Sophie milman

最近jazzを聴くようになって、お気に入りのアルバムができました。

ソフィ・ミルマン
2009年当時は活発に活動していたようです。
どこが良いって？？声がとても良いのです！！
ちょっとハスキーで。魅力的です。こんな声が好きなんだなぁって改めて思いました。
そのなかでも、特にお気に入りのアルバムが”Take Love Easy”というアルバムで、いつまでも聴いていたい気持ちになります。
ぜひ生で聴いてみたものですが、残念ながら活動休止のようですね。
過去に日本に公演に来る予定だったのもキャンセルになっていたようで、期待できません。とても残念です。

中華ES9038q2mボード両電源のための負電源の作製・その３

チャージポンプといえば、前にラズパイを使ったネットワークプレーヤーを作った時にNE555を使って負電源をでっち上げた記憶があります。
その時の回路は、

こんな感じのものでした。最終的にコンデンサを0.001μFにして発信周波数を50kHzぐらいにして組み込んだものです。
電流が取れなくて、電圧降下がありましたが、そこそこ問題なく使えています。
今でも現役で動いてますから。

これをもとにして、今回は発信周波数を300kHz位にして使いたいと思っています。それに、もう少し電流が取れるようにバッファもつけてみようと思います。
あちこちググって、調べて、こんな回路になりました。本当はインダクタを使ってMOSFETでスイッチングしたほうがたくさん電流もとれていいのかもしれませんが・・・
簡単に作りたかったので・・・・・

まず、ブレッドボードで組んでみました。330Ω負荷(約30mA)で9.8V程度でした。このくらいならプラス側に1N4007を2本で1.4V程度電圧を下げれば大体マイナス電源側とのバランスが取れそうな感じです。

発振周波数は、一番効率がよさそうな！？250kHzとしました。

555を使ったチャージポンプの出来上がりです。
これは、いいです。デリケートなところがありません。
なにをしても壊れない。。。自作派には壊れにくいのが何といっても安心できます。

負荷が15mAなので、電圧もこのくらいです。
プラス側は

なので、
バランスも崩れていません。

これで、最強のDAC。。。ES9038q2mの完成です。
この音が気に入ってしまった。
電子ボリュームが使えるのもいい。
Aliexpressでもう一つ買ってしまいました。

2020/08/23 追記

壊れにくい電源のはずでしたが・・・・。なにか電源ランプがついたり消えたり。

そのあと焦げ臭い・・・・やばっ(-_-;)

ケースを開けてみると、555が焦げていました。。。

原因は、はっきりしないのですが。もともとこのICは100kHzが周波数の上限になっているみたいです。取れる電流は最大200mAですが。。。250kHz動作が負荷になっているのかもしれません。

ということで、効率は若干犠牲にして、周波数を下げてみることにします。

コンデンサを680pF から 2200pFにすると大体100kHz で発振してくれるようです。

555の出力電流制限抵抗も念のため100Ωから220Ωにしておきます。これで555の負荷が最大でも50mA程度になります。

周波数が下がったので出力電圧も若干下がり気味です。負荷をつないだ状態で、250k発振の時は-9.8Vだったのが-9.6Vと0.2Vさがりました。

これで、少し様子をみてみることにします。

いずれにしても、電源インピーダンスが高くあまり性能が稼げないので、この後になにかしらの安定化装置をつけたほうがよさそうなことが最近わかってきました。

電源は、きちんと作ろうとすると”沼”にはまってしまいそうですね。

いやもうはまってますよ。うすうす気づいてましたが(笑)

中華ES9038q2mボード両電源のための負電源の作製・その２

さてさて、あたらしい電源ICがきましたよ。
保護用のSBDをつけて、さっそく組み込んでみようと思っていましたが、なんと電源を入れたとたんに壊れます。

このユニバーサル基板、
まさにNJW4191専用死刑執行ベンチ台のようです

悩んだ挙句
こんどはなんと5ヶも調達しました。1個110円もするのでこれだけで550円です。
今度は壊さないようにと思いつつ、ブレッドボードで組んでから試してみることにします。
しかし、また再現されてしまいました。
そうです。また壊してしまいました。電源を切った時に壊すというよりは電源を入れた瞬間のタイミングで壊れているのかもしれません。いわゆる突入電流です。
整流用の電解コンデンサが負荷になってそれで壊れているのかもしれないです。
これを回避するには大きめの電流制限用抵抗をつけるか、それこそ4パラぐらいにして許容電流を増やすかしかないような気がしました。

