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エミッタ抵抗レス 終段無帰還アンプの制作(3)

前回、動作確認中に発振に出くわした、このアンプ。
ちょいと気合を入れて対策を施してみました。



このプロジェクト、ホントはもっとじっくり取り組むつもりだったんですが、
DAC9018Dに予想外のトラブルが発生して、そちらの作業が停滞してしまいました。
(この顛末は、また、いずれ。。。)
そのかわり、こちらをがっつり確認していました。


さて、発振対策の話です。
前回、苦労しそうな予感がしていましたが、案の定、原因を特定するのに時間がかかりました。

THS4631周りのCRの定数を見直したり、zobelフィルタをいろんな所に入れてみたり、、、
でも、収まる気配が全く無し。。。

発振はこんな波形だったんですよ。
1.5Vp-p/500kHz。
そもそもこの数字に違和感があるんです。
THS4631は超高速オペアンプなので、こんな低周波で発振することなんか、有り得ません。

それで、いろんな箇所の波形を観察していたのですが、
GNDとかの有り得ない箇所の電位も、変動してることに気がつきました。

なんか電源自体が揺さぶられているようです。
ふむ、なんか原因が見えたように思います。

そこで、対策を行なったのが↓の状態。
RlessAmp_305.jpg
基板への電源の入力と終段GND間に、茶色いコンデンサ(1000uF)を追加しました。
これがバチ効き!
発振は激減しました。

しかしまだ残留成分があります。
そこで更に、基板への電源の入力と電圧増幅段GND間にもコンデンサ(47uF)を追加すると、解消。

結局、これはカニのチョンボが原因でした。
「発振防止のために、レギュレータには入出力の近傍にコンデンサを配置すべし」
という、良く聞く話を守っていなかったのでした。
レギュレータ出力にはコンデンサがあったんですが、レギュレータの入力にはECHUしか無い状態だったんです。

うぐぐ。カニはまだまだ経験不足ですねえ。。。
まあでも良い勉強になりました。

そういえば、ディスクリートアンプで有名な、上条さんのこの記事で、これに類する話を見たことがありました。

「基板上に1μFの積層セラミックコンデンサーを電源高周波成分のバイパスに入れておいたが、こんなものでは足りないようだ。
積層セラミックコンデンサーと並列に電圧増幅段に100μF、出力段に1000μFを基板上に仮付けした。」

上記はレギュレータではなくてアンプの話ですが、同様に、アンプの電源入力部には大容量のパスコンが必要だ、と書かれてますね。


さて、発振対策は、これでOKそう。
スピーカーに繋いで、いろいろ確認してみましょう!

電源ON後、5~10秒で音が出ます。早い!
そして、発生するか心配だったポップ音も皆無です!

電源ON後の出力波形を確認してみると。。。
RlessAmp_302.gif
ジワジワ~っと、700mVぐらいオフセットします。
しかし極低周波の変化なので、音にはならないんですね。
そして約8sで、完全にバイアスが安定し整定しています。
よしよし。設計通りの動作です。
整定はチョッパヤですが、サーボの応答自体はむしろSATRIよりもゆっくりで、音への影響は少ないはずです。


では次、バイアス電流とピンチオフ点の関係を調べてみました。
アンプに正弦波を入力し、バイアス電流がオフしてしまう(=A級動作から外れる)出力電流を確認してみました。

測定波形は、こんな感じ。
RlessAmp_303.gif
出力負荷10Ω、バイアス電流280mA、出力電圧4.4V(0-p)の時の波形です。
バイアス電流(水色)は、レギュレータのバイアス検出抵抗(0.22Ω)の両端電圧として測定しています。
出力電流は最大440mA(4.4V÷10Ω)で、この時のバイアス電流は約100mA(約20mV)となっています。
まだA級動作の範囲ですね。

で、ピンチオフ点はこのあたりでした。
RlessAmp_304.gif
出力負荷5Ω、バイアス電流280mA、出力電圧3.4V(0-p)。
出力電流は最大680mA(3.4V÷5Ω)
正確には、もう少しだけ出力を取れそうです。

ふ~む。ピンチオフ点は、バイアス電流×2.5ぐらいですね。
一般にはバイアス電流×2ぐらいなのかな?
エミッタ抵抗レスな分、通常のアンプよりも優秀な特性なんだと思います。
とりあえずカニが音楽を聴く時は、最大でも4~5V程度の出力電圧で、
alpair10のインピーダンスがMin8Ω程度なので、最大電流は600mAぐらいになります。
この時にピンチオフしないで欲しいですね。なので、バイアス電流は今のままでも良さそうです。
ただし試作時には、バイアスは大きければ大きいほど音が良いことを確認していました。その意味では400mAぐらいが理想だと思います。


今日の確認は、このぐらいにしておこうかな?
早く音楽を聞いてみたいですし^^

エージング前のチョイ聴きでは、改造SATRIとタメを張れるぐらいの音は出てそう。
自然で正確なSATRIに対して、芳醇で柔らかな自作アンプ、という感じでしょうか。
オペアンプであるTHS4631の音がそのまま聞こえている感じです。


いやはや。いくつか問題が出てきましたが、なんとか解決できました。
でも、最大の問題が残ってるかな・・・
このアンプ、基板とヒートシンクが
で か す ぎ る
んですよね。。。

電子ボリュームとセットで、フルバランス構成でアンプを組みたいものの
基板+ヒートシンクの1セットで16cm×18cmぐらいあり、ケースの半分ぐらいの大きさを占めちゃいます。。。
電源トランス内蔵は、ほぼ不可能。
なので今は↓のように
RlessAmp_306.jpg
田舎の高層ビルよろしくそびえ立っていて、周囲の景観をそこなっております^^;

電源トランス別体にしても、このケースには2セットしか入らないので、フルバランス(4セット)にできません。

そうすると、側面がヒートシンクになっているタイプのケースのほうが、ヒートシンクが減る分面積効率が良さそうなんですが、、、
タカチのHYシリーズとかが側面ヒートシンクタイプだけど、これは小さめのケースだしなあ。。。

音はともかくとして、
パッケージングに、しばし悩み中です。。。
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プロフィール

カニ

Author:カニ
DACやアンプの自作がメインの、オーディオブログです。
自作基板の頒布も行なっています。カテゴリ「頒布」をご覧下さい。

ニアフィールドリスニングや、ポータブルオーディオにも手を染めたいんですが、いつになることやら。。。

繊細で柔らかい音
実在感のある音
を目指して、
ゆっくり、ゆっくり、潜航中。

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