読者です 読者をやめる 読者になる 読者になる

バランス変換ボリューム2(妥協編1)

f:id:torusanada98:20170320174356j:plain

妥協編1

バランス変換アンプの設計ミスのため、製作の方針を見直します。

妥協編

前回、格好良く「復活編?つづく」としましたが、1週間考えましたが妥協解しかみつからなかったため、サブタイトルを変更しました。

対策案

対策案として以下の2案を検討しました。

案1)反転アンプと非反転アンプのみをディスクリート化し、入力段のボルテージフォロワをオペアンプとしたハイブリッド構成とします。入力段のボルテージフォロワの実装スペースを確保するために、電源を3端子レギュレータ構成として、電源基板空いたスペースにボルテージフォロワを実装します。

案2)入力段のボルテージフォロワと出力段の非反転アンプを兼用し、チャンネル当たり2つのアンプですませます。

f:id:torusanada98:20170320175559p:plain

2つの案の特徴と製作の方針

案1)電源が3端子レギュレータ構成、入力段がオペアンプを使ったボルテージフォロワとなり全回路をディスクリート化する事ができません。入力段のボルテージフォロワがアンバランス動作となり、電源に信号電流が流れます。

案2)反転出力と非反転出力信号にディレイが生じます。そのかわりディレイがあるものの回路はバランス構成となり、電源に信号電流が流れません。当初の予定どおり、電源も含めた全回路がディスクリート化できます。

暫く考えた結果、今回はディスクリート化が1つの目的なので、反転アンプのディレイを確認した上で案2で製作を再開することとします。

基板改造

初めに実装済みのバランス変換アンプを反転アンプに改造します。改造する反転アンプの回路は以下のとおりです。

f:id:torusanada98:20170320174511p:plain

反転出力側の出力段およびそのバイアス回路、帰還回路を削除します。基板上には不自然な空白エリアができましたが、気にしないこととします。

f:id:torusanada98:20170320174559j:plain

部品削除したハンダ面は、ハンダ吸い取り網で余分なハンダを取り除きます。改造基板ですが、見栄えも最低限整えられたとおもいます。

f:id:torusanada98:20170320174644j:plain

動作確認

改めて調整をやり直します。手順はボルテージフォロワと同じです。調整結果は以下のとおりです。

f:id:torusanada98:20170320174725p:plain

念のため、反転アンプの周波数特性の確認も行いました。測定した範囲では特性はフラットです。

f:id:torusanada98:20170320174805p:plain

次に回路全体の動作確認を行います。ボルテージフォロワ出力を反転アンプに入力して、バランス変換動作を確認します。1KHz/1Vppの正弦波を入力して反転・非反転出力をモニタしました。写真のとおり正しくバランス変換されています。

f:id:torusanada98:20170320174853j:plain

反転アンプのディレイ

バランス信号合成後の反転アンプのディレイの影響は、下記の2点です。

1)周波数が高くなるに従い位相が遅れる

2)偶数次歪みの抑圧量が下がる

測定は、500KHzの矩形波を入力し、反転アンプの入出力波形の比較を行いました。写真はバランス出力波形です。

f:id:torusanada98:20170320174942j:plain

反転アンプ出力にリンギングが観測されますが、測定した範囲(600KHz)よりも高い周波数にピークがあると推定します。信号の変化点を拡大してディレイを確認します。

f:id:torusanada98:20170320175038j:plain

写真からは0.039uS程度の遅れが観測できました。この遅れ時間は、25.6MHzに相当し、20KHzに対する位相に換算すると約0.3°となります。この数値の影響度はわかりませんが、この特性を理解した上で音を聴いてみたいとおもいます。リンギングの影響を確認するために、20KHzの矩形波を入力してみました。(キャッチ写真参照)この写真にはリンギングが確認できませんが、掃引速度を上げて観測すると、上記の写真のリンギングが確かに観測できました。この結果から影響は小さいと考えられます。参考としてボルテージフォロワのディレイも測定してみました。誤差かもしれませんが、ディレイ量は反転アンプより小さい事が観測されました。

f:id:torusanada98:20170320175129j:plain

次回はもう1チャンネル分の実装を進めます。

 

つづく(妥協編2)