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zoom RSS 標準CMOSロジックIC・4069を使ったデジタルアンプの実験(2)

<<   作成日時 : 2014/01/26 19:40   >>

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前回の回路はあまりにも電力効率が悪いので、改良してみました。

■ しくみ


CR遅延回路でPWM波を遅らせ、
遅れたPWM波と元のPWM波のANDを取ってデューティ比を下げます。
全体として方形波の立ち上がりを一定時間だけ遅らせる形になります。

たとえば元のPWM波のデューティ比が50±15%だったとすると、
これを25±15%という具合にするわけです。

影響を受けるのは直流成分と高周波成分ですので、
原理的に音声帯域には影響せず、同じ音が出るはずです。

■ 実験回路2



         C1 1μ
  R1 10k
         +│/│
 +――WWW―――│/│――○ ←入力 ヘッドホン端子より
 │        │/│
 │        
 ●―――――――――――――WWW――――――――――――――+
 │                              │
 │            R4 33k            │
 │                   R3 33k     │
 |  │ │C2 100p                  │
 ●――│ │―――+     +――――――WWW――――――●
 |  │ │   | R2  |               |
 |        | 10k |               |
 | 1│\  2 |     | 3│\ 4  5│\  6 |
 +――│ >○――●―WWW―●―○│ >――――│ >○――●
    │/             │/     │/    ↓
                               PWM

  ―●―――――●―――――●―――WWW―――●―――●―VCC
   ↓ 14  ↓ 14  │         │   │ 約5V
  VDD   VDD    │ + R7    │ + │
              ―――  330Ω ―――  │
IC1 4069UB    ///       ///  │
(6回路入りインバーター) ――― C4,C5 ―――  │
IC2 4081B      │  各100μ  │   │
(4回路入りANDゲート)  │         │   │
              ―――       ―――  │
              ///       ///  │
                             ○
PWM                  8Ωスピーカー
 ↓                        出力 ○
 ●―――――――――――――――+           │
 │        R6     │5         /
 │ 1      27k    +―│ ̄  4  │/
 ●――│ ̄  3          │  )―――│
 │  │  )――WWW――●―――│_     │\
 +――│_         │  6         ▲
   2     C3    │             │
         330p ―――        Tr2 │
                   2SC2655−Y │
     7     7  ―――            │
  GND   GND    │             │
   ↑     ↑     │             │
  ―――   ―――   ―――           ―――
  ///   ///   ///           ///


■ 回路の説明


C3・R6が遅延回路です。
R6ははじめ可変抵抗にしておき、実験的に値を決めました。

ICのゲートが余っていますので、
実験ではブレッドボードで2回路分組んでステレオとしました。

また、6V電源に直列に30Ωを入れてVCCとしました。

ベース抵抗が入っていませんが、4081の出力電流が数mAのため、
ベース電流が制約され、したがってコレクタ電流も制限されます。
音量と音質のためには0Ωが最善という判断で省略しました。

シンプルな回路ですが、いろいろ実験してみた結果でもあります。

■ 結果と考察


平均消費電流が約50%になりました。
これでも静かな部屋で音楽を聞くにはまずまずの出力かと思いました。

トランジスタの種類によっても電流がかなり違います。
2SC2655−Yは電流少なめでした。

回路の変更


ANDをORに交換したところ、数Hzで発振しました。
位相が逆になるため、電源電圧が変動するものと思われます。

このため低周波発振対策として、C4・R7・C5を追加しました。
アナログアンプと同様の手法です。

電源に30Ωを入れているのはショート事故防止のためですが、
電源容量不足で悪影響かもしれません。

ただ、これ以上複雑な回路にしてもメリットがないでしょう。
専用ICを使うのが現実的かと思います。

音量調節(ボリューム)


上の回路は音量調節ができません。
実験では、スピーカーに直列に数百Ωのボリウムを入れるのが比較的良いようです。
手元には1kΩのボリウムしかなく、音量を絞ると音が割れました。

■ 他の方式


トランス出力


ST−47などを使って実験しました。
音量はとても大きくなりますが、こもった感じの音になり、
「サー」というノイズも出るので不採用としました。
一言でいうと「トランジスタラジオの音」という感想です。

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