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2019年11月17日 (日)

HPC-01に搭載した低域ブースト機能について

本日は、D級アンプHPC-01の低域ブースト機能について説明しようと思います。

8cmのステレオ誌付録スピーカーを容積1Lの小型エンクロージャーに入れたときに、あまりに低音が寂しいことからSBB-II基板などを作っていましたが、HPC-01は、オンボードで同等の機能を搭載しています。

Boost_a1

 

前段OPAMP部にあるC5、R7がソレで、NFB回路に挿入しているためNF型のイコライザーにあたります。スイッチS1でショートするとイコライザ回路がバイパスされて反転フラットアンプになります。(C7は位相補償)

 

 

LTspiceで計算したブーストカーブを以下に示します。

C5=0.033uFのとき。上から、R7が68kΩ、47kΩ、22kΩ、10kΩ、バイパスの5本です。

8cmユニット+箱容量1Lクラスを想定

B_0_033uf
ド派手にブーストしています。100Hzで+10dB。

殆どの楽曲ソースには30Hz以下は入っていないため、30Hz以上のカーブに注目してください。

 

 

C5=0.047uFのとき。同様に68kΩ、47kΩ、22kΩ、10kΩ、バイパス。
12cmユニット+箱容量2Lクラスを想定

B_0_047uf
 100Hzで+8dB。

 

C5=0.068uFのとき。同様に上から68kΩ、47kΩ、22kΩ、10kΩ、バイパス。

B_0_068uf
 100Hzで+6dB。

 

これらのカーブを見て、好みの(お使いのスピーカーに合わせて)ブーストカーブに調整してみてください。

でも、基板上のON/OFFスイッチのと固定抵抗ではブースト量を可変できません。

 

 

ということで、R7にパラって可変抵抗(2連Bカーブ)をつなげてブースト量を操作できるようにしてみました。

50kの可変抵抗を使ったためブースト量は減ります。

 68kΩ//50kΩ = 28.8kΩ となります。

(// は並列接続の意味)

R7を100~220kΩにすればブースト量を稼げます。オープンにするとまずいので、R7抵抗は付けておいた方が良いです。

 

特性(この場合ハムノイズ)を犠牲にして、使い勝手向上を目指すわけです。我慢できるほどのハムノイズなのか、我慢できないレベルなのかを試すという意味合いもあります。

Boost_a0
  < R7に並列に50kΩの可変抵抗を付けてみた >

やはりトランスが近いのでハムノイズが増えました。が、スピーカーから1m離れると聞こえなくなるレベルなので許容できる人も多いかと思います。ボリュームを回すとゴゴゴっと摺動子を擦る音が出ますね。9型のボリュームが良くなかった可能性もあります。

ただ、秋月電子のこの基板は使いやすいのでおススメです。

可変できると、ちょうどよいブースト量に簡単に設定できるメリットがありますね。

ある程度音量を上げて聴けるのであれば「ブーストOFF」にするのが一番音が良いです。また、ブースト量が一定でよければ、無用なハムの誘発がない固定式の方が音質的にもS/N的にも優れます。

音質を優先するか、使い勝手を優先するか。という選択です。

 

 

本来はエンクロージャーの作りで低域の再生能力を確保して、電子的にブーストしないというのがひとつの美学。

しかしながら、メーカー製の小型パワードスピーカーの殆どが内部イコライザで音のバランスを調整していることを考えると、自作スピーカーというカテゴリだけ苦労する必要は無いと思います。自作なら「何にも制約を受けず自由であるべき」だと思うのです(笑

 

小音量では低域が聞こえにくくなるという聴覚のラウドネス特性から、低音を多少ブーストするのは理にかなった操作であることは間違いないと思います。

 

ということで、固定式低域BOOSTの特性と、可変化改造のお話でした。

 

HYPER PULSE CONVERTER 詳細はこちら

 

 

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パワーアンプ」カテゴリの記事

コメント

はじめまして。

HYPER PULSE CONVERTERに興味が沸いて組み立てました。

配線の方法がよくわからず、基板に書いてある文字をたよりにつないでみました。ケースをまだ購入していません。アルミ板の上に密着させているだけという不安定な状態ですが、音は感動です。

