変なのだ・・・

意見なら、「僕が間違っていた・嘘だった」で終わるが、技術的な場合はそうは行かない。

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昨日、懸案だった、自作アンプBA3886に付けてしまった粗悪電解コンデンサ(ただし、証拠は なし。あくまでも、全く別の地平の個人の自主的研究発表であるw)を交換した。部品が込み入っていて大変だったが、何とかできた。気付かずにしていた致命的な間違いなども見付かって、驚いた。

以下の7本を日本メーカーのものに換えた。

  • アンプ基板
    • 電源平滑コンデンサ: 2200μF x2
    • ミュート用コンデンサ: 100μF x2 → 47μF x2
  • スピーカー保護基板
    • 電源平滑コンデンサ: 100μF x2 → 10μF x2
  • 電源基板
    • 起動時のミュート防止用コンデンサ: 10μF

ミュート用コンデンサとスピーカー保護基板の平滑コンデンサは、手持ちに同じ容量のものがないので小さいもので代用した。アンプの平滑コンデンサを買う時に一緒に買えば良かったのだが、すっかり忘れて居た(折角送料が高いのに、全く馬鹿だった)。電源基板のものは最初は忘れていて、別件(断線の修理)の時に気付いた。うっかりすると どこにでも入り込んで居て、恐ろしいものだw

いつも頭に来て居るのだが、基板の銅箔が厚過ぎて半田こての熱が通らず、アンプ基板の平滑コンデンサの脚を抜くのが大変だったので、元の脚を短く切って それに継ぎ足した。インダクタンスとかありそうだが、いずれにしても短くは付けられないので仕方ない。

今になって気付いたが、新しいものは粗悪品より直径が細くて背が低いので、もしかしたら直立で付くかも知れない。また、余計なことに気付いてしまったようだ・・・

↑ そもそも、直立させると下側のコンデンサがアンプICの押え板に当たるから斜めに付けたので、直立させられないことを思い出した。

ミュート用コンデンサの交換後にミュート時間を確認したら、想定よりずっと短かった(数秒のはずが、電源on直後に音が出た)ので、アンプIC(LM3886、以下、3886)のデータシートを良く読んだら、ミュート時間の設定が想定と違っていた。コンデンサと抵抗の時定数で決まると思い込んでいたのだが、そうではなく、ミュートピンから流れ出る電流が規定値より大きい時間だった(以前にも読んでは居たが、時定数と同じと思い込んでいた)。

シミュレートしてみたら、確かに数百msにしかならず、一瞬で音が出るのも納得が行った。それで、シミュレートで見付けた、ミュート時間が最も長くなる(430ms)抵抗に変更したが、それも一瞬で音が出た。

更に、元々の標準的な設定(100uF+15kΩ)では1秒近い(約760ms)はずが、やっぱりほとんど一瞬で音が出ていたので、何かおかしい気がした。が、電源on時にポップ音などはせず目的は達成しているので、現状のままで良しとした(というか、疲れて諦めた)。

(21:54) どうにも納得行かず、電源on時のミュート時間を測定したら、やっぱり100ms未満で、一瞬もいいところだった。気になってデータシートを更に良く読んだら、ミュートの機能や動作仕様が思って居たのと全く違っていた。

データシートの"Electrical Characteristics"には以下のように書かれている。

Pin 8 Open or at 0V, Mute: On
Current out of Pin 8 > 0.5 mA, Mute: Off

3886のミュート機能は、ミュートピン(ピン8)から流れ出る電流を0にすることで有効(ミュート状態)になる。一方、良く見る回路ではピン8には(データシートのサンプル回路のような)ミュートスイッチはなく、大きなコンデンサと抵抗だけが繋がっているので、電源on時にコンデンサに充電される時に大きな電流が流れたあとは定常状態になって、ミュート解除する電流が流れ続けるだけで全く無意味だ。つまり、3886のミュート機能は電源on時のミュートには使われていない。コンデンサの値は、ミュートスイッチがある場合にミュート状態になるまで・解除されるまでの時間を決める。だから、そこに大きなコンデンサを入れても、まさに「あんなの飾りです」だ。

