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« 新DACを測定してみたら驚きの測定限界・・・ | トップページ | パワーアンプ用のトランス電源について »

2016年2月11日 (木)

パワーアンプVFA-01基板の動作時の各所の電圧について

パワーアンプ基板 VFA-01の各所の電圧を調査しました。 

電源電圧は±12VのDCアダプターです。 

 

Vfa01_denatsu   

ちょっと見えにくいかもしれません。 

pdf 版はこちらからどうぞ 

 

テスターの計測誤差もありますので、参考値としてご利用下さい。 

この電圧から±0.5v以内であれば大丈夫だと思います。 

電源をONした状態で測るため、テスターピンのショートや、感電などにご注意下さい。 

 

また、スピーカーは接続せず、ボリューム最小値で測ります。  

 

 

 

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パワーアンプ」カテゴリの記事

コメント

至れり尽くせりです。本当に助かります。
ありがとうございます。m_ _m

テスターピンのショートで何度泣いたことか・・・^^;

kontiki さん

せっかく作ったものを一瞬で飛ばしてしまいますからね。 私も、昔、電圧を測っていて、テスターピンが滑ってシャーシとB電圧をデットショートさせてしまいました。 
ものずごいスパークと共にヒューズが飛び、難を逃れましたが、テスターピンとパワートランジスタの足が溶接されてくっつきました(笑

たかじん様

VFA-01回路のC6の働きを簡単に教えてください。
メーカー製でも付いているものと付いていないものもあります。
コメントでなく申し訳ありませんが部品を刺す前に知っておきたいと思いまして。
よろしくお願いします。

y.yukioさん

C6はバイアス電圧安定化の役目があります。 ただ、音に影響が出るので好みがわかれるところです。 

入れなくてもアンプの動作は問題ありませんし、0.1uF~1uF程度のフィルムコンデンサを入れてもOKです。 電解コンデンサも種類や容量によって音が変わったりもします。
中域が賑やかと感じたら、ここに電解コンデンサを入れることで落ち着くことが多いと思います。

早々の返信ありがとうございます。
VFA-01、ALX-03の基盤は入手させていただきました。これからも解らないことがあったときにはよろしくお願いします。
皆さんのコメントを拝見すると完成が楽しみでーす。

y.yukioさん

がんばって組み立ててみてください。

たかじんさん

はじめまして。
目下PRT-01+VFA-01製作中のため、こういった資料は非常に助かります!

ところが、どうにもボリューム最小時のDCオフセットが安定しません。。。
VR2が真ん中くらいの位置で、左ch右chともに±0.5~0.9Vくらいでています。
いろいろ試した結果、左右どちらかのR1のJ1側リードや、ボリュームの端子に触れるとみるみるDCオフセットが下がっていきました。
GNDの引き回しの問題かな・・・とも思ったのですが、気になることが一点。

実は、R1にAMRGというサイズの大きい抵抗を使っており、J1側リード線が基板の外にはみ出してしまっています。
※抵抗から出たリード線が基板の外にはみだし、基板外で折り返して基板内スルーホールに接続されています。

GNDは、ボリュームのつまみ部分をPRT-01のGNDに接続し、そこからケース金属部に落としています。
また、ボリュームとVFA-01は手元にあった2芯シールド線を使い、シールドはVFA-01側のS-GNDに接続しています。

初歩的な内容かもしれませんが、実装や接続でなにかまずいところがありますでしょうか。
ご助言いただけると幸いです。

z.p.さん

GNDのつなぎの全体像がつかめないのですが、発振の疑いがあります。 

一度ボリュームを外して、VFA-01の入力端子のIN-SGNDをつなげて(入力ショート)、出力オフセットが調整できるか見てみてはいかがでしょうか。 
 
ボリュームのつまみ(金属軸タイプ)は、真空管アンプなどでハム対策をするときに、GNDへ落とすようなことをすると思うのですが、そのままシャーシに触れるようにしてシャーシに落としてもかまいません。
金属軸でも、内部の抵抗のGNDとは繋がっていないはずです。

独自の部品を使うのは、特に問題ありません。 ただし、位相補正のコンデンサなどをつけない、もしくは定数を変更してしまうのは危険です。

たかじんさん

早速のお返事、ありがとうございます。

ご教示いただいた方法で試してみましたが、VR1、VR2ともに中点時に、左右ともに約1Vのオフセットが出ています。なお、この時のバイアス電圧は0Vです。

試しに左chのVR2を反時計回りに回すと、DCオフセットが徐々に減少していきます。しかし、ほぼ回しきるか切らないかのところで、オフセット電圧の正負が急激に変わるような状態のため、±10mVに抑えることができません。
しかも、左chのオフセットを抑えると、今度は右chのオフセットが増大して、両chを等しく下げることができなくなっています。

各部品の定数は部品表のとおりで、GNDはマニュアル通りVFA-01とPRT-01を結線し、PRT-01のGND集約点からケース金属部に落としています。

今のところ左右とも同じ挙動なので、片chだけ死んでいるわけでもなさそう・・・?

z.p.さん

音量ボリュームを外して入力ショートしてもDCオフセットが出ているのでしたら発振の可能性が大きいと思います。

アイドリング電流は少し流してください。 ヒートシンクにもよりますが、とりあえず300mAくらいでしょうか。 アイドリング調整がリニアに調整できない場合(急激に電流が上がるなど)も発振している可能性があります。

また、VFA-01は、入力にJFETを使っているため、カップリングコンデンサなしでもボリュームの位置によって出力オフセットが変わることはありません。 ボリューム位置でオフセット電圧が変わるということから、JFETが壊れている可能性もあるかもしれませんね。

各所の電圧から大きく電圧が異なる部分はございましでしょうか?
ハンダも一度見直しするのも良いと思います。 
目視では付いているように見えていても、もう一度、ハンダが融ける程度(融けてから1秒間くらい当て続ける)、コテを当てて確実にハンダが付くようにしてみるのも良いと思います。 
ただし、半固定抵抗は熱に弱いので、再ハンダしないほうが良いです。

たかじんさん

詳細なアドバイスいただき、ありがとうございます。

アイドリング電流ですが、VR1を時計回りに回して中点を少し超えたあたりから、R20-R21間を基準にテスト端子間にバイアス電圧が発生しました。
値が暴れることもなく、安定して約300mAに設定できています。

そこで、VR2を中点に設定し、DCオフセットが約1V出ている状態で各所の電圧を計測しました。
結果、R28-Q6間が約3V、R29-Q8間が約-1Vと、明らかに電圧が+側に偏っていました。
この傾向はそのまま終段まで続き、R16両端は約2Vと約-0.6V、R17両端に至っては約1.6Vと約0.1Vと、完全に+側に振れていました。

また、左chのみバイアスを抑えた状態では下記のようになりました。
左ch : R28-Q6間が約2.2V、R29-Q8間が約-1.5V、R16両端が約1.2Vと約-1.1V、R17両端が約0.5Vと約-0.5V
右ch : R28-Q6間が約3.5V、R29-Q8間が約-0.4V、R16両端が約2.6Vと約0V、R17両端が約2.1Vと約0.7V

左chで解消されたDCオフセットが、そのまま右chに乗り移っているような感じです。。。
それ以外の電圧は見たところ正常でした。
※R13の電圧も0Vで正常だったのがちょっと気になりましたが。

うーん、いろいろ見直すところがありそうです。
スキマ時間にぼちぼち進めていかないと。。。
まずは今後のために初段JFETを入手しておきます。

z.p.さん

調べていただいた電圧からすると、出力段(3段ダーリントン)とバイアス生成部は、問題なさそうに見えますね。

残るは、初段と2段目です。 

R3,R4の両端電圧、
R10,R11の両端電圧を測ると、差動回路に流れている電流が分かります。

どこかで差動バランスが崩れているように感じます。 トランジスタの向き、NPN、PNPなどもご確認ください。 偽物トランジスタでピンアサインが違うなんてことはないですよね。。。

