アンプ(SAYA SP192AB)の「ガリボリューム」を退治するのに一番いいのは※、前回も書いたように、アンプのゲインを使いやすいレベルまで下げて(アンプの)ボリュームを最大に(= バイパスできるように)し、外部ボリュームで音量調整することだ(要するに、アンプを弱目のパワーアンプにすることである)。その実現性・実用性の確認のため、とりあえずは外付けアッテネータで音量を下げて居たが、下げた音量をアンプで再び大きくするなんて愚の骨頂だと思って、忸怩たる思いだったw
※もう一つ、ボリュームを「いいもの」に交換する 抜本的な策はあるが、お金が掛かるうえにアンプにボリュームが付いているのは操作しにくく、僕の大前提に合わないので却下した。
ただ、アンプはオペアンプで構成されているので、理論的には抵抗(図のR1またはR2)の値を変えるだけでゲイン(増幅度)を変える(→ 下げる場合はR2を小さくする)ことができる。それから、前回はリスクとして書いたが、ゲインを下げることで特性が変わる可能性は なさそうな期待をした。というのは、アンプは2段階の構成で、前段と後段が密に結合していないように思えたからだ。
もう一つの心配は、ゲインを下げるとオペアンプのパワーバンド(帯域)幅が広くなって、高域で発振するかも知れないことだったが※、そもそも使われているオペアンプ(AD812)はビデオ用なので、何もしなくても数十MHzまでの帯域があり、それが数MHz広がっても「似たようなもの」で大丈夫だと考えた。それくらいで発振するなら、元からしているはずだ(耳に聞こえないところで発振している・する可能性はあるが、測定しようがない)。
※詳しくないのでそう心配していたが、実際には帯域が広いのは「安定」ということで、発振しないのかも知れない。単に、入力に不要な高周波があれば、それがそのまま出て来るだけのことなのかも知れない。
それに関連して(というか こっちが先だが)、ゲインを下げると初段のフィードバック量が変わる(増える)。この影響は分からないが、一般的には静特性が良くなる方向ではある。実際、帯域幅が広がるし、歪が減る可能性が高い。かといって、音質が向上するかは不明だ。そして、設計で意図された音(それがあるのなら: 僕はない・無色透明と思っているが)と変わってしまう可能性はある。: この点については、実際にやってみて判断することにした。
それなら抵抗を変えるだけでいい。が、元の抵抗(チップ部品: 写真下部の赤いコードの下辺りの、白枠に囲まれた(2x1mmくらい)の四角い物)を外して別のに取り替えるのは大変リスキーで、容易には元に戻せなくなる。それで保留していた。
が、寝ている時だったか、すごいアイデアが出た。
ゲインを下げるには、オペアンプのフィードバック抵抗(図のR2)を小さくすればいいのだが、元の抵抗に並列に抵抗を追加して、合成抵抗を所望の値にすればいいのではないか。
これなら元の抵抗を外す必要はなく(もちろん、パターンカットも不要)、抵抗を追加すればゲインが下がり、追加した抵抗を外せば元の動作に戻すことができる。
早速やりたくなって、作業手順や内容を検討したら できそうな気がしたので、作業を始めた。
ケースを開けて基板のパターン(配線)を調べて、入力から初段までの回路図(推定)を描いた。元のフィードバック抵抗は予想どおり(以前に撮った写真(下側, "8"の左の四角)では値が見にくかったのだが、仕様のゲインと値の読めた もう一つの抵抗(図のR1: 100Ω(上の写真の上側の"101"))から推測した)の1.3kΩだった。これに350Ωくらいを並列に繋げれば、ゲインは、元の23dB(約14倍)から約10dB減って12-13dBくらいになるはずだ。
ちなみに、ゲインは以下のような計算で求められる。
オペアンプの非反転増幅回路のゲイン: G= 1+R2/R1
元のR1= 100Ω, R2= 1.3kΩ → 元のゲイン: G= 1+1300/100= 14倍 (23dB)
R2に抵抗(350Ω)を並列接続した場合の合成抵抗: R2'= 1/(1/1300+1/350)= 276Ω
→ 新しいゲイン: G'= 1+276/100= 3.8倍 (11.5dB, 元からのゲインの差: -11.5dB)
それで、手持ちのいくつかの抵抗で どれくらいゲインが下げられるか試してみた(追加抵抗は写真下部の赤と黒のワニ口クリップの間の水色)。※ すると、330Ωではゲインが(計算どおり)11.7dB下がり、ほぼ希望のゲイン11.3dBが得られた。もうそれでいいのだが、ゲインの切り替えが容易にはできないため、最大音量に少し余裕を持たせようと500Ωを使うことにした。この場合のゲインは4.7倍 (13.4dB, 元からのゲインの差: 約-10dB)となる。
※抵抗は、幅が広くて一番付けやすそうな、オペアンプのピン1(出力)と2(-入力)に引き出し線を付けてワニ口クリップで仮付けした。
値の決まった追加抵抗を「ちゃんと」付けるにあたり、聴感などの結果からゲインを変えたくなったり(抵抗値を変更する)、問題があった場合に無効化(元のゲインに戻す)がしやすくなるように、ICソケット(写真下部の黒い長方形)に抵抗を挿すことにした。これなら、抵抗を差し換えればゲインを変更できるし、抵抗を抜けば元のゲインに戻る。ただ、コードが長くなるのと長期的には接触不良になる可能性があるので、しばらく使って問題なければ ちゃんと半田付けするつもりだ。
