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« 千石電商さんでLow V Ampの頒布を開始しました。 | トップページ | レールスプリッタ基板を千石電商に発送しました »

2023年9月 1日 (金)

ディスクリート・レール・スプリッタ基板を作ってみました。

先日、ユニバーサル基板で作ったディスクリート回路のレールスプリッタですが、簡単な回路ですのでさくっと基板化してみました。

Splt1_00

サイズも配置もほぼ変わらず。デカップリングコンデンサも追加できます。

 

 

裏面の比較。

Splt1_02

両面基板なので、基板化した方が綺麗に配線できますね。

 

今回は東芝の2SC1815/2SA1015を使用しました。ずっと使わずにとってあったのですが、他に使う機会がないので惜しみなく投入してみました。

Splt1_03

UTCのトランジスタも優秀ですけどね。

 

 

5分で完成。

Splt1_04

 

 

一通り電圧を確認してから実戦投入。

Splt1_05

変わらず、しっかり機能しているようです。

CADで書いているのでユニバーサル基板で組むよりも間違いなくパターン配線できますよね。

 

こんな基板、欲しい人いらっしゃいますか?

回路図など詳細はこちら。

 

 

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電子回路」カテゴリの記事

コメント

あ、私、欲しいです。

余談ではありますが、先日、無造作にトランジスタを放り込んでいる袋を整理したら、東芝のオリジナルな2SA1015と2SC1815が100個程入った袋を発掘してしまいました。
それを忘却していてHPA-12を作る時、セカンドソース品を数十個単位で買っちゃったりして、私もザクザク余っています。

こんにちは。

私も作成してみたいです。

小生も欲しいですね。
「電子工作室」さんで“仮想グランド電源”による音質の変化(↑)の記述があり、基板を取り寄せてミニワッターにて実感(特に低域)しました。
左右ch等各アンプの電源グラウンドを共用しないのに使用してみたいです。ローカル電源として。

私もぜひ欲しいです。
入手した暁には「禁断の〜」をポータブル化したいと思います。
ただ、「禁断の〜」用の定数を算出できないので、それも悩みです
(~.~;

わたしも一つお願いしたいです。
もう作るつもりで抵抗買ってきてあります。

あ、禁断ポータブル用にいいかも。
2回路オペアンプで組もうと思ってますが、これもありかな。

ちなみに、12Vから±6V生成にも問題なく使用できますか。
TDA1552Qアンプに組み込むトーンコントロール用オペアンプの電源にも使えるかと思いまして。

私は 2SC2712, 2SA1162もそこそこいっぱい買ってしまったので、HAP-12のSMD版なるものも作ってみたいなんて欲も出てきました。イヤホンで聴くアンプなのでSMD化で小型になればいいですが、それなりの性能はでるものなのでしょうか。

また同時に仮想レールスプリッタもSMD版でどこまで電流がとれるのだろうかなんておもってしまいます。

SMDはトランジスタの選別に困るかもしれませんが、そこは調整してでも回路が分かればと思います。

当方も是非とも欲しいです!
TLE2426は動作保証が4V~ですし。
電流をブーストすると結局、外付けのOPアンプを追加したりと、
なんだかんだで面積を使いますし。
頒布されるのを楽しみに待っております。

sawanoriichi さん

100個ずつあると、沢山アンプを作れますね。 

AYOR さん

ありがとうございます。

onajinn さん

なるほど、左右で独立した仮想GNDですか。 効果あるかもしれませんね。 考えたことありませんでした。

あみのんさん

禁断のアンプにもぴったりだと思います。12Vで使うための抵抗値を計算してみますね。

天 婦羅夫さん

すでに部品まで購入ずみとは。。。恐れいります。

三毛にゃんジェロさん

実験では5~3Vの分割ですが、抵抗値を変更すれば12Vの分割にも使えると思います。

こいちさん

チップトランジスタを使うのもありですね。 
低電圧ヘッドホンアンプではチップトランジスタ(ペアトランジスタ)を使って組んでいます。
性能を狙うなら終段は電流が沢山流せるトランジスタが良いと思います。