たかじんさん

遅くなりました。。。
R3,R4の両端電圧はともに約1.89V、R10,R11の両端電圧はともに約0.13Vでした。

トランジスタは秋月で買ったから大丈夫なはず・・・
などと思いながら電圧測定やはんだ直し等やっていたら、
比較的安定動作するようになったので、現在様子見中です。

それまでは、VFA-01のGND集中点に触るとPRT-01のLEDが光ったり、
テスターをR1両端やPRT-01のGNDとVFA-01のGND間につなぐとLEDが光ったり、
LEDが光っている時にテスターを当てるとLEDが消灯したりしていました。

とりあえず12VACアダプタ×2と、実験用に持っていたペア200円のスピーカーユニットを接続して試聴中です。
GND配線をいじったときにザリザリ言うことがまれにありますね。

なんだか、GNDに変なノイズが乗っている気がしますが、
そこまで見ようとするとオシロが欲しくなってきますね。
どこかのGNDパターンのはんだがマズいかもしれません。

しかし、なぜ急に調子が良くなったのか。。。
はんだ熱でダメージを受けたコンデンサの回復。。。そんなはずは。。。

z.p.さん

電圧測定、ありがとうございます。 初段の動作は大丈夫そうな値を示しています。 

2段目のR10、R11に流れる電流はバランスは取れているのですが、オフセットを出してしまうとのことで、Q16、D1、D2、Q7、Q8あたりが怪しいですね。

両方のチャンネルが同じような動作をしているということなので、ハンダ不良や突発的なトランジスタ故障(不良)も考えにくいです。

いちど、D2を外して、D1をショートしてみてはいかがでしょうか。 クリップ時の波形崩れを少なくするダイオードですが、なくてもアンプ動作はします。

たかじんさん

至れり尽くせり感謝いたします。。。

D1, D2外して、再度オフセット調節したところ、そこそこ安定しています。
不器用なせいか基板が汚くなってしまいましたが、
これはこれで、開き直ってあれやこれや試せます(笑)

そういえば、別で火入れしていたトランス式電源のヒューズが飛びました。
普通に何回も連続運転できていたので、運悪くAC100VのピークでスイッチONして突入電流でやられたようです。
あんまり定格ギリギリなのもだめですね。。。

z.p.さん

無事に動作するようになったみたいでよかったです。 ダイオードの種類が異なっていた可能性が高いですね。 
実は、クリップさせない使い方であれば、ダイオードが無いほうが音は良いです。

ヒューズですが、トロイダルトランスはインラッシュカレントが多いため、少し大きめのモノを使う必要があります。 EIトランスだと、定格の2倍程度の電流値を選定します。 トロイダルの場合は、3倍から4倍くらいが適切と思います。 あまりに大きな電流値だと、万が一のときに働いてくれないので、非常にシビアです。 大きなトロイダルトランスの場合は、スロースタートを入れることが多いです。

たかじんさん
こんにちは、先日VFA-01基板を購入しました。
現在部品の調達をしているところですが、NFBのC9の3-5pFをディップマイカ22pFに変更しても大丈夫でしょうか。実際に組まないと分からないのは当然ですが、NFBのC容量を上げると周波数特性が悪くなるだけで、発振の危険性が上がるわけではないと考えています。

muh さん

検討中に12pFまでは付けてテストしたのですが、発振はしないものの、思わしくない音がでてました。 残念ですが、22pFは適さないと思います。

OPAMPのようにフィードバックに大きなキャパシタを入れると、アンプ回路は発振します。 最大の理由は、終段TRの高域の伸びが小信号TRと比べて悪いからです。 
サンケンLAPTは、パワートランジスタの中では高域が伸びているデバイスですが、OPAMPの中に入っている小信号TRには負けます。

位相補償のC4、R5、および、C5も合わせて検討されれば、C9を22pFにしても大丈夫な定数にできる可能性もありますが、結構大変だと思います。

発振安定度確認は、ダミーロード(2Ω、4Ω、8Ω)、C負荷(1000pF、4700pF、0.01uF、0.047uF、0.1uF、0.47uF、1uF、2.2uF)の組み合わせで、クリップ寸前の波形を観察して、異常波形がでないことを確認します。 純粋C負荷は条件が厳しくなるので0.1uFまでで十分です。
ボリュームの位置でも発振安定度が変わるので、信号を入れてボリュームを上げ下げするのも忘れないようにします。
また、異常発振したとき、速やかに電源を落とせる準備をしてテストしてください。 デバイスを燃やすと、リカバリーが大変です。

たかじんさん

返答ありがとうございます。おとなしく5pFにしておきます。
5pFでもじっくりと発振安定性を確認してから常用したいと思います。

muh さん

5pFでは、十分な安定度があることを確認ずみですので安心してください。

発振安定度テストをするのでしたらダミーロードは8Ωが50W、4Ωなら100W、2Ωなら200Wの許容損失くらい。メタルクラッドがおススメです。 C負荷の方は、フィルムコンデンサで耐圧が100V以上あれば問題ありません。 連続して負荷をかけるとかなり発熱するので、途中、休憩しながら行ったほうが良いです。

また、連続波での負荷テストは発振止めのR24,C13にも負担がかかります。 煙を上げてきたら中止して冷やしてから再開します。 変色するほど高熱になった場合は、念のため抵抗値を測ってください。その後、運用するときは交換した方が安心できると思います。

たかじんさん、

掲示板にも記載したのですが、ここでも同じ質問をお願い致します。
昨年VFA-01、PRT-01、RTF-01を購入したものの、忙しくてようやく先月製作し、動作確認を行いました。それを踏まえてお教えいただきたい点が3つあります。

(1)PRT-01のMOSFET Driver
動作確認時に、誤ってPRT-01の半田面のどこかをショートさせてしまい、ミュートがOFFにならなくなってしまいました。ショートさせて軽く火花が散りましたので、ミュート回路周辺の部品を交換してしまうつもりなのですが、PRT-01に付属していたMOSFET Driverは、PanasonicのAPV1121Sでしょうか?

(2)VFA-01のバイアス電圧調整
バイアス電圧を調整したところ、17mV程度までしか電圧が上がりません。A級に近い駆動をさせたいのでもう少し電圧を上げたいのですが、なぜ上がらないか見当がつきません。不備な点として何があり得るでしょうか。

(3)VFA-01のDCオフセット調整
±10mV程度でとのことですが、テスターを見ながら調整しようとすると、刻々と電圧が変動しますし、少し半固定抵抗を回すだけで100mV程度ぐらいまで容易に変化してしまいます。これは通常のことなのでしょうか。

素人質問で大変申し訳ありませんが、ご教示いただけますと幸いです。よろしくお願いします。

umiumiさん

(1)その通りです。デジキーなどで売っています。

(2)何かおかしいですね。

(3)明らかに何かがおかしいです。発振している可能性もあります。

初段にK2145を使っていれば、±50mVくらいまでは半固定抵抗を回しても変化は穏やかです。 そして、0mVに調整後、ドリフトしたとしても10mVに収まります。

各所の電圧をみてみて、大きな違い(1V以上)がないか確認してみてください。


たかじんさん、

ご回答、ありがとうございます。
基本的に指定部品を使っていますので、ハンダの甘いところを確認の上で、各所電圧を確認しておかしなところを探してみます。

umiumi さん

一番可能性が高いのは半田不良ですが、意外と盲点なのはPNP/NPNの挿し間違えです。実装してしまうと見えにくいのですが確認してみてください。


各所の電圧を測るときはスピーカーを接続せず、ボリュームは絞った状態でお願いします。
1chが正常に動作しているのであれば、それと比較するという手もあります。

また、トランジスタを中国などから購入すると偽造品という可能性もあるのでお気をつけください。

部品表は、2年間で200セット以上出ているので、間違いがあれば質問がもっと早くに来ていると思いますし、私もこの部品を使って組んでいますので、多分大丈夫だと思います。

たかじんさん、

さらに参考になるコメント、ありがとうございます。
実は、稼動確認をした時、ゲインが高すぎて、少し基板を揺らしてしまった時に落ちついた瞬間があり、ハンダ不良が原因の発振かなと思いました(その後、すぐにPRT-01をショートさせてしまい、稼動確認を中止せざるを得なくなったわけですが...)。ただ素人考えでやっていると解決から遠ざかる可能性が高いと思いましたので、失礼ながら質問させていただきました。
トランジスタは、刺してしまうと確かに分かりにくいですね。部品自体はしかるべきところから手に入れましたので問題ないと思いますが、たかじんさんの助言を実行して、早くVFA-01の実力を聴きたいです。
今、同時で製作しているDACの部品調達もあり、mouserでAPV1121Sを注文しましたので、今週末に集中して作業するつもりです。助言をたひたびいただき、本当にありがとうございます。

umiumi さん

部品の挿し間違え、半田不良の確認後、各所の電圧がおかしい部分が出てきましたらお願いいたします。

どこか1箇所でも間違いや部品故障があれば回路は正しく動作いたしませんので、根気よく探していくしかないのです。

たかじんさん こんにちは

古い記事について今頃質問してすみません。

プリドライバーのTrですが、今頃探してももうありません。2SAが無いです。2SCは秋月にありますが、片側がないとすっきりしないです。

過去に買ったTrを探したら4個づつありましたが、hFEが140と120でコンプリ使用になります。パワーTrも当然買い置きがありましたが2SAが高いのは仕方ないようです。パワーTrは少々違ってもいいと今迄使用して異常がなかったですが、プリドライバーTrはなるべく合わせた方がいいのでしょうか?

