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。

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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)

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(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。

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)

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)

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)

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)

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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

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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。

(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。

(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。

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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(→ )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。

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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。

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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・・・

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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)

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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

サウンドカード出力 (dBFS) スピーカー出力電圧 (V) スピーカー出力電力 (W)
0 357mV 16mW
-7 159mV 3.2mW
-10 113mV 1.5mW
-13 80mV 0.80mW
-16 56mV 0.38mW

 

※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)

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