オペアンプMUSES 8920 一般向け発売！

知らなかったのだが、２月２４日より秋月電子通商で新日本無線のMUSES 8920が発売されていた。１個¥480-。
　MUSESシリーズのJFET入力製品の第２弾。NJRCのMUSESシリーズとNJM2114、NJM4580を簡単に比較すると

.		MUSES8920	MUSES8820	MUSES01	MUSES02	NJM2114	NJM4580
.	入力バイアス電流	5pA	100nA	200pA	100nA	500nA	100nA
.	入力換算雑音電圧	8nV/√Hz	4.5nV/√Hz	9.5nV/√Hz	4.5nV/√Hz	3.3nV/√Hz	約3nV/√Hz
.	スルーレート	25V/us	5V/us	12V/us	5V/us	15V/us	5V/us
.	チャンネル セパレーション	150dB	140dB	150dB	150dB	ー	ー
.	全高調波歪率	0.0004%	0.001%	0.002%	0.001%	0.0005%	0.0005%
.	電源電圧除去比	110dB	110dB	83dB	110dB	100dB	110dB
.	電源電圧	±3.5〜±16V	±3.5〜±16V	±9〜±16V	±3.5〜±16V	±3.0〜±22V	±2〜±18V
.

　MUSES8920はJFET入力だから入力バイアス電流がバイポーラトランジスタ製品のMUSES02、8820に比べて非常に小さく5pAtypになっている。抵抗ラダー型の電子ボリュームMUSES 72320には、この8920のようなオペアンプが最適だろうと思う。
　表にして数字を比較してみたが、雑音を除けば8920が最良に見える。でも、これらの数字が音の良さを表しきれている訳ではないところが面白いし奥が深いのだろう。例えば雑音もNJM4580が最も良いが、そもそもこのレベルならよほど利得を上げない限り聞こえないだろうし、バイアス電流も注意深く設計すれば差をなくすこともできる。スルーレートも聞いた限りでは判らないだろう。あるいは、数字とは別に特性グラフを見るとMUSES01とチャンネルセパレーションは約3kHz以下はMUSES8920よりMUSES01の方が勝っているし、雑音も300Hz以下はやはりMUSES01の方が良い。表にしておきながら、何を言いたいかというと、一般的な電気的特性では音の良さは判らないのではないか、ということである。だから、聞いてみないと、とならざるを得ないのだろう。スペックシート上の数字での議論は論点を絞らない限り音の良さに関しては意味が無いと思う。（自分の耳は棚に上げていますが...）
　MUSES8920を電子ボリュームのMUSES 72320と組み合わせるとどんな音がするのだろう。MUSES01でも良いのだろうが、結構財布が痛い。MUSES 72320を買ったら、MUSES01の値段は相当勇気がいる。
　早く手に入れてMUSES 72320と組み合わせてみたいな。耳とシステムで違いが判ったらMUSES01も試そうか・・・
　それまでに、電源とスピーカアンプとヘッドホンアンプと、できればiMacのオプティカルデジタルアウトからのDACを造って...先は長いので、楽しみも長い、と思うことだ。

ブログに数式を表現するには？

前のブログで数式を入れたつもりが実際には入っておらず、？になってしまっていた。気ままとはいえ、このブログでは簡単な数式を書くこともあるので、できればきれいに見えるようにしきたい。
　さて、どうしようか？
　ネット上で調べてみると、いくつか方法があって、一つは数式を画像にしてアップロードして貼り込む方法、もう一つはサイトのAPIを利用してHTMLタグ に埋め込んで表示する方法に大別されるようだ。　　GoogleにもGoogle Chart APIがあって、これを使うとブログやホームページにきれいに数式を表現できるとある。ただし、この場合は数式はTeXでHTML中に記述する必要があるのだが、そもそも私は TeXを良く知らない。
　GoogleにはGoogleドキュメントがあって、MS Officeについている数式エディタのような計算式を入れる機能がついている。これを使ってみると、例えば、ドキュメントを開いて、「挿入」→「計算 式...」とすると計算式を入れられるようになり、「新しい計算式」を押して、関数を挿入して組み立てれば