TOPPINGとNFJのD級アンプは購入したり友人から譲り受けたりで使って来ましたが次元が違います。

まさにHYPERです。

乃木坂46「音が出ないギター」のボーカルのハモリで鳥肌が立りました。最高にロックな音。
ありがとうございました。

kondo さん

ありがとうございます。
アルミ板の厚さがある程度あれば、底板のみで放熱が間に合うかと思います。

ロック系の曲で栄えるようにと作りこんできましたので、そういう曲にはぴったりかもしれません。ボーカルもそこそこ聴けるようになりました。

もし、音質向上TIPSをやっていないようでしたら、配線飛ばしをぜひ試してみてください。

配線の接続の仕方、たしかに分かりにくいかもしれませんね。ご指摘ありがとうございます。近日中に資料を更新します。

たかじん様
はじめまして。

SB32+PRO DoP、SabreBerry32、SabreberryDAC Zero
など、DAC類楽しませていただいております。

その延長で
アンプの検討+久しぶりの自作の虫がムズムズして
冬休みの工作で、HPC-01に手を出したのは良かったのですが・・
半田つけを失敗したのか2枚中1枚がどこかで短絡しており
原因探し中に基板を壊してしまいました。

周回遅れのタイミングでもあり
既に生基板は、売りきれになっております。
再販予定は有りますでしょうか?

duf4 さん

こんにちは。
すみません、生基板は(上級者向けという名目の)試験的なもので、頒布していたものが全てです。手元にも在庫はございません。

半田リムーバー(サンハヤト SMD-21など)を使えばICをキレイに取り外すことができるかもしれません。
これを使ってQFPも外したことがあるので、使い方さえ把握すれば基板銅箔を傷めずにICを取り去ることが出来るかと思います。


たかじん様

連絡ありがとうございます。

そうですよね。
半田ごてで、十分に加熱したつもりでしたが
無理したようで、基板銅箔を剥がしてしまいました。
練習不足でした。

資金確保からコツコツ行きます。
これを完成できるまで、”うずうず、ワクワク”する企画は見ないようにしないと
浮気してお蔵入りにしそうで怖いです。

でも
いつも、たかじん様の誘惑的な話を楽しみにしております。

duf4さん

そうでしたか。0.5mmピッチとパターンが細いため、熱を加えすぎても銅箔がはがれやすくなりますしね。テクニックと良い道具が必要になってきます。

実装版がまだ残っているため、リピート発注はしばらく後になってしまいますが、そのとき、未実装版も少量用意できればと考えています。

よろしくお願いします。

たかじんさんへのご報告

mikeと申します。

イタリア HiFi2000 のケース Mini Dissipante 2U 250mm 10mm SILVER front panel を使って HPC-01 を組み立てました。

トロイダルトランスは、手持ちの Nuvotem Talema 30Vx2/115V 225VA です。ケースは一回りおおきいのですがやはりバスが出ましたので、トランスを日立のファインメットシートでくるみ、実用上問題ないレベル、つまり最大ボリュームでも気にならないレベルに押さえました。トランスの鳴きはありません。部品はほぼ指定通りです。(47pにはWimaを使いました。)アース線も追加しています。

音は、300Hまでコロコロ変わりました。そして500Hになる頃にとても安定し本来の音と思われる成熟した状態になりました。
結構手強かったです。

500Hを超えた音は、穏やかで響きが豊かですが、ソースの微細な音もよく聞こえます。送り出すDACたちの違いもよくでます。
強靱な音も、少しエキセントリックな音もきちんと出せます。300時間までの穏やかで豊かな美音系の音が、500時間を超えたときには基本は変わりませんが複雑で微妙な音から切れがよく強靭な音まで出せるようになっていました。

D class の他のアンプ、iRaudamp 7D改 monoblock、NC400/Ncore by hypex たちに比べると、ずっとずっと穏やかで豊かな響きの美しい音です。響きが豊かすぎるくらい豊かですが D class が得意な強靭でバルシブな音もそこそこ再現できます。そこが、美音系一筋の AMP CAMP AMP v1.6改 monoblock とも違い、素晴らしいアンプです。

個人的には、もう少しスレトートで強靱な音が好きです。ですからD class にこだわり、その強靭だがちょっとシンプルでストレートすぎる音をどうやってもっと響きの美しい音にしていくかトライしていたのですが、この答えの一つの方向が、HPC-01 に見出したように思います。