結局
この負電源チャージポンプICを使ったやり方を

諦めることにしました

こんなにデリケートなものだとは思っていませんでした。

ちょっといろいろと考えてみました。
そういえば、秋月で手に入れた絶縁型のDC-DCコンバータがあったな。それを使えば負電源が作れる。

出力が12V固定なので、アダプタは12V固定になってしまうけど、まずはこれで、様子をみよう。

これで、一応ポップノイズなしで安心して電源を入れられるようになりました。

と、一応は満足したのですが
なんとなく
気分が、すっきりしません。

そうです。
チャージポンプ方式で負電源を作るという命題が達成されていません。
（そんな命題いつの間に）（単なる興味）（実験実験）（笑）

ということで。
次に続く・・・・・・

あやしい中華コンデンサの末路

この画像は、わざと膨らましたり、外したりしたものではありません。(そんなことする人は普通はいません)

ちょっとわかりにくいのですが、こんな状態になっていたので、外したものです。

あるとき、急に音が出なくなって、いったいどうしたものかということでケースから基板を取り出しました。いろいろなところにテスタをあてて電圧を測ってみましたが、＋電源が15Vあって、－電圧が0.4Vなどというとんでもないことになっていました。

電源部トランジスタの220Ωの両端の抵抗値を計ってみると、ほぼ０Ωでショート状態でした。ついでにトランジスタ2SD882のコレクタとベース間もほぼ０Ωに。。。

さすがに、これは変です。トランジスタを外してみると、コレクタ・ベースがショートモードで壊れています。

いったい、どうして壊れたのか、、、多分、マイナス電源側がなんらかの理由でショートして、エミッタ抵抗の220Ωがショート。コレクタ電流が流れすぎて破損。。

マイナス電源のショート故障の原因がわからないままですが。気分的にとりあえずちょっとICを流せる大きめのトランジスタに交換しておきました。本来は220Ωの両端が7.5Vですから、電流は34mAそこそこのハズです。するとコレクタ損失は255mW程度なので、使っていた2SD882でヒートシンクをつけていない状態でも問題ないのですが。。。。

ICが2Aクラスのパワートランジスタに交換が終わって、±電圧をチェックします。ちょっと負電圧が低いようですが、hFEが120程度しかないのでしかたないのかなと思っていました。

そしてなにげなく基板を裏返したら。。。。なんだか、電解コンデンサの背が伸びています。ん！？背が伸びる？？そんなはずは(^_^;)すると。。。

なんと、コンデンサが最初の画像のようになっていたのでした。

よくよく考えてみると、耐圧が10Vなのにそこに15V架かっていたのだから無理もないと思いました。頭が膨らんだやつも含めて＋側の電源コンデンサすべて交換しました。ほんとうは16V品を入れたいところですが、なにぶんスペースが足りません。なので、同じものに交換するにとどめました。

このコンデンサ、中華からのもので、10個で250円ぐらいのものでした。耐圧を超えていたのだからモンクはいえません。

ただ、こんな状態になったコンデンサをはじめて見たものですから。

ビックリしましたよ。

それにしても、マイナス電源側の不調はいったいどうしておきたのでしょう？

わからないままです。

ということはまた起きるかも？

中華ES9038q2mボード両電源のための負電源の作製

ESSのプロ用高級DACチップ9038のお安いバージョンが載った中華基板を手に入れました。

使っているチップは9038q2mといわれるチップで基板自体の値段はアマゾンで5000円程度です。aliexpressとかで買うともっと安く手に入れられます。

さて、このボード、I2S接続でUSBのDDC、XMOSが載ったものを入手して、、こちらは4000円程度、ちょちょいと接続して聴いてみました。

なんと、これが、ビックリです。本当にクリアな音質で、PCM2704チップのキットで作った自作USBDACの音質を遙かに超えてます。既製品のSoundBlasterPROの音質さえも超えているようです。とにかくボーカルは生々しく、楽器はクリアで、まさにそこで演奏しているような感じがします。9038チップを使ったメーカー製DACは余裕で10万円以上はするものと思われるので、その音がなんと1万円以下で聴けるというのはすばらしいことだと思います。