それと、このTrを使ったのはhFEのリニアティがいいからでしょうか?手持ちにTTC015BとTTA008Bなら数を持っています。2SA1859Aに比べてhFEのリニアティは落ちますがまあまあいいのではないかと思います。どちらを選ぶか迷っております。

それとPRT-02のMosDriverの取り付け方向が分かりません。黒丸がどちらを向くのでしょうか?


よろしくお願いいたします。

tomo さん

終段:C2837/A1186
ドライバ段:C4883A/A1859A
プリドライバ段:C2240/A970

としていましたが、結構売り切れになってきましたね。 
代替品としては、
終段:C3519A/C3519A
ドライバ段:TTC004B/TTA004B
プリドライバ段:C2240/A970 ギリギリ売っている。

でいかがでしょうか。 ドライバ段のTTC,TTAは 足のアサインがC4883A/A1859Aと違っているため、裏返して付けてください。
ヒートシンク側に印字が接触する方向です。16PB017-01025(小型ヒートシンク)をドライバ段に付けてください。

hfeやリニアリティが異なっていても、多量のNFBにより問題なく動作するハズです。
音質的な観点としては、代替品の終段の方が余裕のあるパワトラで、有利になる可能性もありますが、やんちゃで迫力のある音はドライバ段のC4883A/A1859Aに依存する部分もあるので何とも言えません。

TTC004B/TTA004Bはとてもきれいな響き方が特徴です。女性ボーカルものならこちらの方が気に入る人も沢山いると思います。


返事ありがとうございます。

手持ちのTTC015B/TTA008Bが数があったので、測定しましたが、hFEはTTAが
20ほど高いです。そんなものだろうと思いました。
 
それであればTTA004B/TTC004Bの方が扱いやすそうですから、こちらがいいですね。
女性ボーカルがいいというお言葉、しびれました。hFEが合いませんが負帰還ででカバーしてもらいましょう(笑)

2SA1859A/2SC4833Aも魅力です。2台作るようになりそうです。

終段はC3519/A1386が2セット分あるので、それで行きます。

それと、MOSドライバーはPDFがありましたので、それで回路を追ってみます。

お忙しいところありがとうございました。

tomo さん

hfeはあまり気にしなくても良いですよ。 動作電流によっても変化しますし、温度でも変化しますから。 

MOSFETを使う場合は、必要なバイアス電圧が異なるのでいくつかの定数変更が必要になります。 ALX-03のMOSFET版の出力段の抵抗値を参考にしてください。 MOSでも種類によって必要なゲート電圧が異なりますので注意が必要です。

改めてお返事ありがとうございます。

hFEは気にしないようにします。手持ちTrで何とか近いものを使います。

MOSドライバーはPRT-02付属のものです。未だよく見ていませんです。

16PB017-01025(小型ヒートシンク)は秋月に注文したら受付が盆休みで終わったようで、手に入らず、他店を探したら無いか合っても高すぎるので、止めて先ほどホームセンターに行きCチャネルというのかアルミ合金の部材を買って15×15×1.5mmに切ってもらい
帰ってきました。
 ふと「まるつ」さんを見ると同じようなのが100円でありました。けれど、一度
ホームセンターの部材でやってみようと思います。

このTrはそんなに熱を持つほど電流も流れていないのと思い、放熱器がいるのか
分かりません。基板を見れば取付穴が丁寧に空いていますので必要なんでしょうね?

12Vでの各部電圧を見ると、14mAしか流れないと思いますが、20Vになると多くくなるのでしょうか?秋月が来週営業を再開したら教えていただいた放熱器が届きますので付け替えます。

ありがとうございました。

たかじんさん こんにちは

VFA-01基盤とPRT-02基盤もほぼできました。

質問ですが、VFA-01のC3の極性なのですが
12V動作時の各部の電圧を見ますと、±逆に
見えるのですが、今までに質問も無いようですので
このままでいいのでしょうか?

PRT-02のMOS FETですが、以前になぜか買っていた8mΩのが
ありましたのでしばらくそれで使用しようと思います。
「秋月」が混んでいて注文するほどの事ではないと、
自分が勝手に思っています。先ずはアンプが鳴らないと
いけないですね。

質問よろしくお願いいたします。

tomo さん

C3の+側が-10.5Vで、-側が-12Vなので大丈夫ですよ。

MOSFETは型番によって必要なバイアス電圧が結構違うので、お気を付けください。

たかじんさん おはようございます。

C3はつい自分の頭を笑ってしまいました。情けない。

MOS FETはIRLB8721PbFというものですが、同じ
メーカーでも違うかも知れませんね。

素直に時間がかかりそうですが今日秋時に注文します。

ありがとうございました。

たかじんさん おはようございます。

C3はつい自分の頭を笑ってしまいました。情けない。

MOS FETはIRLB8721PbFというものですが、同じ
メーカーでも違うかも知れませんね。

素直に時間がかかりそうですが今日秋時に注文します。

ありがとうございました。

tomo さん

マイナス側の電圧は勘違いしやすいですよね。

MOSFETは同じメーカーでも、品種によってゲート電圧が結構ちがうのです。
スイッチング電源では、ゲート電圧を10V以上にすることが通常で、スイッチング特性重視のMOSFETは、4Vから5VくらいでONするタイプが多いです。

一方、3.3VロジックICやマイコンから制御しやすいように1.5-2V以下でばっちりONするMOSFETもあります。

リニア動作で使うことを前提とした古いタイプは2Vくらいでゆっくり立ち上がることが多いです。

たかじんさん お返事ありがとうございます。

丁寧な説明で恐縮しています。

一度にお聞きすればいいのですが、PRT-02の電源コンデンサですが、
4700u推奨?ですが、もっと大きな20,000uFとかはだめですかね?
ラッシュカレントは入れますが、ACアダプターでまず±12Vで次が±
20Vですが、以前ACアダプター電源を使ったときは、定格電流の抵抗で
ラッシュカレント抑止を入れないとだめだった事を思い出すと、つい
迷います。量より質でいいのでしょうか?今まで電源で4,700uFなんて
小さなもので作ったことが余りないのです。ぺるけ氏のアンプくらいですね。

4,700uFであれば電源がウィンクしないですか?