細い線の半田付けに苦労しつつも、比較的スムーズに作業が終わり、ちゃんと期待通りの音量で音が出て、周波数特性は問題なく※、聴いた感じも問題なさそうだ。もちろん、想定以上の爆音が出てサングラスを掛けてギターを持ったまま数m後ろに吹き飛ばされることも まだないwww
※グラフはかまぼこ状だが、縦軸をかなり拡大しているためである。20-20kHzで1dBくらいしか落ちていない。ただ、左右にわずかな音量差(グラフの水色(左)とピンク(右)で左が約0.3dB大きい)があることが分かった。元々なのか、追加抵抗の誤差によるのかは分からないが、聞いても全く分からないレベルなので問題はない。
それから、ゲインを落としている場合、高域でグラフの線がわずかにギザついているが、抵抗を変えたせいか、出力が小さいせいなのか、それ以外に原因があるのかは分からない。ただ、変動量はとても小さいので、音に影響があるとは思えない。
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アンプの入力から初段までの推定回路図
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Lチャネルに試行用追加抵抗(R8に並列接続)接続用コードを付けた。
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追加抵抗を付けて特性を測定中
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追加抵抗取り付け用ICソケットを付けた。
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ICソケットに追加抵抗を挿している状態。
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追加抵抗などを袋に入れて、仮設置(表面)
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追加抵抗などを袋に入れて、仮設置(裏面)
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アンプの周波数特性: 赤: 元の状態(R), 黒: 510Ω(L, 試行), 水色: 500Ω(L, 正式), ピンク: 500Ω(R, 正式)
それから、ついでに欲張ってICソケットにジャンパ線を挿すことでボリュームをバイパスできるようにしたのだが、検討不足のために失敗した(やっぱり、パターンカットが要りそうだ)。そのため、まだボリュームを最大で使う必要がある。
これに関しては、あとで入力切り替えスイッチを流用し、スイッチでボリュームの有無を切り替えられるようにして、従来どおりの使い方(本当に使うかは不明だが、外付けボリュームがない時には必要だ)もできるようにしたい。
なお、随分ゲインを下げたものの、外付けボリュームの位置はポップ音楽の場合は8-9時辺りで、僕(と僕の環境)には充分な音量が得られている。※ これなら、静かなクラシック音楽でも大丈夫だろう。また、ポップ音楽の場合は比較的回転量が小さい8-9時辺りで小幅に調整することになるが、外付けボリュームの品質がいいせいか 大径つまみを付けているせいか、全くスムーズでストレスは全然ない。
※ゲインの減少率から計算すると、最大出力は(6W/(14/3.8)=)1.6W程度だ。それでも、おそらく最大の半分の音量(出力)も出していないだろう。(うるさくない)家庭でスピーカーの近くで聴くのなら、アンプのパワーなんて本当に全然要らないのだ。
だから、どういう理由かは知らんけど、100Wとかの超大出力アンプ(と そのために必要な弩級電源や超ヘビー級の筐体)が当然必要かのように涼しい顔をして売りつける大手メーカーは、ドクソとってもお利口さんだ。きっと、僕などには想像も付かないような、すごいことを考えているに違いない。
アナログ回路は全く苦手なのだが、オペアンプは(基本は)分かりやすく、(仕様の範囲内では)計算式のとおりに動くので、文字どおり「計算どおり」にうまく行って、なかなか気分がいい^^
PS. 音の小さい演奏での音質の確認に「月光」を試したら、なんか軒並み音が悪い。音が「ぼわん」と ぼやけて居る感じだ。いろいろ試したが、ルガンスキーの(2005)は辛うじて大丈夫だった。ポリーニの(2001)の再生履歴(Mlhi)の過去ログに「長い音がくすんだ感じ」とあったので、おそらく録音のせいではないだろうか。もともと かなり音が小さい曲を残響の多い部屋で録音しているせいではないか。
あと、以前から感じている「ピアノソロの録音は音が悪く聞こえる現象」なのかも知れない。これは僕だけなのか、そもそも仕方ないのか知りたいところだ。
個人的には、ピアノは残響の少ない部屋で鍵盤の位置でのダイレクトに身体にぶつかって来る音が一番好きだし、最もいい音だと思う。(異論は認めるけど内心では認めないw) グールドはそういう音だ。そして、そういう音は曲を選ぶ。
そして、もしこれがゲイン変更のせいだったら、また「ゴールの見えない長い旅」が始まってしまいそうで、それは かなり避けたい・・・
ちなみに、ポップ音楽で小音量のPink Floydの"The dark side of the moon"(2011 remt)の"Speak to me"は問題なかった。はっきり聴くためにかなり音量を上げていたので(12時辺りにしていたが、次の"Breathe (In The Air)"では慌てて9時くらいまで絞った)、鼓動の音の広がりがすごかった。