ただし、このボード、お手軽に単電源で使えるのは良いのですが、電源を入れたときに出力に一時的に7V近くの電圧が出ます。おそらく出力のDCコンデンサが充電されるまでの間の過度的な電圧だと思います。パワーアンプのボリュームを絞っていないとスピーカーが壊れそうなボツっていうポップ音がします。電源を入れる順番をDAC→アンプとすれば良いのでしょうが、どうにも精神衛生上よくないです。

なにか手はないものか。。。。

ありました。±15Vで駆動させられるという情報を得ました。負電源はアナログでのオペアンプのためのもののようです。

ということは、電源入り切り時のポップ音も抑制できるかもしれません。ということで、電源を用意することを考え始めました。

すでに、ケースに組み込んで使っているので、この大きさのままでなんとかしたい。

考想としては

１．±15Vの両電源、仮想GNDを使うと倍の30Vのアダプタが必要

２．トランスを内蔵するスペースがないので、電源アダプタ側で両電圧を作製してそれをDACに入力するようにしないといけない。

３．そうだ、負電源を作るチャージポンプ方式にすればいいんでは？？？

過去にタイマIC555を使って負電源を作ったことがあったので、同じようにしたら良いと思いました。

そういえば専用のICが部品箱にあったような。。

ありました。TJ7660というDIP8ピンのもの。早速調べてみると。。。。えっ10Vまでしかつかえない？ ということでこれでは無理ということがわかりました。秋月でいろいろ探しているとNJW4191Mという便利そうなICがありました。ピッチが1.67mmなので変換基板を介さないといけません。

とりあえず2個注文してみました。

これを使えば、15Vのスイッチング電源アダプタから±15Vの両電圧を簡単に作製できそうです。どこかにリファレンスとなる回路はないかと、ネットをいろいろ探してみました。

なかなかヒットしません。

意外と使っている人は少ないようです。

唯一参考になりそうなのはリファレンスだけでした。

http://akizukidenshi.com/download/ds/njr/njw4191.pdf

まあ、そんなに難しい回路図ではないので困ることはなさそうですが。

一つ動作がわからなかったのが、FB端子の挙動です。

たとえば12V入力で-12Vが必要な場合。チャージポンプ式だと入力電圧より高くは設定できないはずなので間欠動作にはならない気がします。ということは出力端子に直結でも良いと思いました。逆に間欠動作が入ると本来の300kHzのスイッチングノイズの他に間欠周波数のノイズが載りそうです。こちらは比較的低い周波数になりそうなのでオーディオ的にはあまり望ましくないと思います。

よって負荷による多少の電源のアンバランスには目をつぶることにします。

実際の回路図はこんな感じになりました。

まずはブレッドボードで試してみます。

12Vを入力すると、-11.46Vの出力です。負荷には1kΩをあてています。電流は約12mA のハズです。負荷を330Ωにすると11V程度まで出力電圧が下がります。このときの電流は、約35mAくらいでしょう。まぁまぁいい感じです。

ノイズの程度をオシロスコープで観察してみました。

ノイズフィルターを通さない素の状態。

47μFのインダクタのみ(スパイクのようなひげがとれています)

22μFのコンデンサをつけた状態(ほぼ、ノイズは除去されていると思われます)

ブレッドボードではきちんと動作することが確認されました。

次は、ユニバーサル基板に半田付けしていきます。

PasSを使用して秋月のC基板と同じサイズの中華基板に実装するために作図していきます。

部品点数が少ないのであっという間にできました。

一応XHコネクタを使ってメンテナンスが楽にできるようにしました。

実装していきます。

できあがったのがこれです。早速チェックしてみます。きちんと－電圧を生成しています。ブレッドボードで特性は確認してあるのであとは組み込むだけです。気をよくして、早速組み込みます。

RCAジャックからの過度的な漏れ電圧を確認しながら電源を入れてみます。

最大で100mV程度でした。単電源の時は7V近くの電圧が出ましたので、両電源にしてうまくいっているようです。電源を切ったときはどうかな。ということで電源を切ってみます。おやこちらは4V近くでました。ちょっと残念ですね。ボツって言う音がスピーカーからします。さて、おもむろにもう一度電源を入れます。7V！？

