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2017年3月20日 (月)

BTL化の実験 まずはモノラルアンプとして

バランス変換基板を使って実験を進めています。

Balance_a1_2  

ちょっと判りにくいので吹き出しを追加しました。 

使ったパワーアンプ基板は、ALX-03で2chステレオです。 そこから電源を引き出してバランス変換基板へと供給しています。

 

この電源は、±15Vから±22VくらいまでOKです。 電解コンデンサが25V耐圧なので、それを超えるとまずいです。 

オーディオ信号はバランス変換基板へ入力して、バランス変換された信号を2chのパワーアンプへと送っています。 そうすると1ch分のBTLアンプになります。 

 

Balance_a2 

出力波形はこのようになります。 ココでは、クリップするまで信号レベルをあげました。 

おおよそ±13Vくらいまで信号が振幅しているのがわかります。

 

通常のシングルエンドアンプでは、電圧ピークが13Vで、8Ω負荷なら、

 13Vp÷1.41= 9.2V rmsですから 9.2^2 ÷ 8Ω = 10.58 Wの出力です。

 

BTLアンプだと、2つのアンプがお互いに逆方向に振幅しているのでスピーカーに印加される電圧は2倍になります。 

つまり、

 26Vp÷1.41= 18.6V rmsですから 18.6^2 ÷ 8Ω = 43.2 Wの出力です。 

もし4Ωなら約86W にも到達しますね。 

 

理論上は BTL化すると出力は4倍に増える

 

ただし、電源の供給能力(電圧低下)により若干減ります。 どの程度さがってしまうかは電源次第です。 

家庭で使うのであれば、パワーを上げたいという目的よりも、GNDにSPからのリターン電流が流れ込まないというメリットの方が聴感上の違いとして現われるのではないかと思います。 

 

Balance_a3

つづきは、こちらの基板ができた頃にしようと思います。 

BTLでステレオ化ですから、ALX-03を2枚、PRT-01を1枚追加しなければいけません。 ちょうどよいケースも探してみます。 

 

 

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電子回路」カテゴリの記事

コメント

RPi3+SaberBerry32 Volumio2 を楽しみ始めています。一点、airplayが繋がらず苦労しています(slaveモードです)。 どこかに記載があれば、教えていただけますか? 

なんだかサンスイのXバランス回路(と、電源)に近づいているようで楽しみです。

YFさん

airplayのレシーバーソフトウェアが以前と変わったようです。
/etc/shairport-sync.conf の記述方法を変えるとよいみたいですが、少し触った感じではうまく行きませんでした。

実際には、下記のファイルを編集します。
/volumio/app/plugins/music_service/airplay_emulation/shairport-sync.conf.tmpl

うまくいく方法がわかりましたらUPしようと思います。

mr_osamin さん

サンスイはバランスアンプでしたね。 他社とは明らかに音の傾向が違ったと思います。 もちろんよい意味です。

YFさん

volumio2からhotspotという信号が出ています
パスはvolumio2です
andloid & iPadで使用しています

YFさん

airplayのレシーバーソフトウェアにバグがあるようです。
バージョンアップすることで再生可能なことがわかりました。

手順が大変なので記事としてUPします。

RAS001 さん

airplayは、iTuneやiOSからダイレクトに再生可能なワイヤレススピーカーのようなものです。
hotspotはWifiのAPモードですね。 ブラウザからリモートコントロールするものとは異なる動作なのです。 

バランスねたと全然関係ないですが、この写真見ててフト思いまして。
このタカチのケースのヒートシンク側ですが、トランジスタ固定の穴をあけてタッピングしていますか? それともネジ山は切らずにナット留めでしょうか?

天 麩羅夫さん

私はタッピングにしています。 M3でアルミ素材にタッピングだと、力を入れすぎるとネジバカになってしまうので注意が必要です。

ヒートシンクのヒダの幅にあわせられるのであればナットでも良いですね。

ありがとうございます。 タッピングですか。 無線と実験誌を読み返してみたら、金田氏の記事でも同じケースで2.6mm穴に3mmタッピングとありました。

天 麩羅夫 さん

M3のタッピング下穴は2.5mmです。アルミ素材へのタッピングはスパイラルタップか軽金属用スパイラルタップをお勧めします。きれいにネジ山が切れてネジバカになりにくい雌ネジになりますよ。

onajinn さん、情報ありがとうございます。 2.5mmか。 ドリルビットとスパイラルタップを買ってきます。

天 麩羅夫さん

例えば、下記のようなセットがあります。
http://store.shopping.yahoo.co.jp/ficst/504375.html?sc_e=slga_pla

