お気楽PAの巻きついでに「お気楽PA」ってこんな感じでしょうか。オペアンプにOPA604あたりをつかえば正負24Vくらいかけられるので4Ω負荷で20Wのアンプにはなりそうです。もって、安定性と実用性を考えると下のような回路になるでしょうか。これならオペアンプの耐圧を気にする必要はなく、高い電圧がかけられます。終段のFETに容量の大きなものをつかえば100W級でもいけるでしょう。お気楽を目指すなら電圧20〜30Vくらいで、出力10W〜20W(@8Ω)くらいが無難なところです。定数はまだまだ見直さないといけないところがあります。お気楽PAですが回路規模が小さいのでアートワークも比較的簡単です。ベタは塗っていませんが、かなり小型になりそうです。だいたい60×75mmくらいです。R.さんから修正案をいただきました。・その他定数調整」といった内容を織り込み、最終的な回路図は下記のようになりました(2006.3.31)基板のアートワークもこれでほぼ確定です。基板サイズは74×59mmとかなり小型にしています。チェックしてみるとパターン間違っていますね。思い切ってR20のランドを減らしました。電源の供給は基板の上下のジャンパーのところに接続し、GNDはスピーカ取り出し(P6)に接続するのがよいのかもしれません。ここまで小さくしてしまうとチョット修正の余裕が無いのが辛いです。間違い探しの様相です(笑)。今回はついでにこんなものも作ってみました。SPの位相補償用の回路とMUTE回路を一体化したものです。お気楽アンプの幅の2枚分に納めるため、実装はかなり窮屈です。MUTE回路は必須ではないのですが、スイッチのOn/OFFのたびにスピーカからバチバチいうのはあまり精神衛生上よくありません。使用方法自体も”お気楽”を考えると、どうしてもこういったものが必要になります。試作基板ができました(2006.4.15)。部品点数も少ないこともあり、基板サイズは小さいです。60×74mmの大きさです。部品配置に余裕をもたせて大きくすればよかったかな?試作基板です。回路図を眺めながら必要な部品を挿していきます。!お出かけようの写真です。基板は完成しましたが、これからおぺアンプとパワートランジスタを取り付けて動作確認を行います。用いたトランジスタはIR社のIRFP140(NMOS)とIRFP9140(PMON)です。電流容量も20A以上あり余裕があります。これは某社のヘッドホンアンプにも使われているようです。安いので最近はこれもよくつかうようになりました。IRFP9140(PMON)本来なら大きな放熱板に取り付けないといけないところですが、動作確認ということと、あまりアイドリング電流を流さないほうほうなので小さな放熱板でもOKです。横着してこんな風にとりつけました。パワトラを仮付け電源をどうしようか考えましたが、ついさきほど動作確認が済んだ電源基板がありますのでこれを使います。半固定抵抗で出力電圧は25Vに調整してつかいました。電源をつないで動作準備。つかったOPアンプはOPA134です。これも安価な割に高音質で最近では好んでつかっています。OPA627を買うだけの余裕がないだけですが・・・・。今回のお気楽PAにはパッシブDCサーボをつかっています。そのため帰還回路に高抵抗値を一部使いますので入力段にバイポーラをつかったものをあまり適しません。OPA134やOPA604、あるいはOPA627などの入力にFETをつかったオペアンプをつかったほうがいいでしょう。使ったOPアンプさて、接続も済んだことなのでバイアス電流を調整します。今回は20mAに設定しました。調整箇所はここだけです。出力電圧を確認してみると0.3mVです。サーボがきいていて出力オフセットは問題になりません。してバイポーラOPアンプにかえたらどうなるだろう?アンプの入力に発振器をつないで出力を確認します。電源電圧が25Vでも実際に出力可能な電圧は20Vくらいになります。20Vもあれば8Ω負荷でも25Wでますから十分な値です。アクセサリー(2006.4.16)ちょっと手を休めてこんなものもつくりました。スピーカの位相補償回路とミューティングリレーの合体基板です。できるだけ小さく作りたかったのでミューティング回路部はかなり窮屈です。アンプのON/OFF時のポップノイズは実害が無いレベルであっても不快なので案外必要になったりします。電源コンデンサの容量が大きいとスピーカのコーンが前後に思いっきり動きますからね。本格的調整!さて、バイアス電流は調整しましたがパワーアンプとしての特性を確認したり位相補償Cの容量を調整するのはこれからの作業です。