ん、どうした。さっきのはたまたまだった？

電源ボードのインジケータLEDを確認します。光っていません。

ん？接触不良？あちこちいじってみます。点灯しません。

しかたなく外して出力電圧をテスタで確認します。

0.4V。。。。ありゃ。どうした？壊れた？？？

そうです。ICが壊れたみたいです。さて、原因は。。。もしかしてFBの端子に直接出力の電圧をかけていたからかな。。。データシートのTJxxxからのIC置き換えのところには5Vって書いてあるし。と思い、2.2kと18kの抵抗をFB端子につけてフィードバックをするように変更しました。ICを交換して、もう一度DACに組み込みます。

電源を入れると、RCAの漏れ電圧は先ほどと同じくらいでした。インジケータLEDは点灯してます。やれやれと言うことで電源を切って、もう一度入れてみます。インジケータが点きません。

そうです。また壊してしまいました。

あ～あ、いったいなにやってんだか。。。

電流が流れすぎてる？

実験用電源を使って、負電源側の電流を計測してみます。10mAそこそこでした。最初に計っておけよってな感じですが、電流オーバーではないようです。

もしかして、突入電流でこわれてる？

可能性はあるかもしれません。電圧降下が気になりますが100～300Ω程度の電流制限抵抗を入れるべきか？？

原因を探るべくデータシートを眺めてみると、なになに「＋と－の間に負荷がつながる場合は出力にSBDを入れて保護しろ」だと。。。これだ！！

もう、手持ちのICはありません。また秋月に発注です。今度は４個発注しました。届くのは後になるのでとりあえず基板に保護用のSBDを追加しました。1N5819で順電圧が0.25V程度のものなので逆電圧がかかっても大丈夫なはずです。

のはずでしたが。。。。続く。。。

トランジスタ式ミニワッター Part5 ケースに入れるかな・・・・

さて、アンプの基板はできあがりました。
あとはケーシングをどうするかです。このままパワーアンプ単体でケースに組み込むのもいいかなとは思っています。そのときはきちんとしたボリューム、RK271だっけ？ちょっと高めのボリュームを奢るか、もしくはaliexpressで発注している抵抗切替式のものを使ってみるかななんて思っています。それで、どのくらい音が違うのか、はたして違いに気がつけるのかが問題ではありますが。。。
あとは、電源をどうするかです。クロストーク改善のためにトランス電源にして、7.5V×2にレギュレーションしてもおもしろいと思います。
そんなこんな考えていると全く前に進みません。しばらくは、まだこのままバラック状態でいる時間が長そうな気がします。

また、せっかく小型に納めたので、なるべく小さいままで使うという手もあります。
放熱や配置さえうまくいけば、B基板ですので、今までヘッドフォンアンプやらDACやらで使ってきた工作しやすいタカチのケースKC4-10-13BBを使うという手もあります。大きさは、幅10センチ奥行き13センチ高さ4センチとかなり小型です。他のコンポーネントと同じサイズなので収まりは非常に良いとは思いますが、まがりなりにもパワーアンプですから熱対策のために上ブタと底下に放熱用の穴を開けなければいけないと思います。
そうしたら、積み重ねるにしても一番上か単体で使うようになると思います。
単体で置くならば、やっぱり大きいのにしてその上にいろいろ置くようにするかなぁ？
そうするとトランス電源でつかいたくなるし・・・・
あぁ堂々巡りです(^_^;)

というわけで。。。たくさん妄想をめぐらしたのですが、、、結局のところ単体で、しかもいつものケースを使ってケーシングすることに決めました。
ケースは、いつものタカチのこれです。ただし、奥行が少し長い17センチのC4-10-17Bです。
いつもは、KC4-10-13B と13センチの奥行のものを使っています。13センチでもたぶんぎりぎり収めることはできるのですが、なにせ発熱するものですから少しだけ余裕をもたせました。

