すっかりおサボりしてました

　半年ぶり！すっかりブログをサボってしまいました。自分でいうのもなんですが、まさに気ままですね。

　さて、この半年間ですが、工作関係をしていなかった訳ではないので、簡単メモっておきますと、

1. PCB基板のレイアウトとWeb発注
2. USBオーディオ付録の収集
3. ワンセグチューナドングルでSDR

などが主なところです。

　１のPCB基板ですが、EAGLEのフリー版を使ってレイアウトし、初めて格安中国メーカFusion PCBに発注しました。とにかく安い（結局のところ、早めに欲しかったので送料の方が高くなってしまいましたが....)。出来は、個人で実験する分には十分なレベルでした。EAGLEの他に、KiCADも使ってみました。フリーのKiCADも結構よく出来ているので今後はそれがメインと思ってます。基板の内容はちょっと言えないのであしからず。

　２はStereo誌やDigiFi誌の付録です。ノイズなどは分かりやすいのですが、Web諸先輩方のようにまでは聞いていないので、これからですね。環境もあるし、ソースや電源、Macの兼ね合いもあるので、オーディオの深さはかなりありそうです。あるオーディオの展示会で潮晴男氏が、耳だけではなく体で聞いている、といのが印象的な言葉でした。自身の耳が老化していくことに対する慰めかもしれませんが、前向きになれますね。

DigiFi誌付録

　

３は最近のネタです。世間的な流行はしばらく前からのようですが、始めたらトラジンスタ技術誌でも掲載され、一巡遅れでやってる感じです。これも格安中華チューナのお陰ですから、世の中の進歩は恐ろしいです。アンテナやサーバでちょっと工作してみようと思ってます。

ワンセグRX DVB-T+DAB+FM R820T

　電子工作系は以前にも増してやろうと思えばやれてしまう世の中になってきました。造形の方も3Dプリンタも流行ってきました。なんだか、マスプロダクションから、ニッチというかナローやローカルというかパーソナルというか、あるいはロングテール狙いというか、そんな事が個人でも出来やすい方向に来ている感じがします。

　

　秋も深まり寒くなってきて、庭関係もあまり手がかからない季節になってくるので、ぼちぼちと気が向いたら、工作ネタ系で書いてみようと思ってます。

Mac版EAGLEを使ってみる その１

TA2020-020も入手できたので、ちょっと、基板でも描いてみよう！と、思い立って、Mac版のEAGLEを使ってみることにしました。

PCBレイアウトソフト

EAGLEとは有名なプリント基板向けのCADソフトでCadsoft Computer社製である。Light Editionは無料で100mm×80mmの２層、非商用で使用できます。ネットで仕入れた知識によると、このソフトの優れているところは、無料であっても基板のサイズと２層であることの制限で、それを除けば、商用版と同じ機能が使用できるるところ。難点は、ライブラリに日本製の部品が乏しいこと。
　機能が便利ならばということで、とりあえずやってみよう！
インストールはVersion 6.4.0 for Mac OS X。何の問題も無く完了。
さて、順番としては、プロジェクトを作って、回路図を作ってから、基板のレイアウトを作るになります。
　ただし、その前に、TA2020-020パーツがないのでライブラリを作成します。

　インストールしたEAGLEのパーツライブラリにはTripathらしきライブラリ

 があったので、中をのぞいて見たところ、登録されて入たのはTA2022だけでした。TA2022はTA2020とはパッケージは同じだが、機能やピン配置が違うので、そのままだと都合が悪い。そこで、これを流用してTA2020のライブラリを作ってみます。
　EAGLEを立ち上げ、FileのOpenのLibraryとして、先ほどのtripath.lbrを開きます。その後、FileのSave as...で、別な名前にして保存することで内容をコピーしたライブラリを作ります。今回はTA2020.lbrとしました。
　TA2020-020とTA2022のデータシートを眺めながら、違う部分を修正します。

　まず、Pakageはそのまま使用。Symbolでは新しくNewでTA2020をつくり、TA2022からSymbolの内容をコピーしてペーストで貼付けます。その後、SymbolのpinのPropertiesから端子名やDirectionの種類を修正していきます。必要に応じて場所の変更も行います。とりあえず、TA2020のデータシート通りに置いてみました。必要かどうか判らないですが、NCピンも追加して書きました。
　TA2020のパーツライブラリは完成。問題が見つかったら、ライブラリをまた修正することにしましょう。
　ライブラリはどこに置いても良いみたいですが、今回はDocuments（書類）にeagleフォルダにlibraryフォルダを作っておいて、そこに入れることにしました。

　こうなると他の部品も欲しくなるので、オペアンプライブラリも編集してつくってみることにします。

TA2020-020、思わずポチッと！

　ここのところ、ブログに書いていたようにLepai LP-2020A+で楽しませてもらっていました。そのこともあって、何気にAmazonを見ていたら、

Tripath TA2020-020 made in USA　¥550-

が出ているではないですか。550円！本物？

思わずポチッとしてしまいました。

早速、届いたのがこれです。

 中身はビニール袋のまわりに緩衝材だけ。緩衝材は帯電防止のようですが、ビニール袋は透明です。透明な帯電防止袋もなくはないらしいですが、どうなのか...