 とか、

と表現することができる。同じGoogleだから、それをコピペした。安直にやってみたが残念ながら上のようには表現できなかった。（だから、上の式は画像です）
　TeX覚えろよ！ということになるのだが、それも面倒なので、しばらくは画像化してアップロードにすることにし探してみた。
　CodeCogsのOnline LaTeX Equation EditorでGUI支援されながら数式を入れて画像化することがあると判った。このサイトで数式を入力し、入力窓の下の一番左で画像の出力形式を選択し、Click here to Download Image(???)を押すと、数式が画像化されてダウンロードされる。これをブログに貼付ける。
　このオンラインエディターを開けば判るが、下側にHTMLコードも出ているから、これをHTMLに貼付けても表示できるということ。そのまま、HTMLに貼付けるとCodeCogsで変換され、TeXの書式をGoogle Chart APIに渡せばそれでも表示できるということだろう。
　私の場合、数式をきれいに書きたいが、HTMLにTeXで書くのが大変というか、よくわかってないから、という理由なので画像にした。
　このサイトを利用させていただきながら、HTMLを見ながらTeXを覚えればよいのだろうけどね。

　下は参考の変換例です。

こちらはPNG、上はGIFで貼付けたもの

スピーカエンクロージャーの作成3

スピーカエンクロージャーの作成1

スピーカエンクロージャーの作成2

DCU-F121W

いよいよ組み立て！もくもくさんで正確に寸法通りにMDF材を加工していただいたので、大きな加工は必要ないが、一部自分で木工の加工を加えている。自分での加工箇所は以下の通り

DCU-F121W寸法図

1. スピーカ裏の裏面テーパー加工
2. ポート出力のテーパー加工
3. 端子穴加工
4. 外形面取り
5. 表面加工

1のテーパ加工であるが、このPARC Audio DCU-F121Wは磁気遮蔽のコイル駆動部分がφ87mmあり、板の取り付け穴は開口がφ100mm、板厚が15mmあるので、そのままつけてしまうとコーンの背圧が共鳴箱に伝わりにくくなってバスレフの効果が弱くなってしまう可能性があるので、写真のように取り付け穴を避けた四方を木工用の丸ヤスリでえぐった。

スピーカ開口裏面　取り付け穴とユニットの磁気回路は隙間が結構狭い

2はポート出力の穴の出口も同じように丸ヤスリでえぐって紙ヤスリで仕上げ。

ポート開口部テーパ加工

3はスピーカの端子を外部に接続するため、秋葉原で探したネジの長いターミナルに合わせて穴をドリルで空けた。今回は、Mac脇に置くために奥行きが厳しいので、筐体の横に設けた。よって、右用左用で穴位置を反対側に。表が側のスピーカ固定用のガイドを同じくドリルで穴あけ。

スピーカターミナル　（下のプラスチック部は一部加工）

4の外形は平ヤスリで角を落とした後に紙ヤスリ。
5の表面加工というのは要するに紙ヤスリで表面を多少磨いてからクリアで塗装である。

　他に部品としてはポートで塩ビパイプでホームセンターの端材で入手した。グラスウールは少ない量が手に入らず、とりあえず無し。

　さて、組み立てそのものは、ネジを使用せずに木工用ボンドで接着、ポートの接着はパテのみで固定。筐体の裏蓋は開けるようにここだけネジを使用。今回は、筐体の接着ができた後に、その内側に固定用の補助木材を木工用ボンドで接着し、それが固まった後に裏蓋をはめて、同時に裏蓋と補助材を合わせてドリルで穴空けし、写真のような金具を表のスピーカ穴から手で押さえてネジ止めすればひとりでに補助材に刺さるので、それで固定することにした。補助木材は柔らかめの杉でこれも端材。