お聞きするばかりでは駄目で、少しは自分でやってみれば勉強になりますね。

いろいろとやってみます。
ありがとうございました。

tomo さん

整流後の電源は多かれ少なかれ、電圧リップルが存在します。パワーアンプの出力の大きさに依存する部分もあるのですが、4700uFで80Wクラスまでは普通に耐えます。

VFA-01の回路は電源リップルに強い回路構成のため、多少の電源リップルがあってもそのノイズは出力に漏れてきません。

また、電源のコンデンサの品種で音質は大きく影響をうけます。外形サイズが小さいわりにC容量が大きなものは、内部のアルミ箔が薄く、瞬発力にかけるモヤっとした音になる傾向があります。 なので、いわゆるオーディオ用コンデンサは、外形サイズが一緒の一般用コンデンサよりもC容量が小さいものが多いのです。

バランスをみて使用するコンデンサを選ぶと良いと思います。

たかじんさん こんにちは。

いろいろご指導いただき、今日VFA-01+PRT-02の組み合わせて
アンプが出来上がりました。たかじんさんの言われるとおり、最初は
±12Vから始めて良かったです。片側ずつ始めたのですが、整流回路は
O.Kだったので気楽に接続すると、即ウィンク。電源を切り、考えていたら
この欄のコメントで、アイドリング電流を流した方がいいとあったので、私は
流れ過ぎてのウィンクが嫌で絞っていたのを少し流れる位置まで回すと
直りました。片側もO.Kで、電源を±20Vに変更して、矩形波+ダミーロード
で確認しました。素人ですがいい波形していると思います。1Hzが奇麗に
見えたのには驚きました。

いろいろ教えていただいたお陰て何とか出来たという感じです。
明日、音出しをしてみようと思います。

TTC/TTAのコンビを選んだのでどうなるか楽しみです。

本当にありがとうございました。

tomo さん

無事に完成したようで、なによりです。

ダミロードと発振器、オシロと、十分な測定器をお持ちのようで、素晴らしいですね。

ある程度の余裕を持たせているため、終段トランジスタやドライバ段の種類を同等のモノに入れ替えたくらいでは発振しないとは思うのですが、念のため波形を確認するのが良いですね。

綺麗な波形だったとのことで、安心しました。

たかじんさん おはようございます!

アンプはその後調子よく鳴っています。
そこでもう1台保護基板とセットで購入して作りたいのですが、
品切れでありません。よく見るとその他の基板も無いようです。

コロナ禍の影響でしょうか?

tomo さん

すみません。コロナの影響で私がサボっておりました。

近日中に基板を補充いたします。 どどーんと大量に送ってスイッチサイエンスを倉庫がわりに使っちゃう人がいるみたいで、昨年くらいから送付する数量に制限がかかっています。 そのため、在庫切れになりやすくなっています。

よろしくお願いします。

たかじんさん、こんばんは。

VFA-01 と PRT-01 で Balance 入力 (BTL) を作成中です。 残念ながら、うまくいっていません。

1) VFA-01 ですが、発振しています。

初段FET として 2SK170 を使っています。 DC Offset が非常に急峻で、コンパレータもどきの状態で、バイアス電流の調節が効きません。
このコメント欄の umiumi さんと同じような状態です。 
オシロで確認したら、30 MHz 帯で発振しているようです。

C9: NFB の微分補正
C4: 初段FET間 ーーー 2ポール補正
それとも、C5 (2段目)、C7&8(3段ダーリントンの初段)なのでしょうか。

なんとなく自分でわかるのは、C9 ですが、220pf まで増やしても、発振周波数が下がるだけでした。 
C4 を 4700pf まで増やしても、オフセットはよくても、バイアス電流の調節が効かないように見え、また発振もかわりません。

なお、ジャンクスピーカーにつなぐと、音はでているので、部品間違いはないようです。


2) PRT-01 がうまく動作していません。

出力オフセットを調節してLEDは点灯しますが、音が出ません。
PRT-01 の場合、どのようにして、間違い探しをしたらよいのでしょうか。


3) PRT-01 の MOS-FET Driver を多分だめにしてしまいました。

上述のチェック中に、どこかを間違ってつないだのか、LEDの点灯/消灯にかかわらず、音が出るようになったチャンネルがあります。

壊してしまったのだと思います。 DIGIKEY で買えるとのことでしたが、在庫がないようです。

ひとつひとつ考えていくしかないのですが、どうかよろしくお願いします。

自己レスです。

C9: NFB の微分補正
C4: 初段FET間 ーーー 2ポール補正

以上のふたつを丸ピンソケットにいれかえて いろいろいじってみたら、
C9: 3.3pf / C4: 1000pf の(たかじさんのオリジナル定数)では、発振してしまいます。 C9 を増加させても、解決しません。

C9: 5pf / C4: 1500pf とすると発振しません。 Analog Discovery で周波数特性・位相特性を図ってみると、C4 を増加させても、あまり変化はありません。

ここで、C9: 3.3pf / C4: 1500pf にしてみたら、問題なしです。
周波数特性 ・位相特性も、C9 を変えても変化ありません。

ここで、C9: 3.3pf / C4: 1000pf (発振するはず)にしてみると、位相特性が波を打つようになりました。

まだ、4枚の VFA-01 基板のうち、2枚までしか調整できていませんが、のこる2枚は、C9: 3.3pf / C4: 1000pf で発振しているので、再現性は高いと信じたいです。

※ バイアスが変わらないほうは、はんだ付けのミスでした。
※ PRT-01 のほうも、はんだ付け不良があって、動作していないことが判明しました。 お恥ずかしい次第です。

よって、MOS-FET Driver の再入手が問題となっております。

以上、ご報告でした・・・・。

n'Guin さん

BTL化の前は動作していましたでしょうか?
通常状態で動作していて、BTL化して発振する場合は、位相余裕が足りなくなっている可能性が高いです。

デバイス的な観点では、2SK2145よりも2SK170の方がゲインが高く発振しやすくなるのは確かです。

教科書的な書籍では、1stポールを下げる(位相補償を増やす)と良いと書かれていますが、NFB量が多いアンプでの現実はそんなに甘くはありません。

各段の増幅率、位相補償(C5)、進相位相補償(C9)、2ポール位相補償(R5,C4)、NFB量のバランスとりが必要です。

また、VFA-01のように3段ダーリントン構成の場合は、終段の入力インピーダンスが非常に高いため、2段目の負荷が軽く、発振しやすさに拍車がかかります。 C7,C8は超高域ゲインを落とす役目をしていて発振止めに一役買っています。

発振周波数が30MHzということで、こちらを調整するのもありかと思います。 C7のところに1kΩ程度と470pF~4700pFを直列にしたものを入れる。 などです。 もちろん、各所の位相補償もバランス取りしていかなければベストな状態にはなりません。

ベストな状態とは、クリップ時にも寄生発振がでないか。 1000pF~0.01uF程度のC負荷で発振しないか。 などの検証を行って全てパス出来ることと、再生音も「納得」できる事です。

BTLということで、部品の交換作業が大変になることが予想されます。これらの箇所を一度ソケット化してとっかえひっかえするのが良いと思います。

MOSドライバの件、255-2658-ND こちらでOKです。 価格が上昇しております。

たかじんさん、毎度ご教示いただき、ありがとうございます。

BTL化以前の、普通のステレオアンプとしての段階でつまづいています。 
12V の DCアダプターです。 手持ちが1Aのものなので、B級での動作確認を指定降ります。 おっしゃるように、BTL化でも壁がありますね。


> ベストな状態とは、クリップ時にも寄生発振がでないか。
> 1000pF~0.01uF程度のC負荷で発振しないか。 などの
> 検証を行って全てパス出来ることと、
> 再生音も「納得」できる事です。

上記の確認まで、まだまだ時間がかかりそうです。
VFA-01 & PRT-01 のユニットがなんとか動作するのが、とりあえずの目標です。 VFA-01 の4枚を、C4=1500pf に交換使用と思っていましたが、BTLにして安定度をみてから考えたいと思います。

その次は、300VAのトランスの突入電流対策です。  日暮れて、道遠し状態ですが、少しずつ作業していきます。 単身赴任中で、週末の少しの時間しか、いろいろやれませんが、1月末ぐらいまでに完成できたらうれしいなぁと思っています。

DIGIKEY の上方もありがとうございました。 マルツで取り寄せ不能になっていたので、だめだと勘違いしていました。

今後ともよろしくお願いいたします。


n'Guin さん

そうでしたか。 シングルで発振しているということは、2SK170以外にも何かありそうな気配を感じます。(終段やドライバ段のデバイスの差など)

上ではC7、C8のところで高域ゲインを落とす方法を書きましたが、R5を小さくしても同様に高域ゲインがさがり安定度が増します。 220Ωを100Ωや82Ωにして、C4を1500pF~2200pFなどに増やします。

300VAのトロイダルトランスは、5Aのヒューズも切れてしまうことが予想されますので、スロースタート回路なども考えた方が良いかもしれませんね。

たかじんさん

ご返信ありがとうございます。
初段の2SK170 以外は、VFA-01部品表 (2019-9-6訂正)の通りです。 
2SK2145(2SK117相当)より、ゲインが高く発振しやすいのはわかっているつもりでしたが、甘かったようです。