TA2020-020の裏面の放熱板はメッキしてない（しなおしていないのかな）ようなので、こんな感じです。ちゃんと動いて放熱が出来れば問題はないでしょう。

リードも最近見なくなった、いかにもハンダに浸けました的なものです。

これを動かして確かめたいのですが、さすがにLepai LP-2020A+で取り替える訳にはいかないし、どうしたものか。足は千鳥足なのでユニバーサル基板にも刺さりません。いよいよ基板を造る必要（理由）が出てきましたね。

というわけで、おすすめはしませんが、興味のある方はAmazonでご確認ください。

Lepai LP-2020A+ その8 オペアンプの交換

 Lepai LP-2020A+ オペアンプの交換！

いよいよオペアンプ（OPAMP）の交換です。私はTONEを使わずDIRECTモードしか使わないので、２つあるオペアンプのうち、まずメインボリュームの4558とマークされているオペアンプの交換を目的とします。

RCA端子からの受けとメインボリュームに関わるのは上のオペアンプ

面実装オペアンプの交換方法

面実装なので、ちょっとテクニックが必要ですが、外したオペアンプを再利用する気がないなら簡単な方法を。ICのリード（足）を先端が細いニッパで切ってボディーを取ってから、基板に残った足をハンダごてで取れば簡単です。
　再利用するつもりの場合、私はこうしてます。
　まず最初に、ハンダの吸取線でICの足についているハンダを出来るだけ残さずきれいに吸い取ります。ポイントは、基板のランドを十分暖めて、吸い取りきれるまで我慢することです。はじめにICの足それぞれにコテを順番に当てて一度ハンダを溶かして暖めてから、吸取線とコテを当ててハンダを吸い取ります。ICのリードの足がくっきりと見え、基板のランドにもハンダの残りが見られないくらいに出来たら、ピンセットまたは針の出番です。一本のICの足をピンセットで持ち上げるような軽くテンションをかけておいたまま、ICの足にちょっだけハンダゴテで熱を加えます。うまく行けば、パキッと音がすることもありますが、ICの足を浮かせることができます。ハンダがきれいに取れていれば極わずかに持ち上げれば基板から離せます。これを各リードで繰り返して、２回路入りオペアンプなら８本の足に繰り返せば、ICが外せます。あまり過熱しすぎるとランドまで痛めてしまいますので注意が必要です。

オペアンプを外した状態（電解コンデンサも外し中）

外してしまったら、新しいICを搭載します。今回はJRCのMUSES 8920、ブラボー！

 　MUSES 8920 Eを実装したのですが、真上からだマークが写りませんね。見えるように斜めから撮ると

MUSES8920E搭載！

うーん、よしよし満足満足。良く撮れました。後ろの100uFコンデンサを代えるの忘れてましたね。オペアンプの電源-GND間のコンデンサです。この後、手前のと同じ東信工業の低インピーダンス100uFに代えました。
　TONEの方のオペアンプには、TONEモードでもDIRECTモードでも信号は伝わっているので動いています。その影響も考慮してそちらも外しました。TONEは使わないので外したままです。

改造のまとめ

一連の改造後はこんな状態になりました。行った結果がこの写真です。

ここまでの改造後 Lepai LP-2020A+ 

• Lepai LP-2020A+手に入れました
• Lepai LP-2020A+ その2　怪しい部品有り
• Lepai LP-2020A+ その3　改善したい項目
• Lepai LP-2020A+ その4　スピーカのポップ音対策
• Lepai LP-2020A+ その5　インダクタとコンデンサの交換
• Lepai LP-2020A+ その6　スピーカ出力リレーの交換
• Lepai LP-2020A+ その7　出力オフセット調整の実験

実験だけのもありますが、ひとまずこれでいったん終了とします。出力フィルタのコンデンサ代えてない....5V系のコンデンサも.....

オペアンプ MUSES 8920 E 交換後

Lepai LP-2020A+の音は、最初に書いたように立ち上がりがクッキリと切れがあり、ダイナミックな元気のよい音に聞こえます。ただ、私には高音は音が若干こもり、長時間聞いていると疲れます。また、低音の大きな音は出ているのですが、音が重なると弱くなるように聞こえてました。今回の一連の各種交換によって、１枚ベールの取れて、奥行きまで含めて、より立体的になったように思います。低音も踏ん張れて、それぞれの存在がよりリアルになったような、そんな音に変わったように感じます。まだ、ローパスフィルタ（LPF）のコンデンサは放置してありますし、出来れば基板のパターンも変えたいところがいくつかあって気になってますし。本当はこんな実力じゃないだろう.....。
　まあ、プラシーボ効果もありますし、聞いている環境の問題もありますから、あくまで個人の意見と思ってください。それでも、今は満足できています。
　思ったように改造すること自体で十分楽しい。それが一番なんですけどね。壊れても自己責任ですから。さて、手を入れたついでなので、さらにやれるところはやってみたいですね。そのうち、AB級アナログアンプを組んでそれとも比べてみたいと思ってます。
　

Lepai LP-2020A+ その7 出力オフセット調整の実験

　Lepai LP-2020A+の改造引き続きです。今回はスピーカ出力のDCオフセットの調整回路です。最初に書いておきますが、今回は調整の実験だけです。
　私の購入したLP-2020A+は、スピーカ出力端子にそれなりのDCオフセット電圧が出ています。無音時でスピーカ出力端子を実際に測定してみると、
　　Rch：無負荷時　71.3mV　
　　Lch：無負荷時　-88.5mV　
となっていました。スピーカ接続時でもこの値とは数mV程度の差しかありませんでした。
　TA2020-20のデータシートのスペックには
　　VOFFSET：50mVtyp、150mVmax
とありますので、TA2020-020のデータシートの測定条件と同じではないですが、規格内ではあります。それでも、私のスピーカはRe=5.0Ωなので、70mVあると14mAのDC電流が平均的に流れることになるので、出来れば小さくしたいところです。