スピーカ筐体内部　木材はすべて木工用ボンドで接着

ポート　塩ビパイプをパテで固定 

裏蓋取り付け金具

以上、筐体を組み立て、全体を紙ヤスリでやすったあとで塗装して、スピーカユニットと端子を取り付け、なんとか完成！

　見た分かる通り、塗装で色むらが出てしまった。液ダレが原因。時間を焦ったからなんだけれどこれは反省点。他はグラスウールが手に入らない以外はまあまあ良くできた。

スピーカエンクロジャー完成（右用）

戸車の交換

家を建ててから十年近くになる。キッチンと廊下の間の引き戸がどうにも滑りが悪くなってきた。重い、ゴロゴロする、引っかかる。引き戸のレールもすり減って、やたらと黒い粉が多く出ている。この引き戸は我が家でダントツに開閉の回数が多い。なんとかしなければ！ということで、引き戸の戸車とレールの交換をすることにした。

まず、重たい引き戸を外して戸車を取り外す。寸法は測ったが、念のため現物をもってホームセンターに。付いていた戸車はATOMと刻印があったので調べるとアトムリビンテック（株）のFA-160のよう。セキチュウでしらべると同じものは無いが、家研販売（株）のSR2-V4が同じような寸法なのでこれを入手。

 

購入した戸車

　次はレール。これはVレールと云われるものだが、寸法を測ってみると幅が12mm弱のツバなしで深さ8mm弱。ちなみにはがす方法はレールの端に近いところに穴があったので適当なネジを噛ませてプライヤーでこじることで行った。こちらも同じものは無くて、駄目モトでつば有りの幅12mm深さ9mmをとりあえず購入。

さて、交換。戸車はネジを外してつけ替えあっさり終了。つば有りにつば無しを付けたけれども問題なさそう。
　Vレールには問題発生。なんと外した溝に入らないではないか。叩き込めばなんとかなると思ったのだが、どうにも微妙に入らない。無理に叩き込むと溝が剥がれると最悪の事態に。なので、とりあえず無理をしないことにしてVレールの交換は断念。削れたレールだが、はがしたレールを現状復帰させた。

購入したが入らなかったVレール

もう一度ネットで探してみよう。なんで我が家のVレールは微妙な寸法のものなのだろう・・・残念。

スピーカエンクロージャーの作成２

さて、エンクロージャーの材料である。以前作ったときはラワン合板を使っていたのだけれども、見た目を変えたいこともあって材料をネットで物色・・・。MDFという再成形材料を選択。WikiによるとMDFとはmedium density fiberboardの略で、中質繊維板というらしい。私はこれまでこの材料を知らなかったが、再成形材のため板にゆがみが無いようだし、比重も重くて良さそうだった。
　近くのホームセンターをMDFを探すけれどなかなか見つからない。やっと見つけて実物を見ると、これはラワン合板などのようにはいかなさそうで、自分で加工するのに自信がない。さて、どうするか。と思って探したところ、加工してもらえるところを見つけた。東京の新木場にあるWOOD SHOP「もくもく」さんである。ホームセンターでも最近は加工することができるが、数ミリは誤差が出ることもあるらしい。同じ誤差が出る可能性があると云っても、木材を扱う専門であるもくもくさんにお願いした方が良いと考えた。
　もくもくさんを訪ね、板の購入と加工をお願いした。加工の依頼は、前回の図面をお店の用紙に書き込むことでOK。ラフであっても、寸法と切り代分が考慮してあれば、いいとのことで、聞きながら記入した。加工には約一週間。寸法には誤差があるかも、と云われていたけれど、出来上がりは専門のお店だけあって、さすがに出来上がりはすばらしく、隙間無くぴったりに出来上がっている。余ったMDF材は、お店のレシートがあれば、次回は加工だけでもOKとのこと。これもうれしいところ。

　さて、次回は組み上げ編へ。

スピーカエンクロージャーの作成１

iMacには当然スピーカが内蔵されているが、せっかくアンプを造ったのだからスピーカも欲しい。そこで、スピーカボックスを造って、ユニットを取り付けることをやってみよう！スピーカボックス（エンクロージャー）の自作である。
　まずはどんなモノを造りたいかであるが、置く場所はiMacの両脇にしたいので、必然的にあまり大きなものは置けない。そう考えると、小型のフルレンジのスピーカユニットを使ってバスレフがいいところ。
さて、ユニットだが、フルレンジ10cmから12cmぐらいで、いろいろ調べてPARC Audio社のDCU-F121Wを使うことにした。