前面パネルには左から電源スイッチ、その上に緑のLED、真ん中には標準プラグジャック、そして右にはボリューム(50kAカーブ)。背面パネルは、DCジャック、その上にBassBoostスイッチ、スピーカ端子(バナナプラグ対応)その上にRCAジャックです。
放熱用のケースの穴はまだあけていません。実際に組み込んで熱くなるようでしたら開けることにします。
さて、ここで悩んだことがあります。ケースへのアーシングをどうするかです。使っているタカチのケースはパネルはプラスチックなので導通がありません。RCAジャックのコモンマイナスを直接ケースに落とすことが多いようなのですが、プラスチックなのでそこでは落とせません。標準プラグジャックも同様で、使ったジャックが絶縁型ではなかったので、本来ここは嫌でもアースされてしまうところですがなにせプラスチックなので。。。
そういう意味では自由が利くのでいいといえば良いのですが。
あ、ボリュームケースのアースが取れないので(プラスチックパネルだから)ケースにはんだ付けしてアースにつながないとボリュームつまみを触るたびにノイズが載るので注意です。

ボリュームについている緑の線はケースにはんだ付けされています。アースポイントは結局電源部のところからとりました。

全部配線が終わってあとは蓋を閉めるだけ。手に持った時になかなか重みを感じます。今まで作った中では一番重いのではないでしょうか。
最後に周波数特性を載せておきます。バスブーストがどのくらい効いているか、コンデンサをオリジナルの0.18μFから0.22μFに変更しているので気になります。

こんな感じです。スピーカーは２Wayのバスレフで12センチウーファーなので、持ち上り開始の周波数が下がりましたがこれでも十分効果を感じられます。

放熱用の穴あけは、面倒なのでしばらく使ってからどうするか決めることにします。意外となくとも大丈夫そうな気がしています。

トランジスタ式ミニワッター Part5 アイドリングでハマる編

さてさて、注文していた放熱板とDCアダプタが届きました。
早速取り付けてっと

なかなか、コンパクトにまとまっていい感じです。
早速アイドル電流を測ってみます。
放熱板が全て実装されてテスターが入りづらくなったので、今度は片側のみの0.68Ωの両端の電圧からアイドル電流を出すことにします。

電源を入れた直後です。75.5mVですからアイドルは111mAになります。若干多目ですが様子を見てみることにします。
30分ぐらいすると93mV,136mAを超えてしまいました。そしてその後もじわりじわりと上がって行きそうな感じです。この時のコレクタ損失は1012mWですから12V電源の時の倍以上になってしまいました。どうやら、発熱に対して放熱が追いついていないような印象です。流石にこのままでは熱暴走してまずそうです。電源を切って対策を考えてみることにしました。
そうだ、1N4007のVfを選別してなるべく低いものを使ってなおかつヒートシンクと熱結合させてみよう。

銅箔テープを巻きつけて熱結合を密にしてみました。

２時間ぐらい使った後で、一応このくらいで、安定したようです。87.5mVですから、アイドル電流は128mA程度で安定したようです。この状態で、放熱板を触ると電流が下がります。息を吹きかけると、微妙に反応してアイドルが増えて、そして下がります。かなり温度に敏感なようです。Pcも１W程度とヒートシンク付けない時の定格を上回る勢いです。
やっぱり、素直にUF2010をバイアスに使ったほうがいいのかな。。。
なんだか、ちょこちょこと部品を発注していて、送料がもったいないのですが。。。

写真右は外した1N4007,左はUF2010のVf
結構違うもんだなぁ。。。
UF2010に置き換えて見ます。

うわ、今度は低すぎる。。。37.6mV,55.3mA多分、これでもアンプとしての特性は問題ないのだろうと思いますが、なんだか気になります。
どうしようか。。。。
試しにUF2010と1N4007を混在させてみよう。１本はUF2010、もう1本は1N4007で直列なのだから問題ないだろう。ちょうどいい感じになるのを期待して。。

30分以上電源を入れっぱなしにしてみて、55.9mV,82mAのアイドル電流で落ち着きました。なんだか異種のダイオードをバイアス用に使うのは見た目的に気持ち悪い気がしますが、ちょうどいい感じのアイドル電流にできたので良しとしよう。。。