電源については、トライダルの持つやわな音があまり好きでなく、スイッチング電源にこだわってきたのですが、HPC-01 の音を聞き、なんだトロイダルでも行けるんじゃないかと気付きました。

スイッチング電源も試してみましたがもちろん素のままの安物では全く駄目で、といってもノイズのないものに買い替え、かつ高額なオイルコンやマイカコンを加えて磨くのもコスト的にどうなんだろうと疑問を持たせるリニア電源の出来です。

もし電源に投資するなら、たかじんさんおすすめの Block のより大容量のものにするほうがよほどいいのではないかと考えています。

ちょっとパワーが足りないのが惜しい点なので、もしかしたらスペック上限まで電源電圧を上げると、あともうちょっともの足りない「強靭さ」が解決できるのではないかと思っています。

ともあれ、このコストを考えると、他に競合するものがいないD級とかA/B級とか方式を超えたものすごくいいアンプだと感じています。
オーディオ仲間に貸し出してしばらく自慢して歩こうかと思っています。
素晴らしいアンプをありがとうございます。とても楽しんでいます。

mike さん

大変貴重なコメントありがとうございます。

おっしゃる通り、HPC-01はDACや、音源(録音)の音の微妙なニュアンスの違いをよく表現してきますね。AB級よりもその点が得意というのは驚きでした。

音が落ち着くまで500時間も必要だったとは、私もしりませんでした。最初の1週間(100時間)までは、かなり変化して角が取れていくのですが、2~3週間くらいたつと、ほぼ安定してくると勘違いしていました。

NC400/Ncoreは、私もちょっと注目していたのですが、完成ユニットしか購入できないので電子回路的な自作の醍醐味はちょっと物足りないと思いました。

Nuvotem Talemaとblockのトロイダルトランスですが、音質的にはNuvotem Talemaの方が開放的かつ、メリハリのある音だと感じています。ただ、私の家ではトランス鳴きがひどくて実使用に耐えないのです。

トランスの容量が大きくなると、瞬間的な電流供給能力が増えるのと、レギュレーション(負荷による電圧変動)が良くなる傾向があります。アンプ的には余裕のあるトランスを使う方がより良くなると思われます。

ただ、気を付けなければいけないのはヒューズ選びです。インラッシュ電流で切れないように大きい値のヒューズを選定すると、万が一があったときにも切れてくれないということが起こりえます。

響きの豊かさに関しては、結構苦労して部品を選びました。明確に感じ取って頂けてうれしいです。出力のLCフィルタ部品とOPAMP周りのコンデンサで良くも悪くもなるんです。wimaのコンデンサは、少し音を落ち着かせる傾向がありますね。

mikeです。コメントありがとうこざいます。

300時間を超えてもどんどん音が変化し、より細密な描写に変化していくというのは私も初めての経験です。

これまでは、150時間ほどで安定し、変化があったとしても300時間まででそれも僅かでした。

さすがに500時間をすぎると安定しましたが、300時間から500時間のあいだも、はっきりと解像度が上がっていくのに気持ちの良い豊かさは維持するという素晴らしい方向への変化がありました。

トロイダルトランス電源でここまで立ち上がりの良い微細な音が出たのは初めてです。なにがその良い変化をもたらしているのかははっきりと理解しているわけではありませんがとても興味深いです。

OPAMPまわりを含め、推奨部品をそのまま使い、豊かさとキレの両立という予想しない方向性での好結果が得られて本当に良かったです。

現在ヒューズはスローブロー5Aのものを使っています。225VA程度ではこれだけで特に問題はないようです。おっしゃるように500VAではそうはいかないかもしれません。

私も500VAのTalemaを使っていた時はリレーを使い立ち上がり時のみ数Ωの抵抗を噛ませていました。大容量トランスを安全につかうにはちょっと手間がかかりますからケース的にはOKなんですがちょっと躊躇してしまいます。

それもあり、これまでは切れのある音がトランスでは得られなかったので、これまではモーターボーティングに気をつけながらスイッチング電源を使い続けていました。

Dクラスアンプでもアナログ電源が(設計次第で)使える、ということを学んだHPC-01でした。

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