4 月 28

今回計画しているのはトランジスタ式ミニワッターPart5 19V版です

ここにオリジナルの記事がありますので詳細はこちらをご一読ください。
http://www.op316.com/tubes/mw/mw-19v-p5.htm  19V版

http://www.op316.com/tubes/mw/mw-15v-p5.htm  15V版

かなり前にペルケさんから半導体セットと抵抗セットを頒布して頂き、そのうち作ろうかなと思い温存しておりました。

一応回路図を載せておきます(アンプ部のみです)

ペルケ式ミニワッター19V版

ペルケ式ミニワッター19V版

この19V仕様と15V仕様は回路図自体は同じです、今回は19V仕様を作りますけど後日この回路図を基本として10V仕様を作りたいと思っています、つまり±5V仕様のアンプです。
当然そうなるとトランジスタを含めて各定数の変更が必要ですが回路自体は大きな変更は必要無いと思ってます。

諸々考えると都度ユニバーサル基板で作るのは面倒なので専用の基板を用意する事にしました

基板CADを使ったことが無いのでネットで調べてKiCADが良さそうだったのでインストールして使ってみました
手探りで始めましたけど何とかガーバーファイルまで漕ぎ着けたので早速Fusion PCBへオーダーし10日程で受け取れました。

この5月のGW中の工作として計画しているので、連休が始まる前に必要な部品が揃えばいいかなって感じでやってます
写真にある通り基板はモノラルですから2枚使います、
特に小型化するつもりは無いので抵抗は全て寝かせています、信号経路・電流ループなど吟味してパターンを設計しています。

一通り本日の時点で主要部品は揃ったので記念撮影などしてみました
ペルケ式ミニワッター19V版部品一式

ペルケさんのオリジナルはACアダプタからの単電源を疑似両電源にするようになっていますが、電源は内蔵し両電源を組む予定だったのでこの基板には電源回路は載っていません。
ただし、オーディオ信号は3300μF×2のところまでがループ内となりますから、そこのところまで実装できるようにしています。

電源部は両電源をつくるにしても、どんな回路にするかはその時点では決めていなかったので電源部はユニバーサル基板で作る事とします。

写真には載せていませんけどケースは手持ちので何とかなるように思います、それとヒートシンクはアルミの板から切り出すので、それらは製作を始めたら適時加工をしようと思います。

次回は実装状況を書いてみたいと思います。

話は前後しまくりですが、いまどきこんなアンプを(悪い意味ではなくて)作る人はいるのだろうか
なんとなく旬をとうに過ぎている気がして・・・

余談ですが
KiCADは僕の好きな古典的なアナログ高周波回路に適したシンボルやフットプリントがないため以前から気になりつつも使いませんでした、今回のアンプを作るために操作を覚えたら足りないものは比較的簡単に作れるのも分かったので今後の制作が楽しみになりました。

boss

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3 月 30

PHANTOM 4 PRO(P4P)のプロペラ マウンティング プレートを交換しました。

前回のフライト時にはいつもと違う事が2件発生

1つはCrystalSkyの5.5インチの方がフライト中にフリーズして表示できなくった事

もう1つはフライト前にプロペラを取り付けるのですが、4つの内1つだけ妙にガタつきが大きい事

故障したCrystalSkyの方は、送信機での操作は問題なくできるので故障後も慌てずP4Pを着陸させて、CrystalSky7.85インチへ交換して再びフライト・・・
5.5インチの方は、ただの誤動作だと思うのですが再発すると面倒くさいのでその日は7.85インチの方を使ってフライトすることにしました。

それより気になるのはプロペラの取付のガタです
本日もガタのあるままフライトさせましたが放置すると事故の元なので部品交換をすることにしました。

P4Pのモーター部に付いてるプロペラ マウンティング プレートは見た感じ問題無さそうなんですけど(老眼だからね)、ルーペで見たら僅かに部品が痩せているのが解りました
その痩せた面はかなりストレスがかかると思いますから消耗品と考えるべきなのでしょう
もちろんプロペラ側も痩せていると思われます
痩せてると言うのか、すり減っていると言うべきか・・・ どっちでもいいけど