しもよしですさん

この基板はTLE2426よりは広帯域で低ノイズになっていると思います。 ただし、電流を多く食うデメリットもありますね。 面積も大きいし。

たかじんさん

12V用の抵抗値を計算してくださるとのこと、ありがとうございます。

今年、はじめて禁断アンプを作って以来、手軽さと音のすばらしさに強く惹かれ、
現在四個目(1回路オペアンプでLR分離バージョン)を製作中です。
そろそろ誰かに布教したくなってきました。

あみのんさん

抵抗値は、電流値を指定しているので、計算で求まるところは計算していただいて、あとは、実際に使用させるトランジスタの特性から抵抗を調整するという感じだと思います。

https://nw-electric.way-nifty.com/blog/spl1.html

千石電商さんに基板を送りましたので、ちかいうちに販売開始されると思います。

> そろそろ誰かに布教したくなってきました。
ありがとうございます。 電子工作は身近に仲間がいると更に盛り上がって、回路の理解も深まると思います。

誰かの回路をご自身でモディファイして独自回路を生み出せるようになると、さらに楽しいですからね。

たかじんさん

SPITTER-1のページを拝見しました。
部品表に詳しく抵抗値に関する情報を記載してくださり、ありがとうございます。
これをヒントに更なる禁断アンプの制作にとりかかりたいと思います!

布教については、身近に電子工作する人がいないので、友人に音楽を話題にしつつ、
ラズパイを貸し出すところから始めてみようと思います。
長い計画になりそう・・・ ^^;

あみのんさん

12V使用は、当初から想定していたので大丈夫ですよ。 使用するトランジスタ次第で抵抗値を調整しなければいけないので、そこだけは注意です。

周囲で電子工作に興味があるひとがいないのは、ちょっと難しいミッションですね。 理系・工業系の学校出身だとしても半田コテを自宅で持っている人は非常に少ないですし。 ドライバーも家にないという人も結構います。

 「家でネジを回す必要ってあるの????」 って言われたら返す言葉も見つからない。デス。

それよりも、音楽の話題を中心に攻めていく方法はいいアイデアかもしれません。

たかじんさん

レールスプレッタ回路の抵抗値の計算方法について質問いたします。
トランジスタの基本設計法を知らない恥を晒して低レベルの質問になりますが、ご回答・ご教示を戴けると嬉しいです。

R1とR2の値の計算方法は、
中点Gに対する電圧値1.5Vからダイオード接続のトランジスタの電圧降下(約0.6V)分を差し引いた0.9VがR1、R2の電位差になるので、
R1,R2の通過電流0.9mAになる抵抗値は1kΩ(=0.9V÷0.9A)
と理解しました。

一方、R3、R4の計算方法が皆目見当がつきません。

で、質問は以下の3点です。
1.R1、R2の電流を0.9A程度と決める考え方
2.回路に流れる電流値を10~20mAとする考え方
  (回路図左端に書いてある値です)
3.R3.,R4の抵抗値の計算方法

よろしくお願いいたします。

sawanoriichi さん

抵抗の計算方法、まだちゃんと記載できておりませんでした。
R1,R2に関してはその通りです。 計算式も追記しました。

R3,R4は、ちょっとややこしい計算が必要で、しかもデバイス依存、温度依存、そして電圧依存があるため、出来上がったものに対して、ちょい補正するという方が簡単です。

https://analogista.jp/current-mirror/

こちらのエミッタ抵抗を入れたカレントミラーの計算式が当てはまるハズですが、片方のエミッタ抵抗をゼロにすると、REを掛けている項が消えてしまうので、だめかもしれません。

