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今回はパワーIVC(反転パワーアンプ)に着手しました。回路は以前公開していますが再掲載します。

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AK4497は電圧出力ですから、入力の470Ωで電流変換します。オフセットは2.5Vなので、(2.5-0.6)/470x2=8mAのバイアス電流が流れます。AK4495ではこの抵抗は1.5kΩ以上でないといけなかったのですが、AK4497ではヘビーロードモードをEnableにすることにより、かなり低い抵抗が使えます。そうすると同じ出力電圧でも電流が増えるので、設計の自由度が増します。

初段は前回同様2SA992のベース接地です。負荷は2SK117による定電流回路と2.2kΩによる複合抵抗です。2.2kΩはもっと大きくすることも可能です。前回のUSBアンプVIIIでは4.7kΩでした。オープンループゲインはこの抵抗に比例しますから、大きい方が低歪です。他方、初段の出力インピーダンスはこの抵抗値とほぼ等価になります。パワーMOSFETをドライブする点では、低いほうが強力です。いずれにしても電流が増えた分2SK117はIdssの大きなものにする必要があります。図では7mA以上と記載していますが、私は7.5mAのものを使用しました。パワーMOSFETのバイアス電圧はバラツキがありますので、8mA以上のものなら安心です。

帰還抵抗は1.2kΩにしました。入力の470Ω//470Ωとの組み合わせで反転アンプと捉えることもできます。AK4497の出力信号レベルは2.8Vpp=1Vrmsですから、出力は概算で1Vx1.2k/235=5.1Vrmsとなります。実際には、オープンループゲインが小さいのでこの通りにはならず、4Vrms程度でしょう。バランス出力で8Vrms、8Ω負荷で8Wです。

2つの75Ωは、バランス出力の中点を作り出す重要なパーツです。AK4497からのオフセット電流はこの抵抗を通ってAK4497のグラウンドに戻ります。出力と入力を同じ0.6Vに保つためには、0.6V/8mA=75Ωと計算できます。以上のことが理解できれば、任意のDACに応じたCSPPパワーIVCを設計することができます。

さて、製作です。定数が変わっただけで前回とほとんど同じなのですが、パワーMOSFETの配置を変えました。こんな感じです。

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前回USBアンプVIIIでは、出力オフセットのドリフトがやや大きかったため、今回は2つのパワーMOSFETをできるだけ接近させました。それだけだとデカップリングのケミコンに干渉してネジ止めできないため、アルミのヒートスプレッダを挿入しました。こんなのです。

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30x5のアルミフラットバーを加工して作りました。パワーMOSFETは皿ビスで取り付けます。

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CR類の銘柄は前回のUSBアンプVIIIと同じです。裏側はこんな感じです。

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いつものように電源ラインを銅箔テープで補強してあります。

組み上がったところで動作確認、方形波応答を見てみます。自作の測定用バランスアンプから信号を入れました。オフセットは実験用電源から供給しました。

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黄色がホット側出力、水色がコールド側出力です。赤はホットとコールドの和で、バランスしていればゼロになります。10kHz、100kHzともきれいな応答で、容量性負荷でも安定しています。USBアンプVIIIよりも立ち上がりがシャープで、高速なのが解かります。ただ、信号源のバランスアンプがNE5534なので、こちらのスピードがネックになっています。実際はどれくらい高速かというと、100kHzの大振幅応答にて、こんな結果に。

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なかなかいいですね。初段の負荷抵抗を低くしたのが功を奏しました。ただそのかわりに、歪率の方はあまり改善せず、USBアンプVIIIとあまり変わらない感じでした。これについてはDACと接続したところで、改めて測ります。

本日はこのへんで。

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