R5 での調整について、ご教示いただき、ありがとうございます。 BTL化して不安定なときに試みたいと存じます。

300VAのトランスに加えて、4700μ×8(正負とも)の電解コンデンサを準備しているので、100V 40A のSBR ダイオードブリッジ(AE-SBRT20U100SLPx4、秋月電子M-09559)を準備して、さらにソフトスタートにするつもりです。 

いただいたDIGIKEYの MOS FET Driver ですが、オリジナルとは異なるもので、同等品をご提示いただきありがとうございます。 早速マルツを通して発注しました。

現在単身赴任中で、週末の限られた時間しかいじれないので、牛歩の進みとなりますが、お付き合いいただければ幸いです。

n'Guin さん

そうだったのですか。
では2SK170のゲインが高いってだけなのですね。しかも高域まで高ゲインの可能性が高いです。 ノイズも少ないのでデバイスとしては本当に優れたJFETですね。 チップ版も出して欲しかったです。

整流ダイオードも素晴らしいと思います。 BTL化のチャレンジといい、完成が待ち遠しいですね。 BLTは出力が4倍に増えるため、ボリュームを上げにくいなど、運用面でも難しさが出てきます。 ひとつひとつ克服していく楽しみがありそうです。

途中、また何か不具合、疑問点に遭遇しましたらいつでもお声をおかけください。

たかじんさん

いつも大変お世話になっております。
PRT-01 の件で、困った状況に陥っております。

もともとのトラブル状況
※ PRT-01 の2チャンネルのうち、1チャンネルで LEDが点灯する前から MOS-FET リレーが 導通している(音が出ている)。 もう1チャンネルは、LED点灯にあっていた。

> MOSドライバの件、255-2658-ND こちらでOKです
とご教示いただき、マルツ経由で、
【APV2121S】OPTOISOLATOR 2.5KV PHVOLT 4SMD を購入して、
故障チャンネルを交換したところ、LED点灯さえしなくなってしまった。

ところで、このページの上の方で、この MOSドライバは、APV1121S との記載がありました。 

APV1121S を入手した方がよいのでしょうか。
それとも、両チャンネルとも APV2121S に付け替えればよろしいのでしょうか。 

ご教示いただければ幸いです。 よろしくお願いいたします。

n'Guinさん

APV2121SもAPV1121Sも感度が違うだけで、基本的には一緒です。
APV2121Sの方が感度が低い型式になります。おそらく選別して型式を分けているだけです。

LEDが付かなくなってしまったのは、別のところに要因があると思われます。
以下のポイントの電圧を確認してみててください。

1.LEDをON/OFFしているQ9のベース電圧を確認(R9-R10が繋がっているノード)
 LEDのタイミングで電源電圧から0.6Vほど下がるのが正常です。

2.まったく変化ない場合、アンプの出力のオフセット電圧を確認
  電源ONから1秒後くらいには0.5V以下に下がっていると思います。

アンプのオフセット電圧に異常がなく、Q9がONにならない場合は、Q1~Q4、Q5~Q8のあたりの動作がおかしいです。

たかじんさん

ご回答ありがとうございます。

どこがおかしいのかわからず、Q1~Q5と Q7 を交換して治らず、他のトランジスタの電圧を調べている間に、D1 (9.1V チェナーダイオード)がショートモードでいかれていることを確かめました。

どうしてこのような壊れ方をしたのかはわかりませんが、とりあえず、方向性が見えて少しホッとしています。

今年はマルツが2日まで休みなので、治せるのは3日になりますが、少しずつ作っていきたいと思います。 

いつもながら、ありがとうございます。

n'Guin さん

ツェナーダイオードが壊れるとは。。。 どこかショートでもしたのでしょうかね。
この辺りの電圧は電源ONから時間とともに変化していくので、数値として書き込むことが難しいです。

シミュレータで電圧や動作を見てみるのが一番理解が進むような気がします。

たかじんさん

定電圧ダイオード D1 を交換してもなおらず、暗礁に乗り上げてしまいましたが、どこが悪いのかわからず・・・。

トランジスタの BとE電圧は、基本的には 0.6V 程度ことなることを利用して、怪しいのを交換していったところ、Q6 を交換したところで、LEDが点灯するようになりました。

だいぶ遠回りしましたが、なおりました。 たかじんさんのアドバイスなしでは修理できなかったかと思います。

感謝申し上げます。

これで、一歩前進です。 モノラル分は電源を作ったので、この週末には、BTLでの動作確認に、はいれそうです。 

バラックで実験では、スイッチング電源にて、C4 2200pF / C9 3.3pF で、BTLで安定してアナログディスカバリーでよいデータが取れているので、正式な電源にて動作確認後に、C4 を 3300pF でチャレンジするつもりでいます。

BTLにせずとも、力強くかつエレガントさを失わない好みの音がでているので、やりすぎだったかなと思っている次第です。

n'Guin さん

ツェナーではなくQ6でしたか。 無事に動作したようで良かったです。

VFA-01の回路構成は、基本に忠実なものでメーカー製のアンプにも採用されてきたものです。電源やトランジスタの組み合わせ次第で市販アンプを超えるのも夢ではありませんね。

それをBTL化するのは超豪華で、自作ならではです。

たかじんさん

VFA-01 (初段のみ 2SK170) BTL の件です。
1台は無事完成しました。 最終的に、C4 2200pF / C9 3.3pF になりました。 BTL でアナログディスカバリーでも、200kHz (-3dB) までのび、位相回転も 1MHz で -120°と安定していました。 歪み率もちょっとチェックしましたが、0.05%(1W/4オーム負荷)程度でした。 コンデンサ負荷の方形波も、0.1~1μFで、オーバーシュートがひどくなる程度でした。


ところが、もう1台で難航しています。
完成したものと同じく、C4 2200pF / C9 3.3pF にで、Unbalanced のステレオアンプとして、バラックで動作させたところ出力のゼロバランス、動作電流の調節がききません。
困って、発振器とオシロで測定したところ、正常に調節が利くようになりました。 入力がオープンだったのが悪さしていたようだと判断して、正式の電源でアナログディスカバリーにて、特性を調査し始めました。

周波数特性は正常動作器と同じですが、300kHz 以上の位相回転が、+90°まであがって、その後下がり-180°(1MHz)と不安定です。 これを調べていたら、入力オープンのままにしていたチャンネルが、終段焼損してしまいました。

これから3段ダーリントン段は異常があるものと考えて交換するつもりですが、今後、どこをいじっていったらいいのでしょうか?

入力オープンで動作不良があるので、入力のハイカットフィルターのコンデンサを増やすことでしょうか? それとも、C4/C9の調整でしょうか。

設計できる力がないため、どこの調整を試すべきなのか、想像もつきません。 よろしかったら、アドバイスをいただけると助かります。

n'Guinさん

片方は動作したのですね。良かったです。

パワーアンプの入力はOPENにしない方が良いですね。 入力インピーダンスを50kΩ程にしてあるのは、直前にボリュームを噛まして使えるようにと考えたからです。
ボリュームが付いているなら、ボリュームを絞れば入力をショートしたのと同等になります。

もし、プリアンプなど駆動力のある前段があるのでしたら、R2を4.7k~10kΩくらいに低くしても良いかと思います。

位相補償をもう少し効かせるのでしたら、R5を100Ωにしてみるというのはいかがでしょうか。

発振により終段がやられた場合は、終段だけでなく、ドライバ段、プリドライバ段も交換しちゃった方が手っ取り早いです。
また、トランジスタを抜いたところで抵抗の値(R14~R21)も確認してください。 焼けてオープンになるか、抵抗値が高くなってしまうことがあります。 値が変わっていなければ抵抗の交換は必要ありません。

たかじんさん

早速のご教示ありがとうございます。

さてさて、入力インピータンス50kΩが高いとは思ってもいませんでした。 真空管アンプの常識が邪魔していたようです。 
このBTLアンプは、たかじんさんの MUSES72320 電子ボリューム基板 + HPA-12 (FET入力A級バージョン) によるバランスプリの相方なので・・・と書いたところで、入力インピータンス50kΩはないよなと改めて思いました。 R2を4.7kΩに下げようと思います。