とにかくプロペラ マウンティング プレートとプロペラは全交換しました。

分りにくいと思いますが下記のが、痩せたプロペラ マウンティング プレートです。

P4Pのすり減ったプロペラ マウンティング プレート

P4Pのすり減ったプロペラ マウンティング プレート


(クリックで拡大表示します)

予備と交換したのが下記の画像です

P4Pのプロペラ マウンティング プレート

P4Pのプロペラ マウンティング プレート


(クリックで拡大表示します)

ほんとに僅かな事ですけど、交換したらガタつきは無くなりました。
一旦ガタつきが出始めると益々ひどくなりますからフライト前後の点検は大事ですね。

boss

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3 月 18

Bluetooth受信基板を買ってみた

JC-303 Bluetooth 5.0 オーディオモジュール 受信DACデコーダでamazonで2,050円でした。

JC-303 Bluetooth 5.0 オーディオモジュール

JC-303 Bluetooth 5.0 オーディオモジュール

これを選んだ理由は特にありません、なんとなくってやつでしょうか・・・

BluetoothチップはQualcom QCC3003
DACはPCM5102A
この基板にはレギュレーターが乗っていて(LM2575S)広範囲の電圧に対応できるみたいです
6Vから36Vと書かれていますが何ボルトが適正かは知りません
※基板の電源ソケットの所には12Vと書かれています。
「このJC-303 Bluetooth 5.0には説明書は入っていません」

このユニットの裏側にBluetooth基板が半田付けされています

JC-303 Bluetooth 5.0の裏側

JC-303 Bluetooth 5.0の裏側

6Vからテストして18Vくらいまで動作確認しました
レギュレーターが乗ってるので、何の問題も無く動作します、電源ラインのコンデンサは50V耐圧なので説明通り36Vまでは使えると思います
6Vと低い電圧では電流がけっこう流れます、Bluetooth接続が確立して音を流すと約90mA流れますが
12Vだと40mAくらいだったかなぁ?
たいしたことは無いので、適当に手持ちの電源アダプタ(6Vから36Vの範囲)で使えばいいと思います。

アルミダイキャストのケースに入れてみました、いつものめんどくさい加工の始まりですが、丸穴をあけるだけなのでチャチャっと加工は完了しました。
ダイキャストケースなのでポンチを打ってはいけません、割れちゃうよ。

ダイキャストケース

ダイキャストケース

必要な部品を取り付けたのがコレ

ダイキャストケースに部品を付けた

ダイキャストケースに部品を付けた

JC-303 Bluetooth 5.0のユニットは固定する気は無く、適当に配線の力を借りて止まっている状態にしますが、回路のショート防止にダイキャストケースとJC-303 Bluetooth 5.0の間には透明なプラ板を噛ましてます。

JC-303 Bluetooth 5.0のユニットをケースに入れる前に少しだけ配線等を半田付けしときます

入出力用配線とか抵抗とか

入出力用配線とか抵抗とか

かなり適当に作業を進めているので見た目は気にしていません
抵抗はLPF用です、コンデンサはRCA端子のところへ付けます。
一通り取り付けたら音出しをしてみよう、配線を終えたのがこれです

 JC-303 Bluetooth 5.0とRCフィルター

JC-303 Bluetooth 5.0とRCフィルター


電源スイッチとDCジャックの間に見える黒い部品はトロイダルコアを使ったコモンモードのフィルターを入れてます。

あちゃー 間違ってるぞー
Bluetooth接続して音楽流してるのに音が出ない なんでやねん???
と 思ってよく見たら バカだなぁ あれほど事前に決めて確認していたのに
半田ごて持って作り始めると もー忘れてる 入力と出力が反対じゃん
頭の中では、ケースの後ろ側が出力で前側を入力と決めていたのに、それが反対になっていました。
RCAプラグを前後差し替えて動作するのを確認しました。