　そこで、どうするか考えてました。
　TA2020-020のデータシートのAPPLICATION / TEST CIRCUITの回路を見てみると、TA2020は反転入力アンプの端子が10ピン、出力が9ピンとなっていてます。

TA2020-20データシート抜粋

CI含めてRI、RFと内蔵アンプで構成される反転増幅回路によって、基準の14ピンとの差電圧が9ピンに発生し、それに比例した出力電圧がスピーカ出力（ローパスフィルター後）に出てきている構成のようです。入力が反転アンプなので、利得（gain）の式にマイナスの符号がついています。これを見ると、TA2020自体には出力オフセットを調整できるような機能は含まれていないようです。

　DCオフセット電圧とは、回路内の何らかの誤差等が出力にDCとして出ていることなので、入力側でそれを打ち消す信号を入れれば出力のDCオフセット電圧を打ち消すことが出来ます。

出力のローパスフィルター後のスピーカ端子間の電圧から、オペアンプ等を使って回路を組めば自動で調整することも出来なくはないと思われますが、音の信号の経路に余計な回路をぶら下げるのはいろんな影響が出ることもあり好きでもないし、なんといっても面倒です。なんとか、簡単に考えてみます。

　先ほどのAPPLICATION / TEST CIRCUITを見て考えると、結局のところ、左右それぞれの信号入力部の10ピン、および、13ピンのDC電圧を14ピンの電圧に対してわずかに差電圧発生させてオフセット電圧を減らすしかないだろうと考えました。この電圧を微調整する方法として簡単なのは、外部抵抗RIのどちらかの端子へ電流の抜き差しをする方法です。10ピン側の場合、10ピンから電流を引き出すと、内部のアンプによる10ピンと14ピンが同じ電圧になろうとする作用により、抵抗RFにその電流を補うよう9ピンの端子電圧が上がります。この動きを使って、微調整してオフセット電圧をキャンセルしてみます。

　2ピンの5V電源から可変抵抗で分圧し、その電圧によって10ピンおよび13ピンから高抵抗で電流を抜き差しして、DCオフセットを調整してみました。具体的には次のような回路を接続し、半固定抵抗を調整します。

オフセット電圧調整回路（実験）

オフセット調整実験回路

実験の結果、

　　Rch：無負荷時　 71.3mV　→　0.4mV　（参考：10ピン端子電圧2.514V）
　　Lch：無負荷時　-88.5mV　→　0.2mV　（参考：13ピン端子電圧2.516V）

に低減できました。
　
　実験でオフセット電圧が低減できるのは確認できましたが、課題問題点が２つあります。

1.信号線へノイズが乗る可能性。
　実験の状態で10ピンに接続して電流を引くとハム音がスピーカから聞こえてしまいます。RIとCIの接続点からであればハム音は聞こえません。実験は配線の引き回しが長いこともある影響も大きいようです。

2.物理的に入れるいい場所がない。
　基板の裏面に入れようかとしましたが、半固定抵抗の厚みがケースに当たって入りません。部品面に持って来ると配線が長くなりそうです。

　ハム音を含めたノイズのこともあるので、もう少し考えてみて、詰め込むかどうするか決めたいと思います。

Lepai LP-2020A+ その6 スピーカ出力リレーの交換

　Lepai LP-2020A+　スピーカのリレー交換

私が手に入れたLepai LP-2020A+の出力スピーカへのリレーは無理矢理設置された見栄えの悪いものでした。二回路のリレーを搭載する予定だったのに、そのリレーが手に入らなかったのか、それとも使い切ったのか。リレー1個の場所に２個詰め込まれています。そのお陰で、出力のローパスフィルタのコンデンサも斜めに刺さっています。よって、交換してしまうことにしました。

だいぶ無理して入れた黄色のリレーを取り替えます。

リレーの取り外し

LP-2020A+基板のパターンは６本足の２回路A接点のリレーになっているのですが、パターンに合うものが見つけられませんでした。そこで今回は２回路A接点のOMRON G6B-2214Pを使うことにします。ただし、LP-2020A+基板パターンとG6B-2214Pのピン配置が合わないので変換基板に載せて実装することにしました。
　まずは、今のリレーを取り外します。外したリレーがこれです。

一応ガラエポの両面基板で変換してあります。いくらなんでも最初からこれで搭載するつもりだったってことはないでしょう。本来の部品が品切れになったのでしょうか。

変換基板付きリレーの作成

 　搭載するためのパーツは以下の３種で作ります。ヘッダーピン、ユニバーサル基板から切り出した基板、OMRON G6B-2214Pです。基板はスルーホールのものを使いました。

これらを組み合わせます。ピン配置が違うので下の図のようにスズメッキ線で細工しています。

G6B-2214P　変換配線図

LP-2020A+基板のパターンピッチとユニバーサル基板のピッチがズレているとことがあるので、下の写真の右端の２本の足はスズメッキ線で付けてパターンに合うように少し曲げています。そういう訳でヘッダーピンは４本分で足りました。