また、位相補正関係もご教示ありがとうございます。 いろいろ試してみようと思います。

完成した方も、R2 は合わせて下げるつもりです。

いつもながら、ありがとうございます。


追伸: これが終わったら、Blue Snow DAC に取りかかる予定です。

単身赴任中なので、週末に帰宅したら、

n'Guinさん

確かに真空管アンプは抵抗値高いですね。 ボリュームも100kが低いくらいで、250kや500kでしたからね。

プリアンプがしっかりしたドライブ能力を持っているなら、入力は4.7kで大丈夫です。

いわゆる可変抵抗で絞る場合は、その受け側の抵抗が低いと摺動子に電流が多く流れてひずみが多くなってしまいます。

ついにBlueSnow DAC の方も着手ですか。 頑張ってください。

たかじんさん

いつも大変お世話になっております。
VFA-01 BT:L 2代目の件です。

終段が焼損した側は、ダーリントントランジスタの交換だけで済みました。
そして、R2=4.7kΩとしました。

ここまできても、Unbalanced のステレオアンプとして不安定です。 片側は入力オープンで、スピーカー出力がとんでもない電圧になり保護回路が働きます。 もう片方はまずまずですが、Analog Discovery で図ると、以前に書いたように位相回転がとんでもないことになっています。

ここで、R5を100Ω としてみたら、なんと・・・・
周波数特性が波打つようになりました。 10kHz より上が何か所かのピークがでる感じです。 位相回転も曲芸飛行になりました。 これは両チャンネルともです。

さすがの私でも、これは位相補償をやりすぎた結果とわかりましたので、R5を220Ωに戻したのちに、どこかで高域を落とせばよいと考えて、試みに C9 5pFとしてみたら、これがビンゴ! 周波数特性は、-3dB で 200kHz 程度で素直に減少。 位相回転も若干の波うちはありますが、0°~ー120°でおさまるようになりました。

ただいま、正式電源で、アイドル電流を 450mA 流して、音楽を聴きながら安定度を確認していますが、大丈夫そうです。

たかじんさんのお助けがなければ、ここまでたどり着けなかっただろうことは必定です。 感謝申し上げます。

もう少ししたら、BTLの配線をして特性を図ってみます。

追伸: もう一台のほうですが、R2=4.7kΩに修正して、C9はこのまま 3.3pF にしておこうかと思っています。 これまでの試験では、安定して動作しているので。 もちろん、BTLとして本格的に特性をとって、問題があるようなら、5pF に修正予定です。 こんな感じでいいですよね>みなさん

n'Guin さん

R5=100ΩでF特が暴れてしまう件、すみませんでした。 CRの時定数を保ったままRを下げるにはCの方を大きくしなければいけない点を書くのを忘れていました。

初段差動の負荷の間に入れたこのCR回路は、高域ゲインを落とす効果があります。 抵抗が低ければ低いほど高域ゲインを落とします。

その結果、NFB量が減ってアンプは安定方向に向かいますが、当然、周波数の関係性もあります。

C9の方は、5pFで少し多め、3~3.9pFくらいが最適値と思われます。 こちらはfc付近のピークの山の位置がちょっと動くくらいの効果ですが、200kHzあたりで落ち込んでいるのでしたら計測上の特性には現れにくいかもしれません。

たかじんさん。 ご教示ありがとうございます。

今回の私のケースの場合、2SK2145 を 2Sk170 に変えて、ゲインが上がったことでさまざまな問題が起こっているわけです。

R5およびC4 の周波数補正では、R5を下げることで高域ゲインを下げるこうかがることを教えていただき、ありがとうございます。
単に、C4 を増やすのは、ゲインを下げる周波数を下げる効果があると言うことだと理解しました。

これから、歪み率特性などの測定をして参ります。 そのなかで、不安定要因がでてこないことを確認したいと存じます。

追伸 一般的なことですが、R5の大きさは、R3/R4(1.5kΩ)の15%程度あたりで試みるのがよいのでしょうか。 考え方を教えていただけるとありがたいです。

n'Guin さん

2SK170でゲインが上がったところを、負荷抵抗の差動部分で殺してしまうのはもったいない対策とも言えますが、低域では依然、ハイゲインの特徴が残っていますので、DCオフセット低減、PSRR向上は望めます。

> R5の大きさは、R3/R4(1.5kΩ)の15%程度あたりで試みるのがよいのでしょうか。 考え方を教えていただけるとありがたいです。

特に決まりというのはありません。  2段目のトランジスタのベース・コレクタ間の位相補償で発振が止まらない場合は、初段の(高域)ゲイン下げは有効な手段になります。

個人的な感覚では、大雑把に負荷抵抗の1/10くらいの抵抗値を使っている場合は、たくさん補償していると思います。 1/2~1/3程度でしたら、わずかに味付けしているって感じです。 仕上がりゲインが低い場合はNFB量が多めになりますので、どうしても位相補償を沢山しなければいけなくなりますので、補償の大小がアンプ設計の優劣を決定するわけでもありません。

たかじんさん、さまざまご教示ありがとうございます。

手元のBTLアンプは、とりあえず、アナログディスカバリーでの周波数特性(200kHz, -3dB)と位相特性がすなお(0~-120°)なので、視聴をしております。 手元の Soulnote ma1.0 に比べると、ワイドレンジでダイナミックな感触です。 これまで聞こえなかった細かな音も聞こえてきます。 リファレンスのCDの感触(ピアノのキータッチの差が聞き取れるかどうか)は素晴らしいの一言に尽きます。

位相補償等は、たかじんさんのご指摘を考えると、C9 を 3.3pF に戻して、C4 2200pF / R5 220 Ωから、C4 4700pF / R5 100 Ωにしてしまおうかと思っています。 理屈から考えると、高域の裸ゲインを絞った方が、微分補正を利かせるより安全なのは明らかだからです。

現在、アイドリングは、500mA 程度にしており、放熱器はほんのり暖まっている(気持ちいいぐらい)です。 2台分で1Aになるので、スロースタート用の抵抗を5Ω5Wにしていて、ちょっとまずいので、これも修正します。ダイオードの連続電流上限は 40A なので、電源電圧が±14V 程度なので、制限抵抗はもっと少なくて大丈夫なはず。

たかじんさんのおかげで、なんとか完成に持ち込めそうです。 本当にありがとうございます。

n'Guinさん

無事に動作しているようで良かったです。 Soulnoteのma1.0ですか。 電源が別筐体のアンプですよね。 あの電源供給配線が気になっていたんですよね。。。

それはさておき、
> C4 2200pF / R5 220 Ωから、C4 4700pF / R5 100 Ωにしてしまおうかと思っています。

現状で安定しているなら、そのままでも良いと思います。

アイドリング電流を500mAと多めにしているので殆どの領域はA級動作ですね。 素晴らしいです。

たかじんさん

いつもありがとうございます。

>> C4 2200pF / R5 220 Ωから、C4 4700pF / R5 100 Ωにしてしまおうかと思っています。
> 現状で安定しているなら、そのままでも良いと思います。

手遅れでした。 そして、また、やらかました(^^);
安定しているものを改良(?)のつもりで、壊してしまう・・・・。
そういう性分なので、あきらめています:-)

やらかした内容:
1) DCオフセットが全くとれない
オフセット電圧が変わり続ける状況になりました。 
→ 終段のアイドリング電流を 0.5A にしていたので、調製用のDCアダプタが、電流をまかないきれずブリンクしていた。 
最初何が原因かわかりませんでした。 あきらめてこのページの最初の図を印刷して調べ始めて、やっと気がつきました。 

2) 正式電源にしてから、終段のアイドリング電流調整が利かない。
これは本当に焦りました。 1枚の基板だけ、こうなりました。
右に回しきっても、アイドリング電流が0.2A にしかなりません。
調製用DCアダプタでうまく動作していたのに。

→ PRT-01 の保護回路が働いたおかげで復旧しました。
再度オフセット電圧を0Vにしたら、アイドリング電流の調整が利くようになりました。 

充分に聴いていないのですが、ダイナミック感が減少して、優等生サウンドというか、ちょっとつまらない感じがしました。 しかし、特性的にはさらに安定したので、次の週末にチェンジニアでがんばろうと思います。 

# なんのことはない、C6を、10μのフィルムコンにしてみようかと。


> Soulnoteのma1.0ですか。 電源が別筐体のアンプですよね。 あの電源供給配線が気になっていたんですよね。。。

単腺と思われる細めの線が多数平行に走ってます。 ma1.0 がこれまでの常用アンプでしたが、今後、VFA-01 BTL にとって変わられるだろうと予想しています。 このma1.0 もフルバランスアンプです。 音色は、VFA-01 とちょっとにて感じがしてます。

いよいよ完成が近い感じになりました。 感謝ですm(_ _)m

たかじんさん こんにちは。

どこに書き込みしたらいいのかわからずお邪魔します。

難しいコメントのど真ん中にすみません。

このアンプのプロテクト基板を2台分は買って1台は使っています。
MOSドライバーの不足で在庫が”0”になっているようですが、
いつ頃購入できるでしょうか?