僕が買ったJC-303 Bluetooth 5.0のユニットはLPFは乗っていないようなので自前で用意します
PCM5102Aのデータシートで確認すると470Ωと2200PFが記載されていて、amazonの書き込みではLPF付と無しのバージョンがあるようです。
僕の場合は、その定数は気に入らないので1.2KΩと3300PFにしています。

とりあえず、これでPCとかスマホとかから自作のオーディオ機器で音楽を流せるようになりました
以前に作ったトランス式USB-DACもありますが、ケーブルでPCと繋ぐのも面倒なのでBluetooth式も用意してみました。

しばらく聞いてるとRCフィルターよりLCの方がいいかと考え直して4.7mHと3300PFに変更しました
変更ついでに入出力の配線も当初予定した向きに変更しました。

LCのLPF 4.7mH+3300PF

LCのLPF 4.7mH+3300PF


回路図で書くとコレ
RCからLCへ変更

RCからLCへ変更


4.7mHのインダクターは秋月電子で買えます、3300PF(3.3nF)はごく普通のフィルムコン(マイラーコン)です。

聴感上 RCよりLC式のLPFの方がいいと思います もしかするとただのフラシーボか?
ただ、抵抗からインダクターにしたことでクロストークが増えます
事前に確認したら2つのインダクターは可能なら8センチくらい離したいところです
あるいは直角(インダクターのコア軸を中心)に配置するかです、可能なら2センチ以上離して直角に配置するとベストです。
今回はケースのサイズやらRCA端子の位置などの関係で、できるだけ離して90度ズレるよう配置しました。

その他、気になるというのか気付いたことなど・・・
このJC-303 Bluetoothユニットは外部アンテナ用コネクタの外皮側は基板に対して直流的に接続されていません(コンデンサーを介してアースと繋がっています)
最初はケースにアンテナコネクタを取り付けるから、ここで一点アースになると考えてRCAの端子は入出力共にアースから浮かすように加工取付しています
テスターで電圧を測ろうと思った時に、直流的に繋がっていないことに気づきました。
そのため、ケースに対してアースは接続しないままになっています。
それと、このJC-303 Bluetoothユニットは誰とでも簡単に接続を確立します、早いもの勝ちって感じなので電源スイッチは必要ですね。

リレーは状態により切り替わります
1. 電源OFFの時とBluetoothの接続が確立していない時はLineIN-OUTが繋がり直結状態になります。
2. Bluetoothが接続されるとDAC出力がOUTに接続され、LineIN側は切り離されます。
 ※デバイスはJC-AUDIO-BTDACという名前で表示されます

このLineINは並列に20KΩが入っています、邪魔なので取り外そうかと思いましたが、とくに問題ないのでそのままにしています。回路で書くと以下の通りです。

JC-303のリレー回路

JC-303のリレー回路

本当はリレーって嫌いなんだよな
リレーもデータシートで確認したところ接点の可動回数は1000万回とありますが、これは機械的に動きますよってだけの話しで接点の接触抵抗を保証するものではありません
この使い方だと接点に直流電流が流れないため、思ったよりも早い時期に接触不良を起こすだろうと予想しています。

出来上がったのがこちら

JC-AUDIO-BTDAC完成

JC-AUDIO-BTDAC完成


9Vのスイッチング方式のACアダプタを使って聴いてます。

さてさて、音の評価については、まともな音源を持っていないのでアレですが
よほどの拘りを持ったマニアでない限り、このJC-303 Bluetoothユニット+LPFは良いと思います。

boss

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2 月 12

前回作ったものと同様なんですが、その後ユニバーサル基板に実装しようと作業をしていたらトランスを使うのも嫌だなって思ったので回路を変更し更に手持ち部品で出来そうな仕様に変更してみました。