また、熱平衡が取れないためVT(熱電圧)もTR1,TR2とでバランスがとれなくなり、VT項も一つにまとめることはできません。

Spiceシミュレーションも各トランジスタの温度を指定すればいけるかもしれませんが、試していません。

そんなこんなで、とりあえず39Ωとか47Ωを入れて、電流値を測ったりトランジスタが熱くなりすぎてないか確認して抵抗値を調整するという手段が宜しいかと思います。

適当ですみません。

たかじんさん

早速のご教示ありがとうございます。
回路図を拝見しながら、
かなり以前にたかじんさんがこちらのブログに書かれたカレントミラーの解説を見ながらどう考えればいいんだろうと、混乱していました。
カレントミラーのな構成が多重化して、しかもフィードバックしているみたいで、簡単に脳味噌が溶解してしまいました。

やはりSpiceのような回路シミュレーターの支援が必要なんですね。

大昔、トラ技を読んでもSpice(LTとかも)は自分の身の丈を越えると降参してしまいました。

analogistaのページのご紹介、ありがとうございます。
参考ページを交えてガイドをしていただければ、すこし理解が進んで助かります。

たかじんさん

やはり、hFEが揃ったトランジスタを使用するのが無難なのでしょうか。

sawanoriichi さん

LTspiceはよく使っているのですが、トランジスタ個別に温度を指定できるコマンドを見たことがありません。 ですので、熱平衡が崩れた状態はシミュレーションできないかもしれません。


三毛にゃんジェロさん

確かに。 ベース電流も考慮するとhfeの影響もゼロではありません。 ですが、細かいことを気にしすぎる必要はないと思います。
カレントミラーはTRを追加したベース電流を補償するタイプとか、さらに高精度にしたウィルソン型とか、2段積みのウィルソン型なんてのもありますしね。

たかじんさん

R3, R4の値を一義的に決定するのは難しく、Q11, Q12の発熱状態を確認しながら試行錯誤するというのはちょっと面倒ですね。Q11, Q12が熱ければR3, R4を減らすとのことですが、逆にR3, R4を小さくしておきQ11, Q12の発熱を確認しながらR3, R4を大きくしていくというのもいいのかなと思ったりしました。


素朴な疑問なのですが。

1. R3, R4は最終的な電流値を決定しているのか、あるいは仮想GNDの安定度を決定してるのか、どちらなのでしょうか。あるいは別のものに寄与しているのでしょうか。
もし、仮想GNDの安定度が主目的であれば、R3, R4の値はギリギリまで高くすることなくデカップリングコンデンサとの組み合わせで目的を果たせそうな気もするのですが。

2. トランジスタにパワートランジスタの使用は可能なのでしょうか。全段パワートランジスタではなくとも、最終段だけTTC004B/TTA004Bを使うというような構成もあり得るのかなと。

よければ、教えて下さいませ。

たかじんさん

またしても、意図しない二重投稿になってしまいました。😿
どちらか一方の削除をお願い致します。🙇‍♂️

三毛にゃんジェロさん

R3,R4を小さい値から大きくしても大丈夫です。
R3,R4はカレントミラーの電流バランスを崩す抵抗で、この抵抗値でドライブ段の電流を増やしています。
ゼロなら前段と同じ電流になります。

おっしゃる通り終段を大きな電流が流せるトランジスタにするのもアリです。

ただ、デバイスの差があると電流が走る可能性があるのでバイアス側のトランジスタも同じにしておく方が良いと思います。

たかじんさん

R3, R4の目的は既に書いてありましたね。失礼しました。
R3, R4の抵抗値がそのまま出力電流値に比例すると理解してよろしいでしょうか。

Q11, Q12にパワートランジスタを使用する場合、バイアス側も同じにするというのはQ1, Q2と考えてよろしいのでしょうか。


R1, R2は初段のバイアス電流を決定するための抵抗ですが、ここで0.8〜0.9mAとされている電流値はどれだけシビアなのでしょうか。多少の誤差が許されるのなら、1mAの定電流ダイオードで代用するのも可能ではないかと思ったのですが。

三毛にゃんジェロさん

いえ、Q9,Q10です。分かりにくくてすみません。

0.8〜0.9mAはそこそこの精度が必要です。バッテリーの持ちと音質とのバランスから決定しています。

定電流ダイオードはばらつきが大きいのと、動作電圧が最低でも3vくらい必要です。
その点を理解していればうまく使うこともできると思います。5V電源を使うとかの場合ですね。