変換基板付きリレー完成

変換基板付きリレーの実装

　これを実装するとこのようになります。だいぶすっきりしました。これでコンデンサを曲げて付けなくても良いですね。

OMRON　G6B-2214P搭載LP-2020A+

リレー交換で新たな問題発生！ポップ音増大！

OMRON G6B-2214Pにしたところ、ONした時のポップ音が前より大きくなってしまいました。おかしい！と思って動作を観察すると、リレーがオンする間での時間が以前に比べて約1/3にくらいに短縮されています。どうやら、回路が安定する前にスピーカへのリレーがオンしてしまったので、ポップ音が前より大きくなってしまったようです。リレーがオンし時間が経った後のスピーが出力のDC電圧（オフセット電圧）は交換以前と同じになっていることを確認しました。ONするまでの時間が短くなったので、スピーカ出力が暴れているときにスピーカが接続されているのが原因のようです。また、回路のあちらこちらのコンデンサを交換した際に容量を大きくしたりもしているので、全体的に安定するまで時間がかかるようになっていることも要因です。
　リレーがONする時間が早くなったのは次のように考えられます。従来の搭載されていたリレーはHK4100F-DC12SH1Cと思われるもので、この２個のリレーのコイルは並列に接続されていました。今回の交換で、単純に考えると従来はコイル二つ分の動作電流から、OMRON G6B-2214Pのコイル一つの動作電流に。だから、G6B-2214Pの方が少ない電流でオンしてしまうので、オンまでの時間が早くなってしまったと考えられます。

リレーONまでの遅延時間を稼ぐ方法

リレーを駆動する回路は、Lepai LP-2020A+ その4　スピーカのポップ音対策にもかいたように電源線に接続してる抵抗分圧回路から充電される220uFのコンデンサでも時間が決まるので、簡単なのはコンデンサの容量を大きくすることになります。とりあえず、470uFにすることも考えましたが、手持ちがなかったのでこの案は不採用。そこで、充電する抵抗値を高くすることにしました。
　元々は33kΩでしたが、今の状態は30kΩです。ここから値を変えてONまでの時間を計ってみました。抵抗値をあまり高くすると、リレーを駆動する回路が動作しなくなる可能性がありますので、+15kΩまでとしました。

抵抗値	ONまでの時間
30kΩ	1.5秒
+5.1kΩ	1.7秒
+10kΩ	2.4秒
+15kΩ	4.3秒

　実際のところ、この4.3秒でもまだスピーカ出力は安定してはいないようです。ですが、まあ、ポップ音は「ポツッ」程度にでスピーカが我慢できそうなので、この+15kΩで計45kΩとしました。
　リレーのON時間のことまで考えて他の部品交換をしてませんでしたので致し方ないですね。

　次はいよいよオペアンプの交換です。

Lepai LP-2020A+ その5 インダクタとコンデンサの交換

　Lepai LP-2020A+　インダクタとコンデンサの変更

　前に課題を挙げた時にインダクタについて書き忘れたのですが、課題の
5.信号系統のコンデンサとインダクタが適切ではないように思う。
7.電源系のコンデンサとインダクタが適切ではないように思う。
　が今回の対象部分です。

　まず、

5.信号系統のコンデンサとインダクタについて

基板を眺めていくと、直接信号の通るRCA端子からボリュームまでの間のDCカットのセラミックチップコンデンサ、TA2020-020の入力の2.2uF電解コンデンサ、スピーカへの出力にあるフィルター回路の10uHインダクタは代えることにしました。ダイレクトでしか使わないので他はそのままとしました。
　コンデンサは手持ちで間に合わせたのですが、考えとしては、日本製（信頼性があるから）でオーディオに向いたものに代えました。RCA端子からの受けのコンデンサは無極性MUSE10uF/25V、TA2020-020の入力の電解コンデンサも同じ無極性MUSE10uF/25Vです。有極性のコンデンサでもかまわないのですが、RCAからの受けはRCA側のDCバイアス電圧が不明確なことがあるので無極性コンデンサが安全です。

RCA端子からの入力部コンデンサ置き換え

TA2020-020の入力コンデンサに有極性を使うには注意が必要です。元のセットではメーカが判らない無極性の2.2uFが使われているのですが、基板には有極性コンデンサのシルクパターンが書かれていて、TA2020側が正極（プラス）反対側が負極（マイナス）とあります。しかし、この極性は間違っています。このセットの回路構成なら、TA2020側のDC電圧は約2.5V、反対側はオペアンプなので電源電圧約12Vの1/2の約6Vになります。なので、TA2020側が負極でなければなりません。有極性コンデンサで交換される方はご確認ください。コンデンサの極性を逆につけてしまうとリークして劣化・破壊や、回路構成のために出力に巨大なDC電圧が発生してスピーカを壊すかもしれません。たぶん、回路の前後の状態を考えずにTA2020-020のデータシートをそのままコピーしてシルクも書いたのでしょうね。

　インダクタはTA2020のスピーカへの４つの出力のインダクタです。緑色でコーティングされているインダクタが付いていましたが性能が判らないので、電流が大きくて周波数特性がTA2020の出力スイッチング周波数より十分高い千石電商で手に入れた太陽誘電の10uH3.6AmaxのLHLC10NB-100Kにしました。

　続いて、

7.電源系のコンデンサとインダクタについて

　外部のレギュレータからの受けにある小型トロイダルのインダクタと3300uF/16V電解コンデンサです。インダクタは貧弱そうだったので、場所に入る大きさで電流容量とインダクタ値が大きいものと考えたのですが、定格電流5Aは外形サイズが大きくちょっと無理そうだったので3AのNEC SN-10-500にしました。3300uFは東信工業の低ESR品に代えました。

　TA2020周りでは、電源とGND間の470uFを東信工業の低インピーダンスのUTWRZ1000uFにしましたが、高周波数特性の不安を補うため高周波特性の良いタンタルコンデンサ10uFを並列にしました。こちらは裏面にハンダ付けです。TA2020の11ピンのコンデンサも東信工業のUTWRZへ変更です。