パワーアンプとしての機能調査には結構な電流が流れるので、手元のトランスとブリッジ、コンデンサで電源をつくります。RSからでている18-0-18(1.8A)がありましたのでこれをつかいました。コンデンサは10000uFのものです。整流後の無負荷時電圧は23.4Vでした。お気楽PAにはちょうどよい電圧です。テストのために作った仕立てた電源。負荷にはセメント抵抗(10Ω/5W)を接続しました。手持ちはこれだけです。それにFETの放熱板も小さいのでこのくらいの負荷でテストしました。ところで負荷抵抗の後ろにあるエミッタ抵抗(長方形)の色がくすんでいるのがおわかりでしょうか?実は電源を逆接してしまって抵抗が過熱して煙りがでてしまいました。それでもFETやOPアンプ、トランジスタが壊れなくて助かりました。負荷抵抗を取り付けた様子。位相補償コンデンサの調整お気楽PAは回路自体は簡単ですが、位相補償コンデンサの選択は重要です。帰還抵抗にパラに接続しているコンデンサは動作の安定性ならびに周波数特性を決定する重要なところです。現在は帰還抵抗は20k/1kとしてゲインは約20倍に設定しています。20kΩ抵抗にパラに接続するコンデンサの容量を変えて出力波形をみてみましょう。波形の過渡応答をみるために4kHzの矩形波をいれています。×さすがに盛大に発振します。出力が発信しているおかげで入力まで影響をうけてしまっているようです。発振はなくなりましたが、リンギングが見えてしまいます。(じつはこのリンギングの原因はオペアンプの入出力に直接接続している位相補償コンデンサに起因しています)。○リンギングもとれてちょうどいい感じです。100pFでは少しなまりだしているようにも見えます。明らかに波形のなまりが見えます。コンデンサ220pF上:出力(1V/div)、下:入力(50mV/diV)以上の結果から、位相補償コンデンサの容量は47pFがよさそうです。いうことで帰還抵抗の位相補償Cは47pFに決定!ほかのOPアンプに変えてみよう!手持ちのオペアンプに変えて波形が変わらないかみてみました。OPA604とNE5534でテストして見ました。オペアンプによる波形の差異はほとんどなさそうです。いうわけで色々なオペアンプを取り替えるのもおもしろそうです。NE5534の場合FETオペアンプが必要です上の実験からオペアンプによる波形自体の差異はほとんど有りませんが、重要な点として出力オフセットがあります。お気楽PAではパッシブDCサーボとつかっているため、反転入力側の入力抵抗が高くなっています。そのためバイポーラ入力のオペアンプをつかうとオフセットがでてしまいます。今回テストにつかったオペアンプでのオフセットは下記の通りです。360mVということで、OPA134やOPA604はまったく問題なくつかえますが、NE5534などのバイポーラ入力のオペアンプは避けたほうが無難なようです。周波数特性(2006.4.17-18)秋月キットのDDSをつないで周波数特性をみてみましたが、20kHzまでは勿論のこ0とフラットで-3dB点は大体300kHzくらいのようです。特性だけみていると位相補償Cは100pFでも良さそうです。周波数特性:C2=47p(帰還抵抗パラ)、C5:なし、C7=68pF、負荷10Ω(出力振幅2.5Vp-p@0dB)アクセサリその2デジットで@20円の低ESRコンデンサ(1000uF/50V)が売っていたので、少し多目に買いました。これで電源を作れば安価にできるかなと思って、簡単な基板をつくっています。20本搭載可能なので容量としては正負それぞれ10000uFになります。値段もコンデンサだけなら400円ですからブロックコンデンサを買うよりは安く上がるでしょう。それに、こういった基板を用意して置けばジャンクで安価なコンデンサが出回ったときに活用できそうです。自家消費用のみで製作していますが、多分余るのでこれはプレゼント企画(その4)で放出予定です。小さいコンデンサを並べた電源基板。お気楽PAと並べると大きさもわかるでしょう。ぐちゃぐちゃになってきた電圧増幅段の石を2SA817/C1627から2SA1358/2SC3421に変更。トランsジスタの変更により発振するか見てみましたが大丈夫のようです。基板の部品をとっかえひっかえに加え空中配線なども増えるとだんだんぐちゃぐちゃになってきました。作り直しが必要な時期になってきたようです。小さい基板なのでどうしてもぐちゃっとしてしまいます。ケース加工お気楽PAも折角作り直すならケースに入れることを前提にして組み立てましょう。