よろしくお願いいたします。

たかじんさん

いえいえ、とんでもありません。こちらの知識不足が最大原因なので。😹

皆さん

本レールスプリッタ用にとUTCの2SC1815と2SA1015を各20個購入しました。hFEを測定してみたら260〜319の範囲内に収まっているので、hFE差が10%程度でミラーとコンプリメンタリの構成ができそうです。


ついでに東芝の2SC2240と2SA970も各20個購入。ところが、2SA970は以前購入して在庫してあるものとhFEが比較的近かったのに対し、2SC2240はhFEが330〜409の間にバラけてしまい、hFE差が10%以内に収まるような2SA970とコンプリメンタリペアを構成するのが困難な事態に。以前2SC2240を購入したときはhFEが比較的揃っており、コンプリメンタリペアも10%程度に収まっていただけにこれは完全に予想外。🙀
近いうちに改めて手持ちの2SC2240のhFEを再測定する予定。
2SC2240を追加購入しないといけないかな〜!? もしそうなったら、2SC2240が使い切れずに残りそうな予感。😿

皆さんも、秋月に復活した2SC2240を購入する際はご注意を。

追加補足です。

2SA970はhFEが250〜319程度に収まっており、以前購入した2SC2240も280〜339程度でした。
それが、今回購入した2SC2240は330〜409とhFEが大凡50程度高く、しかもバラつきの範囲が大きくなったのが困った点です。

三毛にゃんジェロさん

このレールスプリッタに関して言えば、熱結合もきっちり行えないためhfeをそんなにシビアに合わせなくても平気ですよ。

カレントミラー部で2倍とか違っているのは嫌ですけど、10%以内なら上出来、20%でも問題ないと思います。
コンプリ部に関しても同様ですが、NPN/PNPのカーブ特性の違いがあるので、数値で合わせて効果があるのか不明です。

そういえば秋月のC2240が復活しているのですよね。

たかじんさん

いや、もちろんhFEの選別を厳しくして使おうという訳ではないのですが、これまでどのトランジスタを購入してもhFEがある一定の範囲内に収まっていたのが、今回購入した2SC2240のバラけ具合にビックリしたというのが真意です。同一ロットであればhFEが比較的揃っているはずという先入観があったので。
もちろん、GRランクの200-400に収まっていれば、商品として全く問題はない話なのですが、組み合わせようと考えている2SA970とhFEが30%以上も離れて困ったなというところです。

三毛にゃんジェロさん

そういうことでしたか。

私も半導体の製造現場での経験がないため、ほんとの所は知らないのですが、昔の本ではhfeのバラつきは製造上仕方ないものであると書いてあったと思います。

・4インチとか6インチのウエハーという円盤に完全に均一に成膜するのは難しく、中心部と周囲とで差が出てしまう。
・切り出したトランジスタにも特性の違いが発生する。(完全にランダムと聞いたけど、不良として扱う上下を含めるとガウス分布に近いかもしれない)
・選別してランクを分けて出荷する。

という感じだったと思います。

駄文です。

千石で購入したい部品があったので
ついでに(すみません)レール・スプレッター基板もポチリました。
実験したい対象が2件あるので、何も考えずに数量を2として支払い決済。

基板が3枚綴りであることをすっかり失念していました。
一挙に6回路分も入手してしまいました。

禁断に2個、ぺるけさんの「続・理解しながら作る~~」に1個使います。
ぺるけさんのオリジナルなレールスプレッタとどう変わるかな??
多分、変わらないかも。楽しみではあります。

さて、あと3個は、とりあえずコレクションかな。

sawanoriichi さん

あらら。 お店で実物を手にすると枚数が分かりやすいのですが、ネット注文では分かりにくいかもしれませんね。

電源部分はちょっとした変化でも音に影響がでやすいので、何かしらの違いは感じ取れるのではないかと思います。 良い方向になればいいのですけども。。。

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