　各オペアンプの正転入力端子の基準電圧に付いている電解コンデンサも東信工業のUTWRZ100uFへ変更しました。上のコンデンサも同じですが、左右のチャンネルの基準電圧を抵抗分圧した同じところから使用しているので、左右のセパレーションを確保するために、ここは出来るだけインピーダンスを低くしたいところです。いずれも正転端子に接続なので基本的にはあまり電流の抜き差しはないはずなですが、オペアンプがバイポーラ素子入力だと極若干は電流が振れるので、配慮しました。

　ほかにも、ほとんどの搭載の電解コンデンサのメーカがよく判らないものだったので、信頼性に不安があるからいくつか代えました。

Lepai LP-2020A+ 基板配置図　置き換え前

Lepai LP-2020A+コンデンサ/インダクタ置き換え部（青矢印）

　基板のパターンと回路を考えてみると、もう少しTA2020の電源-GND間のコンデンサは補強したいところです。TA2020はD級のスイッチング動作（100k-1MHzとある）なので、電源とGNDの高周波と大電流の応答特性次第で音が変わるでしょう。アナログアンプとはこの辺りの動作原理が違うので、考え方も変える必要がありますね。

Lepai LP-2020A+ その4 スピーカのポップ音対策

　Lepai LP-2020A+の改造第一弾。まずボリューム周りから。

前回の課題から

1.電源スイッチON／OFFのポップ音（ボツ音）

この LP-2020A+の構成では、電源スイッチがON時は回路でディレイで発生させ3秒ぐらい時間が経ってからスピーカ出力のリレーがONするようになっています。ON時は工夫されていが、これでもボツ音が出るのは出力のDCオフセットのためと思われます。
　OFFの時は特にシーケンスもないため、各コンデンサの放電具合で回路状態が変動して大きな音が出ると考えられます。
　リレーの駆動回路を眺めながら考えたのですが、回路を大きく付け加えるのも面倒なので、スイッチ付きボリュームのスイッチでリレー回路をON/OFF出来るようにすることにします。
　

3.ボリュームの小音量時のアンバランス

２連のメインボリュームの値を測ってみると左右バランスがズレているため小音量時の音も左右バランスが崩れてしまっています。特に音量が少ない時に左からは音が出てません。実際のこのブロックは下記の図のような使い方になってます。

メインボリューム付近の概略ブロック図
※IN左側にもインピーダンスが存在する。

上の1と3の問題と合わせて、ボリュームも交換することにしました。

具体的改修方法

ボリュームはマルツパーツ館のRD925S-QA1-A203を、合わせてボリュームのつまみ25X15JXS-7にしました。
　このボリュームの交換は、元々のボリュームと形が違うので工夫と多少の工作力が必要です。今回はボリュームにスズメッキ線で脚を付け足して成形してから高さを合わせて実装しました。

ボリューム交換前

ボリューム交換後

　スイッチの配線と合わせて、後ろから見るとこのようにしました。抵抗とリード線はポップ音対策です。

　後回しになってしまいましたが、ポップ音の対策方法について説明します。

　

　ざっくり元の回路を説明すると、POWERスイッチにより印加される電源線に接続してる抵抗分圧回路から充電される220uFのコンデンサがあります。POWERスイッチがオンして、このコンデンサが充電していき、充電電圧が約1.3Vぐらいになると、ベースが接続されダーリントン回路のトランジスタがオンしてリレーのコイル電流を引いてリレーがオンする構成です。POWERスイッチがオフになるときには、220uFから主に抵抗を介して放電していきダーリントンのトランジスタがオフすればリレーが切れます。POWERスイッチがオフした時のこのリレーの切れが遅いので、死に際のアンプの暴れ具合がスピーカに出力されてしまい、ポップ音（ボツ音）になっていると思われます。

　このような原因と思われるので、アンプの死に際の暴れる状態がスピーカに出ないように改修します。アンプを止める時に切るためのシーケンスをマニュアル動作でワンステップを追加することにしました。

　スイッチ付きボリュームを使って、POWERスイッチを切る前に、ボリュームを絞ってオフまで回すようにしてスピーカを先に切ってしまうステップを入れて、その後でPOWERスイッチを切るようにします。逆に入れる時はPOWERスイッチをオンしてから、ボリュームを回して、スイッチをオンしてから、音量を上げるようにします。このように考えて、ボリュームのスイッチを使えるように回路に組み込みます。

　元の回路は先に説明したようになっているので、基板上のR5の33kのチップ抵抗を外して、ボリュームのスイッチに同じ値の抵抗をシリーズに入れて、POWERスイッチで入る電源線とR5のランドにそれぞれ接続します。

R5付近およびPOWERスイッチ後部配線

スイッチ回路概要
※実際には33kはスイッチの前後に分割してます

図の黄色とピンクっぽい線がボリュームにスイッチからの線です。黄色線がR5ランドのダーリントントランジスタ回路のベースに接続される側です。

　この構成にすることで、POWERスイッチがオンして、ボリュームのスイッチがオンしたら、上記の回路の抵抗分圧回路に電圧が加わり、リレーがオンします。切る時は、ボリュームを絞ってスイッチをオフにすれば、上記のコンデンサは放電してリレーがオフして、スピーカがアンプ出力から切り離されますので、切る時のポップ音は大きく低減できます。ボリュームのスイッチが切れてからリレーが切れるまでの時間は元と変わらないのですが、POWERスイッチを切るまでの時間は稼げて、先にスピーカ出力が切れるので、ポップ音は大きく低減できました。