　自分で作るのでエンクロージャーは木材になるから、この木目調のウッドコーンはそそるものがある。コーン中央のフェイズプラグというものらしいが、銅色でなんとも、木工のエンクロージャーに合うように思えた。
　防磁だし、特性的にも、耐入力30Wと十分、出力音圧レベルも86.5dB/(m)とまずまず、再生周波数帯域も72Hz〜16kHzと良好なところ。それに、久々に作るにしてはお手軽なように、ユニットに合わせたエンクロージャー情報（箱のサイズが出ている！）もあって、便利だったこともある。自作派に向けたPARC Audio社の心配りがなんともうれしい。
　昔、会社に入ったばかりの頃に同期入社の数人とエンクロージャーにづくりに励んだことがあった。そのころは、FOSTEXやテクニクスのユニットの特性から教科書をもとに数値を割り出して作ったものだが、今回はそこをちょっと省いて作りたかったので、この箱の図面はとても便利である。
さて、エンクロージャーの寸法であるが、PARC Audio社のものは奥行きが210mm。これはちょっと　iMacの隣に置くには厳しい。なので、奥行きを浅くする代わりに幅を持たせて、箱の容積をほぼ同じにしてみた。
　箱の図面は下記のようにした。

三端子レギュレータ

三端子レギュレータの特徴と使い方のメモ

　3端子レギュレータには、古くからあるいわゆる７８〇〇、７９〇〇系（今回はこちらのみ）と、ここのところ多い低飽和レギュレータ（LDO；Low Drop Output）がある。固定電圧出力の７８〇〇、７９〇〇系は各社からIC製品が出されている（例えば、TA7805、NJM7805、NJM7915、TA79015など)が、カタログを見ると基本的には同じような内部回路構成のようである。製品としては、出力電圧、電流能力、パッケージの違いで様々にある。

使い方の上での主なキーポイントは

1. 入力電圧は出力電圧より2.5[V]以上高くしておくこと（3[V]以上かな）
2. 入力端子、出力端子の近傍に高周波特性の良いコンデンサを対接地(GND)で入れること
3. 必要に応じて放熱器（ヒートシンク）を設けること

ざっとはこんなところを理解していればよいと思う。
もう少し説明すると

１については、標準出力電圧15VのIC、例えばTA7815やNJM7815などの場合は、出力電圧は規格で±4%ぐらいはあるので

なので、入力電圧は18[V]以上の必要がある。
なぜ、2.5[V]という数字が出てくるかというと、出力OUT端子から入力IN端子の等価回路が下記の図のだからである。７８〇〇系の出力はNPNトランジスタのダーリントン形式になっており、さらにその駆動にはPNPトランジスタのコレクタが接続されている。このため、INから出力OUTまでは

となり、出力Voutまでの電圧が必要になる。Vbeはそれぞれ約0.8[V]、Vsatは飽和電圧なので最低でも0.2[V]として計1.8[V]になる。R*Iであるが、データシートの等価回路からすると出力の過電流保護をこれでかけているようなので、おそらくR*I=0.8[V]ぐらいでかかるであろうから、最大出力電流時では先ほどの式の電圧合計は2.6[V]となる。

７８〇〇等価回路抜粋

先ほどは、2.5[V]と云ったけど、こう考えれば3[V]以上で使うことが安全な設計ということになる。
言い訳すれば、出力トランジスタは大きいだろうからVbeは0.8[V]より幾分か小さいだろうし、飽和電圧もがんばればもう少し小さくても動くだろう、電流制限が効き始める電圧ももう少し小さいだろう。それでも低温では？とか云われると、はやり3[V]以上でしょう、となる。一方入力電圧Vinの上限は、３との兼ね合いになるので、後述。

２については、発振止めのコンデンサC2,C3についてはICの近くである必要がある。値はいくつが妥当かということについては、メーカのカタログの値が妥当というしかない。ただし、それでも条件によっては発振する可能性があるので、その場合は変えてみることになる。
さて、入力側の大容量のコンデンサC1については、あまり書かれていることがないようなので少し考えてみたところ、下記の条件で良いのかと思う。下の図は、ダイオードブリッジで整流後に接続するとした場合を想定している。