私も、この手のセットを買ってタッピングしていますが、新品時は問題ありません。 徐々にアルミのカス(?)がこびり付いてきてダメになります。 20個程度の穴に使ったら使い捨てという感覚がいいかもしれません。


onajinn さん

なるほど、スパイラルタップですか。 これは良さそうですね。

たかじんさん これ、安いですね。 電動ドリルで使えるのかな。
スパイラルタップはビデオで解説してますが、電動ドリルで使ってました。

天 麩羅夫さん

通常のタップは、180度回して、90度戻すという従来ながらの方法だと思います。 スパイラルは確かにドリルで使えるって書いてますね。 ちょっと怖いですね。 アルミ素材へのM3タップは、必要以上の力を加えるとすぐにネジ馬鹿になってしまいます。

たかじんさん
やっぱりアルミは軟らかいので手動でやることにします。

たかじんさん

現在、BLA-01+VFA-01でBTLアンプを作成中なのですが、
ボリュームを少しあげただけで音量が大きくなりすぎてしまい、困っています。
この場合、BLA-01とVFA-01の間にアッテネータを入れてゲインの調整をすればいいのでしょうか?
ボリュームは50kΩで、入力はぺるけさんのトランス式DAC(THS-4:出力電圧1.24V)を繋いでいます。
ちなみに電圧ピークが26Vで、VFA-01のゲインが27dbということは、最大入力は約1.2Vということであっていますか?

vasovasoさん

ゲインの計算は合っています。 BTLなので、さらに2倍の電圧でスピーカーを駆動します。

問題はボリュームかもしれません。
可変抵抗のカーブにはいくつか種類があります。

まっすぐリニアなのは「Bカーブ」ですが、オーディオ用としては「Aカーブ」というlogっぽい傾きのものを使うのが適しています。

ボリュームを少し上げただけで大きくなるのは、BカーブやCカーブの場合です。 Cカーブは普通には売っていないのでBの可能性が高いような気がします。


たかじんさん

回答ありがとうございます。
確認しましたが、ボリュームはAカーブを使用しています。
(2CP601ってAカーブしか無いっぽいですね)

あと初歩的な質問で恥ずかしい限りなのですが、BTLアンプの場合もシャーシアースは繋げていいのですか?

BLA-01とVFA-01を配線と、VFA-01とPRT-01を繋ぐ配線の引き回し方で、ハムノイズが出たり出なかったりするのでグランド関係がちょっと怪しそうです。
BLA-01とVFA-01で電源を共有しているので、グランドループができてしまっているかもしれません。

vasovaso さん

ボリュームがAカーブでしたら、ゲイン少しを下げるだけで大丈夫かもしれないですね。
BLA-01の前で落とすよりも、パワーアンプの入り口で落とす(抵抗分割)方がS/N的に有利になります。 1/2から1/3くらいの減衰が妥当だと思います。

シャーシアースは落とした方が良いです。 BTLですと、そのGNDに対してスピーカーのマイナス端子側から電流が流れ込まないだけです。

電源が左右共通で1台の場合、GNDループが起きやすいので気をつけなければいけません。 配線をシャーシに這わすような引き回しにすることで落ちる場合もあります。


それと、トランス式DACを使用されていらっしゃるなら、2次側のセンタータップをGNDにおとして、そこからバランス信号を出すという方法もあります。 BLA-01が必要なくなりシンプルになります。 ボリュームは4連にするか、2連を2個で左右独立になります。

よろしくお願いいたします。

たかじんさん

回答ありがとうございます。
ゲイン調整とシャーシアースをしてみたいと思います。
ゲイン調整はボリュームと同じ50kΩを入れて、GNDに落とす抵抗値を変えればいいですかね?

配線をできるだけシャーシに当てるようにしたらハムノイズが減ることは、実験中に実感していたのですが、理屈とあっているのですね。

入力にSabreBerry32を使用する予定なのでBLA-01を組み込みました。本当は筐体も電源も分けたかったのですが、予算の都合もあり共通にしてしまっています。。。

vasovaso さん

抵抗値は直列で10k~20kくらいになるようにした方がS/N的に有利です。
例えば、10kを2個直列でセンターから信号を出すと1/2に減衰。 10kと4.7kだと、約1/3に減衰という具合です。
ただ、高S/Nを狙いすぎて、直列抵抗が5kを下回るような数値を使うと、こんどは送り出し側のOPAMPの負荷が重たくなるので歪みが増えてきます。 このあたりは趣味ですから好みの音がでる数値にするというのもアリです。

たかじんさん

回答ありがとうございます。
ボリュームと同じだから直列が50kΩじゃ大きすぎましたね(^_^;
抵抗を購入して試してみたいと思います。

vasovaso さん

OPAMPによって最適な負荷抵抗というのがあります。 それと、抵抗から発する熱雑音。 周囲のノイズ環境により、抵抗値の最適な値というのが変わってきます。

ボリュームは摺動部があるので、少し高めの20kから50kくらいが良い結果に結びつきますが、固定抵抗なら、5kから20kくらいが良いと思います。

600Ωを駆動できると謳っているOPAMPでも1kΩくらいまで負荷抵抗を小さくすると、音が変わってしまいます。

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