これで、アンプの基盤は完成というこで。。。
さて、ケーシングはいつになることやら。。。

トランジスタ式ミニワッターPart5 基板実装偏

概ね部品がそろったので、基板につけていくことにします。

そうそう、ほんとうは初段のペアFETは2SK2145を使えればそれに越したことはないと思っていました。しかし、2SK2145はソースが共通でバランス用の可変抵抗を入れるところがありません。差動ペアの特性が同じウエハース上なのでよく揃っていると言われていますが、さすがに調整できないと困ります。そんないきさつで、オリジナルの2SK170ペアの頒布を受けることにしたのです。ところがネットでヘッドフォンアンプのVer４を2SK2145を使って組み立てたという回路を見つけました。こんなやり方あるんだと思いました。次に作るときには参考にしよう。

まず、電源部分を実装します。

電圧をはかってみます。。。。

ん、-7.3V？プラス側は7.8V位になってます。少しアンバランスだけど、負荷をつなぐと落ち着くのかな、と思いそのまま作製を続けます。

左側：Lチャンネルを実装していきます。

2SK170は銅箔テープを使って熱結合しました。順調につけてきます。

Lチャンネルの完成です。ヒートシンクは秋月で30円の一番小さいタイプの放熱板です。
このサイズがぎりぎりでした。うまいこと収まってくれました。コンデンサとの距離がとれればもっとよいのですが、Bタイプ基板にすべて載せようとするとこれが限界かと思います。

各部の電圧をみていきます。ドキドキしながら15Vのアダプタをつなぎます。

電圧はエミッタ～エミッタ間の電圧です。エミッタ抵抗が0.68Ω×２で1.36Ωですから、アイドル電流は100mA程度のようです。設計通りでちょうどよさそうです。
出力のDCオフセットは、、、なんと0.0mV..みごとです。
気をよくして入力部とスピーカーとつなげて聴いてみました。
なんと、一発で音がでました。。すごいことですね（笑）

翌日、朝からRチャンネルの実装開始です。

順調に進みます。左チャンネルと右チャンネルでのコンデンサの形状が違います。左チャンネルではフィルムコンデンサで100pFを二つ使っているのでコンパクトですが、右チャンネルを作り始めてから、同じものがないことに気がつきます。部品箱を探すと、マイカコンデンサはありました。この狭いスペースにはいるかなぁ～。えいやっとしてみたらぎゅうぎゅうですがなんとか実装。。。

右チャンネルの放熱板はどうしたの？？？
秋月に発注しないと。。。。まだありません。
とりあえず、短い時間なら電圧はかるだけなら、と、すばやく電圧を測ってみます。
エミッタ～エミッタ間の電圧がありません。とこかで間違っているか、はんだ忘れがあるはずです。。。。さがします。

～

さがします

～

さがします

～

さがしました。。。

この間約3時間。。。あーでもないこーでもないとあきらめかけたその時。

やっと見つけました！！つながっていそうなのに導通のないところ

ささっと、電圧を測ってみます。E～E間で140m Vくらいです。OK
オフセットは、、こちらは残念ながら10mVありました。調整できる範囲なのでちゃんとヒートシンクつけてから調整することにします。
ヒートシンクは金曜日夜に発注したので、もしかして土曜日発送で日曜には届くかなと期待してましたが、、、発送にはなりませんでした。でもやっぱり音はきいてみたいので、あるものでその場しのぎです。

かっこ悪いですね(-_-;)
まぁ、その場しのぎということで、さっそく継いで聴いてみます。

あれ、LEDが暗くなったり明るくなったり。。。。やばい。
どうやら15Vのアダプタの電流容量が足らないようです。こっちも大きいの買わなきゃ。
とりあえず、12V３Aのアダプタで音出しすることにしました。

聴いてみました。

これは、、、

いいですね。高音のガヤガヤ感がない。。。きれいな音、決して高音が抑制されているわけではなくきちんと出ているのにうるさくない。感動しました。
適当に作ってもこんな音がでるんだ。

ちなみに、12Vの電源ですが、出力段の2SD882,2SB772のアイドル電流は1N4007×２のバイアスで約95ｍA程度で落ち着いています。コレクタ損失は570mW程度でしょうか。
12V電源でも部屋で聴くのに必要なパワーは十分にあります。これはこれでよいかなと思いますが、やっぱり15Vでの設計ですのでその電圧をかけて使いたいところです。

ということで、続きは、ヒートシンクと電源アダプタの入手まちとなりました。