変更点はQ2のアンプ部分です
2SK2881で増幅していたのを2SA1015に変更しました。

前回の時にテストでは歪みが気になって採用しなかったのですが
動作点を最適化することで問題なく使える事を確認しました
FET式と違ってデカップリングを強化しないと(以前は全く必要無かった)発振します
そのため部品点数が増えたので部品実装面積も増えたし配線が手間になったのも事実です。

音質と音量について
測定上の差は無いのですが聴感ではFET式の方が好きです、いい音していると思います。
音量は同等です、Q2の2SA1015GRよりも2SB772の方がゲインが高いですから2SA1015GRに拘る必要は無く手持ちのを使われたらいいと思います。

2SA1015GRを使った場合の動作点については以下の通りです
エミッタ抵抗の360Ωは240から1KΩの範囲でテストしてみたところ360Ωあたりが波形と出力レベルの塩梅が良かったです
ベース抵抗もVRを使ってあれこれ変化させてみましたが、音を聴きながら波形を確認しつつ調整するとQ2のコレクタ電流が2.5mAから3mAの範囲が良かったので現在は2.5mA流れるよう仕上げています、この時のベース抵抗が44KΩだったので43KΩの抵抗を使いました。
これで回路全体の電流は1.5Vで約28mAとなりました。
因みに2SB772だと5mAくらい流さないといい感じにならなかったので止めときました。

Q2への電源ラインに入れている47Ωはデカップリングとしては少ないのですが100Ωではドロップが大きいし33Ωだと効きが弱く、妥協点として47Ωにしました。
ここでのロスが約0.12Vありますが、この0.1Vの変化で音量も結構違うため悩ましいところです。
検波回路へは1kΩのデカップリング抵抗ですが殆ど電流が流れないので電圧ロスは考えなくてもよいですし、デカップリング自体無くても問題ないのですが気休めに入れてみました。

1.5Vでスピーカーが鳴るAMラジオですが、回路が複雑になったので面白みに欠ける気がします
それでもラジオ制作の好きな方がご覧になれば興味を持っていただける仕上げになったのでは?

回路図を載せておきます(クリックで拡大)

1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオの制作Part2

1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオの制作Part2

■2021年2月13日 追記です、またまた変更しました。
悪い癖で今日良いと思ったものも翌日には気が変わって更に手を入れてしまう
今度こそ いい感じの納得最終型です。

変更したのはQ2のアンプ部分です
2SA1015GRの動作波形と2SK2881の時より音が悪いのが気になっていて、これが悶々としたまますっきりしないので変更しました。

結局2SB772にしました
動作点を探るため回路単体をバラックでテストし追い込みをしてみました。

ベースバイアスとコレクタ抵抗の調整が主な作業になります、ベースバイアスに180KΩ(手持ち部品の都合です、172KΩがベストだったのですが手持ちの近似値で180Kとしました)、コレクタ側は波形の上下対称性を追いかけると560Ωが妥協点でした。

2SA1015GRだと1KHzの信号を入れてテストするとオシロの周波数カウンターには全然違うのが表示されていました、それと10KHz辺りで目立った歪みもありました、これは他の周波数では発生しませんしMHzオーダーまでの広帯域です。おそらく発振気味なんだろうと思います。

2SB772では、それらの問題がすべて解消されて良好な動作をします、動作電流については以前にテストした時は5mAくらい流さないと特性が悪いと思っていたのですが、今回は落ち着いてテストしたところ1.5mAで良好な動作することが解りました。
全体的にレベル配分が良くなったみたいで今までで一番パワフルに鳴ります。
※余談ですが2SK2881だとIDssの都合で5mA近く流れます。

2SA1015GRでは歪み感とキンキン感がありましたが2SB772では解消されて2SK2881と同様に音質がいいです。

この2SB772は2SD882とコンプリで秋月電子で買えます。

再生回路のバリコンは止めて再び固定の22PFにしました、これは僕が使ったバーアンテナでの適正値なので参考程度にお考えください。ケースに入れる事を考えるとなんか再生バリコンが邪魔なんだけど理想は固定コンデンサより可変がいいに決まってます・・・
再生コイルの極性は正帰還がかかる向きで配線してください。