よろしくお願いいたします。

n'Guin さん

あらら。 アイドリング電流0.5Aは、2チャンネル分だと1A。 さらにBTLだと倍の2Aになりますので、電源部の負担もかなりのモノです。

C6のコンデンサは、容量でもコンデンサの品種でも音に影響が出ます。 100uF電解だとかなり落ち着いた雰囲気のセッティングです。 容量を小さくすると、明るめの音になってくると思います。

アイドリング電流でも音の印象は大きく変わりますし、NFB量(ゲイン設定)でも変わるので、トータルで好みの音にして行ければと思います。

そうは言っても、アイドリング電流が大きいときの人を心を惹きつけるあの感覚は、他の箇所で賄うことはできないかもしれませんね。


tomo さん

大変お待たせしてすみません。 昨年10月頃に発注はしていて、その時の発送予定日は1/10になっていました。 遅延連絡が正月明けにきていて、そろそろ到着してもおかしくないハズなのですが、いまだ発送連絡が来ておりません。

もう少々お待ちください。

たかじんさん、みなさま

本日、休日出勤の代休を強制的に取らせられたので、作業しちゃいました。そして、またやらかしました。  

またも、DCオフセットがとれません。 3時間ほど悩みましたが、12VのDCアダプターで作業した場合、本体電源とはアース回路が本質的に違っているのを忘れていました。 ボリュームをつけないのはいいけど、ハード的にOFFできる工夫があったほうがよいようです。 他にもトラブルを発見したのですが、そちらについては、後で掲示板で書きます。 

さて、音の方ですが、ご機嫌サウンドに戻りました。  おっしゃるように、C6の影響は大きいですね。 奇しくも、HPA-12 をフラットアンプに用いたバランスプリアンプと同じ容量の同じコンデンサです。 私の場合、C6は電解コンデンサはだめということなのかもしれません。

> アイドリング電流0.5Aは、2チャンネル分だと1A。 
> さらにBTLだと倍の2Aになりますので、電源部の負担もかなりのモノです。
すみません。 説明不十分でした。 モノラル構成にしてました。 300VA のトランスを使っていますが、モノラルです。 

まだちょい聴きですが、もう ma1.0 には戻れません。 たかじんさんがおっしゃっていたように、メーカー製を超えることができた可能性があります。 たかじんさんの基板と、いつも変わらぬていねいなご支援がなかったら、ここまでたどり着くことはありませんでした。 たかじんさんのように設計や基板設計はできなくても、せめて回路理解を進め、自分でトラブルシューティングができるようになりたいです。 還暦を過ぎての手習いですが、がんばりたいです。

本当に感謝です。  残るはBTLとしての詳細な特性把握ですが、普通のVFA-01 基板としての安定性や BTLでのコンデンサ負荷は終わっていますので、測定作業自体が目的だと思います。

追伸: tomo さんがお書きくださったように、私も気になっていました。
失敗したときのために、あと4枚分 VFA-01 基板が手元にあります。

n'Guinさん

無事に動作、音の方も満足できるようになったようでなによりです。 300VAトランス、モノラルBTL仕様を2台ですか。 すごい事になってますね。


メーカー製のアンプはコストに制約がありますし、会社の利益、販売店の利益を乗せたところでの価格ですから、(同じ価格を部品代として使った)自作アンプが音で超えるのは難しいことではありません。

そうは言っても、作った人の努力と検証した時間、持っている技術力までをお金に換算することは難しいですから、どちらがお得か? というのは目をつぶる必要がありますね(笑


自作アンプで見落としがちな点としては「安全面」です。
真空管アンプでも半導体アンプでも、故障時にどうなるかという部分と、感電事故には気をくばって作る必要がありますね。

たかじんさん みなさま

本日、このコメント欄でずっと相談していた VFA-01 2枚による フルバランスアンプを、いろいろ測定してみました。

そうしたら、BTLだと、C4 4700pF / R5 100 Ω だと、100 kHz 以上が、0.3dB 程度ですが、波をうっていることに気がつきました。 実測値で確認すると、可聴周波域帯も微妙に波打っています。 R5を小さくしたときと同じ現象でしたので、R5 を 220 Ωに戻しました。 4枚の基板のうち、2枚は、C4 3300pF / R5 220Ω, C9 5pF で安定し、もう2枚は、C4 2200pF / R5 220Ω, C9 3.3pF で安定動作でした。

よって全てを、C4 3300pF / R5 220Ω, C9 5pF にしました。

以上の定数は、初段のFETを2SK170 に変更した場合の、私の4枚のVFA-01での経験からです。 

たかじんさんには、C9 5pF は補正しすぎの傾向とのことでしたが、BTLの場合は、それぐらいのほうがよいようです。

以上、ご報告まで。

n'Guin さん

そうでしたか。最適な位相補償値が決まったところで完成ですね。

ご存知だとは思いますが、BTLアンプはA級動作領域だと出力の変動が電源やGNDの電流に一切影響しないという利点があります。
そういった面で音質に有利に働いているんでしょうね。

完成おめでとうございます。


そうそう、PRT-01、02用のMOS-FETドライバがやっと納品されました。
近日中に補充分をスイッチサイエンスへ送ろうと思います。 よろしくお願いいたします。


たかじんさん

コメントをありがとうございます。

測定をしていて、まだトラブルを抱えていることがわかりました。
1台は問題ないのですが、もう1台が 50MHz 帯で発振することがあるのがわかりました。

問題があるほうの1台を普通のステレオアンプとして使用した場合も、入力する装置によって、不安定になります。 具体的には、ぺるけさんの USBーDAC (トランス出力)では安定しているのですが、オーディオインターフェースの MOTU M2 では、出力オフセットがとれず、PRT-01 の保護が働いてしまいます。

50 MHz 帯の発振ともなると、対策はこれまでご教示いただいた、C4, R5/C9 ではなく、C5あるいは C7/C8かとも思うのですが、いかがでしょうか。 

お願いばかりですみませんが、どうかよろしくお願いします。

n'Guin さん

50MHzとはなかなかですね。 アンプの発振でそこまで高いのは私も殆ど見たことがありません。

終段のパワトラはftが70MHz程度ですので、オーバーオールNFBの系統ではない可能性が高いです。

その周波数ですと3段ダーリントンのプリドライバ段、初段定電流回路が可能性として考えられます。

VFA-01はDCカットしていないDCアンプなので、入力にオフセット電圧があると出力ではゲイン倍されて出てきます。 仕上がりゲインは約27dBですから23倍されます。

つまり600mV÷23 = 26mV 以上のオフセット電圧がアンプに入力されると、出力保護動作になります。

ぺるけさんのDACはトランスでDCカットしているのでDC的には安心感がありますね。

たかじんさん 返信ありがとうございます。 50MHz 帯の発振は珍しいのですね。

50MHz 帯の発振は、BTLで見つけました。 歪み率測定を、WeveGene/WaveSpectra で、バランス入出力ができるサウンドカードで行っているのですが、このときにDCオフセットがとれなくなったことから、オシロでチェックしたところ、発振がわかった次第です。

なお、入力する機器によって不安定になるのは、機器出力のDC漏れではありません。 DCがないのに、オフセット調整が狂います。 わたくしの想像では、機器の相性(?)により、アンプの発振状態がかわり、DCオフセット機能が喪失する/変化するためかと思います。 この現象は、BTL でも、Unbalanced 入力でも起こります。 