全波整流後波形（７８〇〇入力側と想定）

ダイオードブリッジで全波整流すると、点線の波形になる。そのままだと、点線の谷の部分は、入力電圧条件を満たせない。そうなると出力電圧に影響するので、最低限入力電圧条件を満たすことが、C1の役目になる。コンデンサC１の最低限の値は、この図の場合でいうと、AC電源の半周期の時間で、想定されるレギュレータ出力のピーク電流から出力される電荷を求めて、全波整流の波形のピーク電圧からの満たすべきΔVをもとにすれば、必要な容量値が求まるだろう。これは最低なので、レギュレータ出力電圧に入力波形のリップルをできるだけ出さないためにも、入力電圧波形の凹凸減らすのにこしたことはない。

さて、最初の回路図に出力側に電解コンデンサの絵を描かなかったのだけれども、これは考えると難しいのでパス。入れる意味合いとしては、負荷の過渡応答にICだけでは追いつかないこともあるからであろう。ただし、あまり大きな容量値だと、起動時の突入電流で、ICの過電流保護回路が起動してしまうこともあることを、頭に入れておいた方がよいだろう。そのときは、起動時にばたつくかもしれない。

３は、詳しく書かれている方もあるようなので、簡単に省略。
ICの消費電力Pは、出力電流に比べてICそのものの消費電流（バイアス電流や無効電流など）は十分小さいので

入力電圧Vinと出力電圧Voutの差に出力電流Iを掛けたものになって、それは熱になるから、放熱しないとICが高温になって正常に動かなくなるということ。
ICにはデータシートにあるように熱暴走防止のためサーマルシャットダウンなどの過熱保護回路も入っているので、燃えることはまず無いけれとも、これが起動すると出力電圧を下げてしまうので、欲しい電圧が得られなくなる。傾向としては、同じ入力電圧同じ出力電流でも、出力電圧が低い場合は、ICの消費電力が大きくなるので注意が必要。18[V]入力で15[V]1[A]出力と、同じ入力電圧で3.3[V]1[A]出力になると出力電圧3.3[V]の方が５倍近い発熱になるので注意が必要ということ。

ああー、こんなに書くとは思わなかった。
簡単に使える３端子レギュレータであるけれども、細かく考えると素子の定数一つにしても奥が深い。しかしながら、結局のところ、趣味の工作なので、とりあえず使うもよし、理屈をつけて考えてもよし。所詮ICもカタログも完全ではないし、メーカもすべてを検証できている訳でもない。私としては、大事にならない程度ならトラブっても面白いし、こねくり回して使えれば良いと開き直って使ってみることが面白いのだと思う。

トロイダルトランス！

実は手持ちの稼働できる電源が貧弱で出力電流がとれない状態だったので、トロイダルの電源トランスを通販で購入。

　昔はトロイダルの電源トランスはなかなか手に入れられなくて、もっぱら積層のEIコア品のトランス（いわゆる四角いタイプ、バラすとＥとIの形の鉄板でコアができているもの）しか使ったことが無かったが、ネットの便利さ！いまは通販で購入できるのだから、すばらしい。
　EI品は鉄板を組み合わせ積層してコアをつくるので、鉄板の継ぎ目で磁力線が漏れるとかあって、自分で計測したことは無いけれども効率がやや悪いらしい。ただかつて、古いトランスでコアがはがれてくると鳴ったりしたこともあったような気はする。
　トロイダルコア品は、その名の示す通りドーナッツ状のコアに電線を巻いたものなので、EIコアのような継ぎ目が無いので磁束の漏れが無いので効率が良いらしい。
　コアの材質にもよる性能差は当然あるとは思うが、トロイダルコアというのは原理的なことからして環状に磁束が閉じ込められるところがなんともいい感じに思うので、使えるならこちらを使いたい。難点は、固定方法と、重さかな。ちなみにこの写真のものは、サイズ38x93mm、出力18V x 2回路　2.2A　で　1kg弱。基本的には下記の回路構成で使うつもり。