一応変更後の回路を載せておきます(クリックで拡大)

1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオ こんどこそ完成

1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオ こんどこそ完成

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2 月 08

今回つくったのは中波帯のAMラジオです。

最初は5V前後の電圧で考えていたのですが、ふとしたきっかけで1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオを作る事にしました。

タイトルを付けると
FET検波、乾電池1本(1.5V)でスピーカーの鳴るAMラジオ ちょっと長いなかな

ゲルマラジオより感度がいい簡単なラジオと言えばトランジスタ検波ですよね

回路図はこちらです(クリックすると拡大します)

FET検波、1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオの制作(回路図)

FET検波、1.5Vでスピーカーの鳴るAMラジオの制作(回路図)

  • 実験回路1

最初は実験回路1のようなものでした、2SC1815GRを使っています
ベース抵抗のR2/4.4MΩは普通より大きめな方だと思います、これを2.2MΩでテストしたら0.4mA強になりコレクタ電圧が低下し過ぎて検波出力が小さくなりましたので4.4MΩにしました、これだと0.3mA未満となりいい感じです。

検波出力をセラミックイヤホンで聴くと、感度はいいのですが同調時にビーとかブーとか(ハム音ではありません)のノイズも一緒に聞こえるし歪みも多い感じがします。
このトランジスタ検波回路は1.2Vから12V(12V以上は試してないだけです)までお好きな電圧で使えます。

  • 実験回路2

こんどはFETで試してみました
FETの方が全体的に音質の良さやノイズの少なさがあり、ここからはFET検波で進める事にしました。
ソース抵抗は8KΩから12KΩの範囲がいいかと思います、4.7KΩにすると1.5Vでは検波しますが1.2Vでは動作しませんでした。
トレイン側の4.7KΩは2.2KΩから10KΩの範囲で試しましたが、なんでもいいみたいです。
この回路は1.2Vでは0.076mA(76μA)、1.5V以上でも0.1mA(100μA)の超省エネですから1石でイヤホン式ラジオだとボタン電池でもスイッチ無しで長期間聴けると思います。

  • 実験回路3

広島市内ではRCC-1350KHz・NHK第1-1071KHz・NHK第2-702KHz この3局は聞こえるはずと思い込んでいたし、RCCが一番よく聞こえると思い込んでいたためRCCが聞こえない現実に驚きました。
子供の頃に住んでいた場所はそうだったのですが・・・

トランジスタ検波、FET検波、同調コイルの種類、いろいろ変えて試したけど、どうやっても聞けるはずの放送局が聞こえないため(アンテナは無し、または1m程度の電線にて)感度を上げるために再生をかけてみる事にしました。

再生具合の調整には固定の22PFを使いました、発振しないけど正帰還はかかっている状態を実験で求めて決めました
これだとRCCも弱いながら聴くことができました。

ただ、このままだと最も強く聞こえるNHK第1放送がピークで歪んでしまうため本番ではバリコンにする予定です。

検波回路はこれで決定です、トランジスタ・FETのどちらにしてもAMを二乗検波しているという事でしょうかね
半導体の非線形部分を利用して検波するわけですが、回路だけ見ると検波なんだか増幅器なんだか見極めができません
何にしてもダイオード検波と違ってアンテナ無しでラジオが聞けるので便利ですね。

この検波回路ですが、あれこれ定数を変更して動作を確認していたら、実は1.2Vでもラジオが聴けるということが分り突然気が変わって5Vではなくて1.5Vで進める事にしました。
細かい事を言うと1.2Vより1.5Vの方が感度が良いです、ですが1.5Vから電圧を上げて行っても感度の変化は殆どありませんでした。

※同調用コイルについて
手持ちの都合で14㎝長・1センチ径のバーアンテナを使っています
テスト時にはTRIOの並4コイル・高1コイル・2バンドコイルキットの空芯コイルや5㎝程度のバーアンテナなど多数テストしました
どれでも使えますから手持ちがあれば、それを活用されると良いと思います。

