梅

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道路の真ん中に雪だるま

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ちょっと雪道に　雪だるま　ちょっと見えにくいかも
このノリは嫌いではない

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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）

■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）

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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）

• 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。

written by boss

どうして？

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