現在、Unbalanced 入力のステレオアンプとして、トラブルシューティング中です。

DCオフセットがうまくとれなくなると、終段の電流調節ができなくなることがあります。 終段の電流調節の半固定抵抗をどう回しても、テストポイントは、0.001V 程度になります。

このことから、C5 を47pF から、100pF にしてみたら、やや改善が見られました。 不安定な機器でも、DCオフセットがとれるようになりました。しかし、終段の電流調節はできません。
ここで、さらなる安定化のつもりで C7/C8を 33pF から、47pF に増やしたら、かえって不安定になったので、C7/C8 はオリジナル通りに戻し、C5をさらに増量して、220pF にしてみました。 オフセット調節も、終段の電流調節もできます。 

BTLにしてみて、また発振が認められるかもしれませんが、手を動かしてトライ&エラーをしてみるしかないと思っています。 たかじんさんのように症状から推察できるようになりたいのですが、設計ができないうちは、駄目でしょうね((´・ω・`))

今後とも、よろしくお願いいたします。

n'Guin さん

接続する機器によって発振したり(その影響で)DCが出たりするのは、どこか基本的に不安定な箇所がある証拠です。

プリドライバ段のC7,C8を33pF->47pFに変更しただけで、動作が変わるくらいというのは、かなり安定度が怪しいと思われます。

プリドライバ段でいうとベース抵抗(R14、R15)に並列に100pF~220pFくらいの進相補償を入れるという手段もありますが、わずかに出る寄生発振を止めるくらいの効果です。

こういう発振は、アンプのどこをみても発振波形が観測されるため、場所を特定するのはオシロでは難しいですね。
むしろトランジスタの温度をみてみた方が速いくらいです。 (燃えたり煙がでたりしない程度なら指でトランジスタの頭を触ったりします)

2段目の位相補償を大きくするとスルレートが遅くなっていくため、100pFを超える補償は避けて通るの通常ですが、それしか手段がない場合は仕方ありません。


ただ、片方のアンプは安定して動作しているとのことなので、以前、発振して終段を燃やしたときに、どこかのトランジスタに負担がかかって特性がおかしくなっている可能性も捨てきれませんね。(修理した側のアンプだった場合)

たかじんさん

いつも、素早い返信をありがとうございます。
現在、C5 を220pF にして、BTLで動作確認をしていますが、安定して動作するようになりました。 つなぐものによって、保護回路(PRT-01)が動作することもなくなりました。 そして、50MHz 帯の発振も観察できなくなりました。 (この50MHz 帯の発振は、BTL化したときのみに観察されています。) 歪み率特性も図れるようになりました。

> 2段目の位相補償を大きくするとスルレートが遅くなっていくため、100pFを超える補償は避けて通るの通常ですが、それしか手段がない場合は仕方ありません。
今回は、わたくしの技量の問題もあって、これで我慢しようと思います。

> 以前、発振して終段を燃やしたときに、どこかのトランジスタに負担がかかって特性がおかしくなっている可能性も捨てきれませんね。
はい、修理した側のアンプです。 壊れたのは左側 Ch のみで、右側 Ch は壊れていません。 しかしながら、右側 Ch が最も症状がひどいです。
修理した左側 Ch は、C5 100 pF で安定しましたが、右側はダメでした。

周波数特性は、もともと正常動作している側とほぼ同じです。 周波数特性は、-3dB 点が 170kHzで、1MHzまでの位相回転は、-120°程度で、急な増減はありません。 歪み率特性は、どちらも 100 Hz / 1kHz で最小 0.02% 程度、10kHz で0.06% 程度です。 5% 歪みでの 最大出力は4Ω負荷で 40W と予想通りでした。

今回の場合、BTLで用いるというのが、ひとつの不安定要因になっているように感じています。 さらに、自分自身が回路設計ができないのに、初段FETを変えたりといったアレンジしたのも結果的に悪い結果を生んだと考えます。 顛末はホームページにまとめたいと思っています。

たかじんさんには、何から何までお世話になりました。 心から感謝申し上げます。

n'Guinさん

> 修理した左側 Ch は、C5 100 pF で安定しましたが、右側はダメでした。

なるほど。むしろ発振して過負荷がかかった方のアンプのゲインが下がって安定しやすくなっているのかもしれませんね。 そうなると、オーバーオールNFBの量に依存しそうです。

BTLが発振に対して不利になるところとしては、最終負荷が通常より半分に見えてしまうところです。その代わり(?)スルーレートは倍になるので、2段目位相補償が大きくても相殺されれますね。

ブログの方、拝見させてもらいました。 素晴らしいです。 ひずみ率の値は、測定条件で結構変わるため、どのような環境で行ったかに依存します。

私のところでは、超低ひずみ発振器が入っているVP-7722Aという測定器を使ってJEITAの測定基準で測定しています。
超低ひずみをうりにしているBenchmark社と同様に80kHzLPFを入れているので、500kHz帯域幅の値よりは少し有利な数値が出ます。

たかじんさん、みなさま

ブログのほうまで見ていただき、ありがとうございます。 アンプの方は快調に使用しており、ご機嫌サウンドを奏でています。

若干の後日談を書かせてください。

不安定な1台の 50MHz 帯の発振は、デスクトップPCにつないだサウンドカードを接続したときです。 また不安定だったのは、DTM用のオーディオインターフェースのときでもあったので、これらの出力をオシロで調べてみました。 高周波帯の測定なので、1チャンネルをそれらの出力に、もう1チャンネルはプローブをショートして近くに置いてみました。

サウンドカードのほうでは、50MHz 帯のノイズが、常に、20mVp-p 弱で認められました。 周波数が高いので、ショート側でも同じようなノイズが、半分程度のボルテージで認められました。 オーディオインターフェースのほうでは、10MHz 帯で 10mVp-p 程度で認められました。 50MHz 帯の発振という不安定さは、その周波数帯のノイズが入力されていたからということも理由のひとつであったようです。

この程度のノイズで不安定になるアンプが悪いともいえますが、サウンドカードのほうは、これからも歪み率測定で使用するので、なんとか対策をとりたいと思っています。

n'Guin さん

なるほど。

本当は、300kHz以上の高域は入力フィルタで落とすため、そこまで高い周波数の影響をうけないハズなんですけどね。 (入力ケーブルを数メートル伸ばすとAMラジオの電波とかが飛び込みやすいため、大抵のアンプは300から500kHzくらいのLPFを入力部に設けています。)

オシロ波形の画像を拝見させていただいたのですが「BW」という記号が出ているので帯域制限が掛かっていると思われます。帯域はオシロの機種により200MHzとか20MHzとか、そんな感じでかけられます。100MHz以上の帯域制限であればかけていて問題ないと思います。

なんとなく特定周波数の発振というより、高周波のノイズっぽい感じにも見えますね。

ちなみにDACの中には高調波を垂れ流してしまうものがあるので、気を付けた方がいいかもしれません。信号トランスを噛ますと100kHz以上はカットされます。

たかじんさん

ご返信ありがとうございます。 ブログのほうまでごらんいただき、ありがとうございます。 おっしゃるように、高周波のノイズだと考えております。

> ちなみにDACの中には高調波を垂れ流してしまうものがあるので、気を付けた方がいいかもしれません。
おっしゃるとおりで、今回問題になっているのは、どちらも、AD/DA コンバーターです。 信号トランスをかますというのは、たしかに一番間違いがないかもしれません。 手元に タムラの TDP-1W のペア(600:600)があるので、試してみます。

入力の XLR 端子をアンプ後面の右側、スピーカー出力をアンプ後面の中央やや右、そして、AC入力をアンプの左側にしています。 アンプの右側の VFA-01がおかしくなりやすいのは、この配置も影響しているかもしれません。

いつもながら、ありがとうございます。

n'Guin さん

PCに接続してレコーディングなどをする、いわゆるオーディオインターフェースは、オーディオメーカーが作るCDプレーヤーやアンプと違って高調波ノイズの漏れが多いのかもしれませんね。

ただ、VFA-01の入力部のLPFで300kHz以上の高周波は落しているので、ちょっと謎です。

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