続いて1.5Vでスピーカーを鳴らせる回路を考えなくちゃ

とにかく色々試しましたが音質と出力の都合でSEPP方式となりました。

回路図には完成型に近いところからの実験回路を載せています。

  • SEPP実験回路1

最初は2SA1015/2SC1815でテストしていたので2種類の定数を回路図に記載しています
今は2SB772/2SD882の組合せで回路を追い込んでいます
両者の違いは出力です、2SB772/2SD882の方が出力が2倍以上大きいです。

3V以上あればもっと平均的なSEPP回路で構成できると思いますが1.5Vではそうもいかず、こんな回路になっています。
実験中にR4/R5を取り外しても動作することに気付いたため考え直して変形していくとSEPP実験回路2となりました。

  • SEPP実験回路2

こんな簡単な回路でもよく鳴りますよ、ただし電流が凄く流れる(40mAから60mAくらい)
電圧を測るとQ4のベース電位が高すぎて(0.84Vくらいかな)無駄になっているみたいです。
それと歪みやすいので何か工夫が必要ですね。

  • SEPP実験回路3

ダイオードを入れてQ4のベース電圧を下げました、ショットキーの1SS99(手持ちにあったため)を使っていますが1N60でも良好に働きます。
スイッチングダイオード等通常のシリコンダイオードは不可です。
ここに使っている820Ωは最適値のつもりです、330Ω~1KΩの範囲で問題なく動作しますが、入力感度・最大出力・クリップ開始ポイントなどの総合判定で820Ωがベストでした。

このまま2SA1015/2SC1815に変更しても動作しますが出力が小さいです(これだと5mWくらいかな)

全体を組み合わせる前に利得不足を補うためにAFアンプを入れる必要があります

駆動電圧が低いためPNP型トランジスタの方が設計しやすいかと思いましたがダメでした、
実験してると利得も入力感度も高く終段をドライブしやすいのですが歪みやすく使う気になりませんでした。

今度はFETで試してみます、ここも何種類かのFETを試しましたが2SK2881に落ち着きました
とは言っても、問題はドレインに抵抗を使うと電圧ロスが大きく利得が稼げません、そこで小信号トランスのST-12の1KΩ側を使ってチョークトランスの代用としました、このST-12のDCRを測ると1KΩ側は44Ω程度で100KΩ側は1.3KΩ程度です。
(1KΩ側で十分なインダクタンスがあります)

それと、検波後の信号に高周波が予想以上に残っていたので4.7mHのインダクターを入れて阻止しています、1mHでは効果が薄いようです。

ボリュームは殆ど最大で使うことが多いと思いますが電波の強い場所ではうるさ過ぎるほど大きな音ができるので付けといた方がいいと思います。

入手性の高い部品で構成しているので誰でも作れて完成度が高いラジオに仕上がったと思っています。
中波のAMラジオは意外にもいい音がします、アナログで構成した回路は良いですね。

しかし、AMラジオがこんなにも難しいとは今まで気付きませんでした
スーパー方式だと感度ムラもカバーできるのですが、単純なストレートラジオではそうもいかないし、検波回路だけでも奥が深いです。
今回は自分には作れないと思っていた1.5Vでスピーカーを鳴らす回路というのが実現できて嬉しいです、また一つ勉強になりました。

実験中ですが実際に鳴っているのがこちらです

1.5Vでは全体で25mA程度流れます
2Vでは90mAほど流れます
くれぐれも電池2本で3Vで鳴らそうだなんてことを考えないように!感度もSP出力も上がることなく燃えますよ
3Vで使うなら、真面目にSEPP回路をそれように設計する必要があります。

出来上がった回路は、1.2Vから1.6Vの範囲で使う事ができますので乾電池1本またはニッケル水素電池1本での利用がお奨めです。
スピーカーには効率の良い物を使ってください。

boss

written by boss