今回もタカチのケースを使いました。ケースに穴をあけて、基板を並べるとだんだん完成形がみえてきます。今回はお気楽アンプの電源には定電圧電源を用いる予定です。トランスはRSの30Vのものです。整流後は約37Vになるので30Vの電圧にドロップさせて動かします。お気楽PAは30Vの定数で組み直します。いっても、変更が必要なところはさほど多くはありません。ケース底板を放熱板としてつかうのでヒートシンクはありません。穴を開けるだけなら比較的楽ちんです。だいたい完成形が見えてきます。すこちアップでパチリ。お気楽PA基板の回りに付いているスペーサは後でつかいます。電源部のくみたてとくにむずかしいところはなくトランスをつけて整流回路をつければ完成です。定電圧電源基板は接続せずにスイッチON!トランスからブ〜ンといういやな音。あわててスイッチを切ります。トランスから音がするときは間違いなくトランスの過負荷ですからどこかがショートしているのかもしれません。調べてもショートの箇所は見あたりません。電圧を調べてみると、負電圧は−37Vでていますが、正電圧が0Vです。いうことはやはりどこかショートしているはずなんだけど・・・と電源をだましだまし入れてテストをしているがダイオードがバチ!といって火花を出して破裂しました。ダイオードの耐圧不足(3A40Vなんだけどな〜)で壊れたみたいです。手持ちに容量の大きなダイオードがないので、ブリッジダイオードを無理矢理基板の裏側に載せました。これで問題なく整流回路から電圧がでるようになりました。ふう、こんなことで時間を喰うとは・・・#(追記)考えればダイオードの破損はあたりまえでした。電源出力は37Vでも、正負でかかるのでダイオードには74Vかかります。完全に定格オーバーでした。ための制御トランジスタには2SC5200と2SA1943をつかいました。どちらも@300円弱で買える安価なものですが、オーディオパワーアンプにも使われているようです。これらのトランジスタはケース底板のアルミ板に絶縁シートを介して張り付けます。制御用トランジスタ整流回路と定電圧基板を接続してスイッチON!今度は正電圧の出力がスルー(入力と同じ電圧)になっています。負側はVRで電圧調整が効いていますので動作しているようです。調べてみると1つトランジスタの向きが反対になっていました。この基板はトランジスタの数が結構あるので、気を抜いて作っていると結構ポカミスをしてしまうようです。トランジスタの密集度が結構高いので交換はちょっと手間取りましたが、無事修正。今度は電源を入れると正電圧側も正常に動いているようです。トランジスタは基板の裏側です。次はようやくアンプ基板にかかれそうです。そのまえに定電圧電源の調整をしておきます。いっても正負とも30Vに設定して完了です。お気楽PAも30Vの定数で組み立てます。お気楽PA基板製作(2005.4.25)さっそくお気楽PAをつくっていきましょう。この基板は部品が少ないので組み立てはそんなに時間がかかりません。定数は部品表から少しかえました。帰還抵抗のR6は10kΩにしてゲインが11倍にしています。あとR8は定電圧源をつかうのでオペアンプにギリギリの15Vをかけるために20kΩにしました。パッシブDCサーボ回路部分については2.2MΩの抵抗が手持ちにないので1MΩに変更。そのためDCカットオフ周波数を下げるためにC1は0.22uFを1uFに変更しています。その他、トランジスタも手持ちの600mWのものを使用。要は部品箱の中の在庫だけで済ませられるようにお気楽に組んでいるってところです。あと、位相補償コンデンサはC2のみで、他は省略しました。オシロをみて発振していたら入れようかと思っています。完成したお気楽PAケースに組み込みパワートランジスタはIRF140/IRFP9140を使いました。これは部品表通りです。このトランジスタはケースの底板に直接つけます。絶縁シートを挟み込みます。この絶縁シートはシリコンでできているようですが、結構高いですよね。トランジスタの足は90度に曲げたときに基板のランドに入るようにトランジスタの穴の位置をきめています。パワトラをつけた様子。ここまできたらあとはケース内の配線です。ケーブルはケースの中で90度配置になるように長さを調整して切るわけですが、どうしても長めに切ってしまうのでたるみがでてします。今回はパワーアンプですが何かと便利なようにボリュームをつけておきました。いうよりすぐに使えるプリがないので、ボリューム無しでは使い道に困ってしまうからです。