そして、電源on時のミュートは3886の"Under-Voltage Protection"(UVP)で行われる。

僕が期待していた、3886のミュート機能を使って電源on時のミュート時間を長くするには、以下のような追加回路が要りそうだ(あくまでもコンセプトである。これでピン8から電流が流れ出るはずだが、データシートにあるように、ピン8は負電圧でなければならないのかも知れない。: 要確認・調整 ← 等価回路を良くみたら、ピン8はトランジスタのエミッタで、ベース(GNDに繋がっている)-エミッタ電圧で判定するのだろうから、負でないと駄目なことが分かった)。この場合、シミュレーションでは約1.3秒のミュート時間となった。

LM3886のミュート機能を使って電源on時のミュート時間を長くする回路 (コンセプト)

謎が解けた気がした。そして、今まで勝手な思い込みで随分馬鹿らしいことをしていたことが分かった。が、追加回路を作るのは面倒だし(疲れたし、場所もないし)、現状でもUVPによって電源on時の雑音は出ないから、問題が起こらないかぎり実装はしない。

ちゃんとした回路でなく、電源スイッチの余り回路を物理的なミュートスイッチにしても良さそうだが、チャタリングなどの問題がありそうだし、ステレオの場合に2個を共通にしていいのかという疑問があるし(これはリレーを使えばいいが、だったらトランジスタのほうがいい)、今は困っていないので まあ止めておく。

そして、ミュートには役に立たないことが分かったコンデンサ(47uF)をスピーカー保護基板に移す(相互に交換する)といいが、やっぱり面倒だし困っていないので、これも止めておく。

恐ろしかったのは、ミュート用コンデンサを交換する時に回路図やデータシートを再確認したら、今まで極性を逆に付けて居たのに気付いたことだ。。。 負電源に付けるので、GNDを+極に繋げるべきところ、つい、いつもの習性でGNDを-極に繋げてしまって居た。電流が小さいせいか、粗悪コンデンサでも破裂しなかったのは幸いだ。極性が逆でも、交換するまでそれなりにミュートが働いていた(ただ、上記のように時間は短い)ように思えるのも謎だ。回路が何かおかしいのかも知れない。あるいは、電流が小さいと極性が逆でも動くのかも知れない。

極性が逆だったことが、以前あった「ポツポツ」の雑音の原因だったかも知れないが、粗悪品に交換する前はどいういう極性で付けていたかが分からないので何とも言えない。

交換後、特性や残留雑音を測ったら、なぜか残留雑音(200Hz辺り)がわずかに(総量で< +1dB, もちろん全く聞こえないレベル)増えたが、雑音は変動が大きいので実際には変わっていないのかも知れない。振幅と位相はもちろん問題なく、歪みも変わらなかった。

詳しい測定結果は、アンプが完成した時にきちんと出したい。

聴いてみると、(粗悪コンデンサだった時は、ちょっと「やり過ぎ」な感じがしていたのだが、)最初は「普通に良く」、以前より落ち着いた感じ(高音が控え目)がした。その後、時々音が変な感じがすることがある。部品か(以前書いたように、)耳が落ち着くまで時間が掛かるのか。一種のエージング? もちろん、いつもと同様に、いい音と感じることも多いし、初めて聞く音も結構ある。

ということは、特性は変わらなくても音が変わった可能性がある(思い込みの可能性もある)。変わったとしたら、複数の音が混じった場合や動特性が変わるのだろうか。

以下に、昨夜から今朝の、印象が変わった例を示す(Spotifyで聴いたものにはリンクを付けた)。

  • 少女A - 30th anniversary mix」: 高音(シンバルなどの響き方)が全然違って聞こえる。
  • 瞳はダイアモンド」: 音が悪く聞こえる。詰まった感じ。
  • ルガンスキー: ラフマニノフ ピアノ協奏曲 第3番-1: 何となく音が違う。ピアノの中高音のうなりのような音が、より本物の音に近い気もする。
  • 勝手にしやがれ」: 音が落ち着いて来た感じ。(耳が慣れた?) 音の良さは感じる。特に高音がクリア。
  • 青い夜の今ここで」: なぜか低音が強い。今まではなかった。

 

それから、使っていた別の粗悪コンデンサのメーカー名(Ch*gx)で検索してみたら、やっぱり悪い情報(体験談)しか出て来ない(下に例)。"crap"などと書かれていることもあった。ということは、本当に良くないのだろう。ただ、そういうモノ(が使われた製品)を買って使う人が大量に居るにも関わらず世界が破滅して居ないってことは※、全然使えない訳ではなさそうだ。定格(例: 耐電圧、温度)に充分過ぎるマージンを取ればいいのだろうか? 僕は、例えば、耐圧を使用電圧の2倍以上で選んでいたが、それが効いたのかも知れない。それでも寿命は短かったのだろう。