　この改修で、スピーカのポップ音は低減できました。これ以上にポップ音を下げるにはスピーカ出力端子のDCオフセットを減らすしかないと考えています。回路的な変更は最小で、使ったボリュームの実装に工夫が必要ですがボリュームもなんとか高さも巧く合わせられました。ボリュームの軸とつまみ（アルミの削りだし）がフローティングのままなのがちょっと気がかりです。ノイズが乗るようならGND接続の対策を考えましょう。

Lepai LP-2020A+ その3 改善したい項目

　世間の皆様に比べて周回遅れのLepai LP-2020A+への今更な個人的盛り上がり。気ままな趣味なので、その程度とお考えの上、ご興味のある方はお読みください。
　このアンプ、実際に動かしてみてと蓋を開けてみてのいくつかの課題点を今日は書いてみます。当面の私の使い方として、Macにつないでダイレクト（TREBLEやBASSは使わない）で外部スピーカへ音を出します。また、あくまで対象は私が購入して入手したものについてですので、その点はご承知おきください。
　

Lepai LP-2020A+の個人的な課題

動作させての課題点

1.電源スイッチのON／OFF時にスピーカへのポップ音（ボツ音）が出る。

ON時もそこそこ、OFF時の音は大きい。

2.スピーカ出力にDCオフセット電圧が発生している。

Rch：無負荷時71.3mV　スピーカ負荷時69.6mV
　Lch：無負荷時-89.2mV　スピーカ負荷時-87.7mV
　公称インピーダンス6Ωのスピーカにはちょっと大きいと思う。

3.ボリュームで音量を絞った時に左チャネルの音が出ない、あるいは小さい。

　絞って聞くと結構気になる。音量を上げれば気にならないですが。

蓋を開けての課題点

4.スピーカ出力のリレーが無理矢理。

　前々回載せた通りで、無理に入れた感じ。

5.信号系統のコンデンサが適切ではないように思う。

　音質改良ではまず課題になるところ。普通の電解コンデンサだったり、あるいは、セラミックコンデンサだったり。

6.オペアンプが怪しい。

　こちらは前回書いた通り。やはり怪しい....

7.電源系のコンデンサが適切ではないように思う。

　特性の何を重視するかや、値そのものであったり、組み合わせであったり

　まずは、こんなところでしょうか。この他にも部品がちゃちなところもありますが、この課題が改善・改造点ですね。

　次回からは、いよいよ手を入れていこうと思います。

Lepai LP-2020A+ その2 怪しい部品有り

　先日手に入れたLepai LP-2020A+、前回の記事ではD級アンプと書きましたが、アンプICのTA2020-020のデータシートにはClass-Tとあって、それはTripath社の商標らしい。動作はD級で合っているみたい。
　さて、前回、搭載されているオペアンプはJRCの4558のDMPパッケージ品と書きましたが、誤ってたので訂正。オペアンプのパッケージはDMPではなくEMPが正しいです。EMPはプラスチックボディの幅がDMPより小さい。間違ってしまい申し訳ないです。
　そんな間違いしたオペアンプを眺めながら、おかしいことに気がつきました。それはオペアンプのパッケージに印字されている文字。

JRC 4558D ?

　上から4558D JRC YD1118と3段で書いてあるのだが、印字全体がやたら細く、JRCのロゴも同じ細さ。あいにくとJRCのEMPパッケージ品の手持ちが無いので定かではないがどうも怪しい。何となく気になって、新日本無線のサイトのパッケージ標準マーク仕様を見てみたら、EMPにも、DMPにもSOPにも、8ピン製品にはJRCが真ん中の配列は存在していない。これは怪しい、きわめて怪しい！かの国ではICでも偽ブランド品はあるらしいと聞いたことがあるが、もしかしてこれかも。ただし、きわめて真っ黒に近いと思うがJRCに確認した訳ではないので断言はできないですね。
　改造の際には自分のものだから、このオペアンプは交換のすることにしようと思う。
　次回からは改造に関することを書いてみたい。
　

Lepai LP-2020A+手に入れました

　あまりにも気まますぎてすみません。期待されている訳でもないのですが、本当に空いてしまいました。趣味を変えた訳でもないですが、書くようなこと（書いても良いようなこと）が出来なかったので、すっかりサボっていました。

　さて、アンプ造るとかいってましたが、構想だけで進んでいませんでしたが、ネットを見ていて、Lepai のLP-2020A+を見つけました。D級だけどコストの割には音が良いらしい。
　Amazonで調べると2000円ちょっとだったので、物は試しと思って購入しました。

Lepai LP-2020A+

　なるほど、軽い割には元気よく鳴るD級アンプ。音の立ち上がりにはビシッと反応して元気がいいが、低音がこもって高音は若干シャリシャリのドンシャリ的に私には聞こえました。
　さてさて、中はどんな様子かと見ると

　電源は外部のACアダプター12Vからなので、中身はTA-2020-20の回路と、RCAからの受けにオペアンプ回路、トーンコントロールのTREBLEとBASSの回路、それとスピーカ出力にリレーとその回路のようです。

　ぱっと見ですが、結構ムリムリなのがスピーカ出力のリレー。基板からすると接点構成2aの小型リレーの予定だったようだけれども、物がなくなったのかHK4100F-DC12V-SHGという接点構成1aを２個積みした変換基板を実装してました。このため、TA-2020-20出力のフィルタのコンデンサが斜めに実装しないと入らないような状態です。ちなみに、RCAからの受けはJRCの4558でしたが、面実装のDMPパッケージ。電解コンデンサ等ももちろん日本メーカ産ではありません。

　改造どころが結構ありそうです。回路を追いながら改造アイデアを考える楽しみが出来ました。

ヘッドホンアンプを造ってみた その２

今回のヘッドホン回路で「思い」的なところは、出力トランジスタのベース端子とオペンプの出力端子を接続する大容量コンデンサの設置（図の赤丸）部分。

上の図の回路のままでも、いわゆるダイヤモンドバッファ回路でも同じなのだけれども、オペアンプから出力トランジスタまでをDC直結の回路構成のため、なんとなくオペアンプの出力部の動作と反対になっていることが気になっていた。
　過渡的にオペアンプ（OP1）の出力電圧が高くなると、Vcc-Vo間の電圧は小さくなり、抵抗Rに流れる電流は減る。減った電流の中から、トランジスタT2のベース電流となって出力電圧Voutが出力される。

気に入らないのはこの部分。本来は、出力電圧Voutが高いときは、出力電流の大きくなるのだから、このバイアス回路の電流も十分に増やしておきたい。しかしながら、実際は出力電圧が高いときにはバイアス電流は細っていて、その細った電流で大きな電流が必要となった出力トランジスタを駆動する。
　回路を単純化して、その中でうまく動かしているのだから、それは致し方ないことではあるけれども、簡単にもう少し改善できないだろうか？
　ということで、今回のコンデンサ追加の回路になったわけである。

思いとしては、オペアンプの出力VoとトランジスタT2のベースがコンデンサで接続されたので、Voが上がると、Voの出力端からコンデンサを介してトランジスタT2のベースに電荷が注入される形になる。前の回路よりは、オペアンプが出力トランジスタを駆動している感は出ていると思う。
　ブートストラップと云う回路なんだけど、この方式であれば、過渡的にはトランジスタのベース電圧をVcc以上に持ち上げることもできる。これはこれで、いろいろ問題は出るだろうけど。
　それに、コンデンサの無い以前の回路でも、ダイオードは導通しているので交流的には短絡しているから、最終的に電気的には同じ動作ではあるのだけれどもね。　
　ただ、自分としては、気分的に「こうしてみたい！」というのが今回の回路構成でした。

ヘッドホンアンプを造ってみた

さて、前回から時間が経ってしまった。気候が良くなって、花粉も減った（？）こともあって、庭仕事に掛っきり。そのまま連休に突入！天気のいいうちに...というわけで、アンプ系が全く進まない。そのくせ、やってみたいことの材料の仕入れだけするものだから、ちゃんと計画たてないといけないか、と自己反省。

なんとか眠気を払って、iMacに接続するヘッドホンアンプを造ってみた。いつもようにケースには入れず裸状態。

ヘッドホンアンプ写真　結構無理やりなつくり...

とりあえず回路はこんな感じ。

ヘッドホンアンプ回路図

回路図にあるオペアンプにmc1458とあるが、実際はNJM2114である。電源間のコンデンサは図上では省略。
説明すると、オペンプを用いた電圧利得0dBの電流バッファ。オペアンプ出力から最終出力段までのもって行き方は、あまり見ない形かもしれないが、

トランジスタ回路部　左右の回路は等価

図に示すように左の回路は、トランジスタをダイオード接続したので、比較的良く用いられる右の回路と等価である。左の回路のメリットは、出力段と同じ種類のトランジスタで構成できるので、Vbeや温度特性などがバラつかない。また、上下対照の構成にすれば、カレントミラー回路構成でもあるので、バイアス電流の設定などもやりやすい。安定して造れるところかな。出力の330uFはいずれ省くつもり。
トランジスタは2SC1815GRと2SA1015GR。電源の±12VはAC電源から整流しシリーズレギュレータで生成したものを接続する。
オペアンプの出力段に接続されている100uFについては、思いの部分なので後ほど説明してみたい。
 半月前の配置しただけのアンプの写真は、まだそのまま寝ています....（これでいくつ宿題を溜め込んでいるやら）

なぜ、ヘッドホンアンプで音が変わるのか？

　まだ、花粉症から逃れられない今日この頃。屋外は・・・、と思いながらも、今年のグリーンカーテンの植物は何にしようかと、自転車でホームセンターをはしごして。。。道すがら、公園のソメイヨシノも、ここいらではほぼ散ってしまったなあ。北はこれから桜のところもあるだろうから、今のうちに菜の花に背景も変えようか、とか。背景をまた替えてみました。埼玉飯能の巾着田です。

　そんなこんなで、なかなかヘッドホンアンプの作業が進まない。

　手は動かせていない代わりに、それとなく考えてみた。

なぜ、ヘッドホンアンプで音が良くなる、悪くなる、となるのか？

　ここでいうヘッドホンアンプとは、もともとあるヘッドホン出力に接続して使用するヘッドホンアンプ（構成図２）である。

構成図１

構成図２

　一般的には、信号の伝送路に何かを追加すると雑音や歪、クロストークなどは悪化する（特別な処理をしない限り）。この前提で考えると、ヘッドホン出力とヘッドホンの間に「ヘッドホンアンプ」を入れることに、良いことは無い。仮にヘッドホンアンプが理想的にできたとしても、ヘッドホンアンプの入力を出力に正確に転写するので、雑音や歪、クロストークなどは悪化しないだけであって良くなることは無い。