※ニュースで良く見る、突然発火・爆発した物は こういうのが原因だったりするのかも知れないが、まだ、連日至る所で爆発炎上事故が多発というような地獄の様相には なって居ないので、駄目なものは少ないようだ。

粗悪コンデンサの体験談: いくら いいコンデンサだって、耐圧の3/4以上で使うなんて、随分なチャレンジャーという気がするが・・・ まあ、最初のチェックは必要か。

My only experience with Ch*gx was rather a disappointment. From what I recall they didn't work up to the rated voltage, the leakage increased dramatically around 3/4 of the voltage marked on the can. I wouldn't touch them again.

そして、すぐ壊れる機器ってのは、こうこう粗悪コンデンサが使われているのかも知れない。※ 更に、粗悪コンデンサの中にもいいものがあって、ちゃんと使える・長持ちすることがあるのかも知れない。それが「当たり」ってやつ?

※実は、あの「ソニータイマー」もこういうことなのだろうか。それであれば充分腑に落ちる。本当に、ぴったり1年で壊れるのも可能そうだ。

逆に、粗悪コンデンサの情報を調べると、必ず、「(安物のゴミなんて止めて)日本メーカーのにしておけ」っていう意見があって、こういう分野ではまだ日本の立つ瀬があることに気付いて、ちょっと見直した。

参考: コンデンサのメーカー序列 ("Capacitors Manufacturer Tier List") (c. 2015)

 

不思議だったのは、以前買ったスピーカー保護キットに日本のものが入っていたことだ。実は偽造品というオチなのだろうか。ロゴや色などを信じてミュート用に使ってしまったが・・・ もしや、それでミュート時間が短い??? (うむ。余計なことに気付いてしまったようだ)

そして、手元には電子部品セットなどで大量に粗悪コンデンサが残ったが、ちょとした実験には使えそうだ(使う前にちょっと確認すれば、腐っているかは分かりそうだ)。

 

それから、抵抗などでも粗悪品がある可能性はあるが、電解コンデンサと違って化学反応はしないから、「普通に」作ればおかしなものはできず、せいぜい、値が違うとかだろうと高をくくっているが、実際のところはどうなんだろうね・・・ (さすがに、抵抗を全部交換ってのは できない相談だ・・・)

あと、トランジスタとかICのような半導体はどうなんだろう。化学反応の有無で大きく違うのだろうか? あるいは、同じ国・地域でも、そういうのはちゃんとしたメーカーなのか。謎は多い。

 

PS. 書いたあとで「バイバーイ、粗悪コンデンサくん。」という題も思い付いたが、元の題以上に古過ぎるので止めるw (これのCMが出て来ないのが残念だ・・・)

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僕の耳が悪いという話に関連して、少し前に ちょっとすごいことが分かった。

アンプの特性測定後だったか、気付かずに音を左右逆に出していたら変な音に聞こえた(それで調べたら逆だった)。出ている音自体は何も変じゃなく、左右逆というだけなのにだ。それで、これがたびたび起こっていた「いままで聞こえなかった音が聞こえた現象」に関係あるのかと思った。

僕は左右の耳の特性(聞こえ方)が違うから※、慣れとか脳内で補償されているのが、逆になるとおかしくなるのではないか。

※確か、左耳の低音の感度が悪い。昔の突発性難聴の後遺症か、子どもの頃に中耳炎を何度もしたせいかは分からない。

そして、アンプやスピーカーに何かして音(の構成・成分)が変わった直後にも その補償がうまく行かなくなって、耳閉感などが出るのかも知れない。

と思ったが、単に左右逆の場合には音自体は変わっていないから、補償に関しては変わらなくていいはずで、おかしく感じたのは、それまで何度も聴いて慣れている音(記憶?)と違うからではないか。例えば、左右の耳で聞こえ方が違うままで(バランスの悪い状態で)記憶された音とはバランスが違うだろうから、それで変だと感じたのか。

ただ、後者は本当に音が変わるので、補償との関係がありそうだ。

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