　でも、これでは現実と合わない。さて、このどこが違うのか？

　「入力」−「ヘッドホン出力」−「ヘッドホン」−「耳」の繋がりは、それぞれが独立した性能で構成されたものではない、ということであろう。前に述べたのは、それぞれが独立して相互干渉の無い前提だった。だけれど、実際には、接続された各構成要素それぞれが相互に性能に対して影響を与えている、と考える。だから、ヘッドホン出力にヘッドホンを直接接続することで相互に生じる悪影響に対して、ヘッドホンアンプを挿入することで低減する。そうであれば、ヘッドホンアンプを入れることによる悪影響の低減具合と、悪化具合の程度によって、音質が向上したように聞こえたり、あるいは、悪化したように聞こえたりする、と解釈できる。

　一応エンジニアなので、理屈をこねくり回すとこんな感じかな。

　結局は造りたいのかどうか！なんだけれどね。造るにしても何か方向性を出してみたいわけで、こんなところから、考えてみるわけだ。
　ただ、休みの日に考えこむのは疲れるので、また気が向いたときにこの続きを書いてみよう。

今週も野外で週末終了

今週も結局なんだかんだで外のことが多くて、それで終了。ヘッドホンアンプはユニバーサル基板に部品を並べて配置を考えただけで、他には進まず....。

これだけに雨の土曜日を費やすとは、なんだか情けない。何か落ち着かなかったからなあ...

　日曜の今日、外はいよいよ桜満開で花盛り！
　我が家の狭い庭でも、白の芝桜も咲き、ジューンベリーもあっという間に満開。

いろいろ咲き出すと、虫対策とか、鳥対策とか、そんなこともあって、落ち着かないんだよね。
　
　　週末は天気が悪そうなので、雨の日を計画的に使ってアンプを創ることにしようと思う。

SP-AMP1改造案

 せっかくMUSES8920を購入したことでもあるし、電源も強化したので、小型スピーカアンプSP-AMP1の改造を検討した。
 まずは、パワー段とバイアス・OPAMP部の電源の分離である。これまでは、シリーズレギュレータIC　TA7815、TA79015の出力にアンプ回路のすべての電源を接続していた。電源を容量の多少あるトロイダルトランスに換えたことで、レギュレータIC出力と、整流平滑出力の２系統が出せるようになった。そこで、レギュレータIC出力にバイアス・OPAMP部を接続し、パワー段を整流平滑出力に接続することにした。
 この回路の場合は、バイアス段は電源電圧の変動で動作電流が変化してしまうので一定にしておきたいこと、OPAMPとバイアス段の消費電流は信号の大小によらずほぼ一定電流（パワー段に比べればだけど）であることから、レギュレータIC出力に接続するように考えた。
 パワー段は、といっても出力トランジスタのコレクタだけだが、負荷6Ωのスピーカなので、瞬時電流は交流状態でピーク電流は1Aを超えることもある。整流平滑出力は出力電圧も高めでアンプの最大出力電圧に対して余裕はあるし、その出力インピーダンスで大電流時に多少電圧が変動しても、エミッタホロワ回路なのでコレクタ電圧の変動はスピーカへの出力には影響がほとんど出ない。ということで、整流平滑出力へ接続することにした。

　こんな感じで。

　ここまでは考えたのだけれど、SPAMP1のヒートシンクが頼りない。パワー段の出力トランジスタのコレクタ電圧が、これまでよりも高くなるので、消費電力も増加し、発熱も増えるからだ。

　半日SPAMP1ながめての結論は、今のSPAMP1はそのまま、もう一度作り直そう！

　さて、いつ出来上がることやら...

簡易電源製作 AC100V→DC±15V1A

前にも書いたがスピーカアンプの電源が実は電力不足だったので、そのためにトロイダルトランスを手に入れたのだが、なかなか考えがまとまらずに今日まで放置状態だった。
悩んだのは、回路的ではなく、配置とかトロイダルトランスの固定方法とか。今回のトロイダルトランスは基板に刺さるタイプではないゴロッとしたもので、コイツをどう基板上に固定するか？で時間がかかった。出来上がりがこれ↓

電源出来上がり

　トロイダルトランスを基板に固定する方法は、下の部品を使って基板にボルトで固定するようにしてみた。材料はホームセンターで入手。黒いのは滑り止めの粘着テープ付きスポンジで、金具の一方に貼付けたもの。

　ユニバーサル基板上に滑り止めのスポンジを貼付けて、トロイダルトランスを基板上に置き、基板裏面から穴あき金具（スリットの入ったもの）を通して、トロイダルトランス上面をスポンジを貼付けた穴あき金具で押さえ、ボルトで挟み込んだ。

トロイダル トランス 固定の断面図

　このようにすれば、ユニバーサル基板にたわみが集中しないし、比較的簡便に取り付けられる。

　電源の回路は以下のようにした。

３端子レギュレータ（TA7815、TA79015）で±15V、および、ダイオード整流後に平滑したそのままのPower用に±18Vを出力する。レギュレータ出力側に発光ダイオードで取り合えず電圧が出ているか確認用にLEDを設けた。なお、この回路にはスイッチが無い。テーブルタップにスイッチがあるので、そちらを代用する。

　これで、小型のスピーカアンプの電源は出来上がった。さて、次はMUSESも手に入れたこともあるので、もういちどOPAMPを使ったスピーカアンプを考えおすか、MUSESを使ってみる回路を見直すかだな。

電源回路　Reg±15V　Power±18V　

どうでも良いことなのだが、なぜ東芝の7900系はTA790xxなのだろうか。他社は、例えばJRCならNJM7915なのに....