25W场效应管功率放大器（日文）

本文源自下面的连接：http://www.geocities.jp/team_zero_three/POWERamp/index.html

本文只是原文的一部分，如果去查看原文，请直接进入连接。

また間違ってました(汗。まずは最新の回路図をどうぞ。

20[W] DC POWER AMPLIFIER V2.6 (完成！？)

はじめに訂正です。バイアス回路 Q7 周辺が V2.5 の回路ではうまく動作しませんでした。あと抵抗の値が低くなっていますが、この辺はきちんとした設計方法が分からなかったので、実際に回路を組んでみて、最大振幅を超えたときに出力波形の正負が 18[V] ～ 19[V] でバランスよくクリップするように決めました。

実際に回路をユニバーサル基板上に組みましたが、発振してしまったので Q5, Q6 に発振防止用のコンデンサを入れました。回路図では 68[pF] になっていますが、私は 33[pF] を２個並列に接続して 66[pF] にしました(33pF だとまだ発振した)。

音を聴いてみると、なかなか良いです。低域から高域まで力強く出力しているなーと感じました。私はサテライトシステム(sub-woofer が真ん中にあって、中高域のスピーカーが左右にあるシステム) を使用していますが、オーディオ帯域で周波数特性はフラットなはずなのに、低域が強すぎる(?)と思うくらい出ます。一方、高域もハイハットシンバルやヴォーカルの息継ぎ、声の高周波成分がスーッと誇張されて聴こえます。これはひょっとするとスピーカーに入っているクロスオーヴァ・ネットワークのせいなのかもしれません。取り除く手もありますが、メーカーがクロスオーヴァ・ネットワークを付けたのにはそれなりの根拠があるはずだと思い、それを尊重することにしました。メーカーの根拠を自分の勝手な感覚で取り除いて、余計に悪化したらダサいですしね。まぁ、サテライトシステムだし、こんなもんかなーとも思います。スピーカに不満を持ったところで、高いスピーカに初心者が作ったキケンなアンプを繋ぐのもどうかと思いますし…。きっとこのくらいがちょうど良いんだと思います。今回は、オーディオ用の部品は一切使いませんでしたが、その割には作った本人が驚くほど良い音でした。ただし、スピーカーの低域と高域の主張が強すぎるせいか、２時間ほど聴いていると疲れてしまいましたが。映画なんかを見るのには良いかもしれません。

初夏のあたりから、アンプ製作を計画・実行してきましたが、研究・開発・設計・製作を含めて \30,000 弱で完成しました。かなり経済的だったと思います。もっとも、時間はかかったし、苦労もしましたが^^;。オシロスコープは某所に転がっていて、ここ１０年くらい誰にも使われた形跡がなかったので、それを拝借しました。アンプ製作の本には「テスターだけで簡単に作れる」とか書いてあるものもありますが、私が試したところでは、テスターだけでは厳しいと感じました。本と完全に同じものを作る場合は良いのかもしれませんが、秋葉原周辺に住んでいるならともかく、現実問題として部品の入手が非常に難しいです。そこで、ある程度自分で回路構成を決めて、出力のワット数や入手可能な部品を調べてから回路定数を決定して行くわけですが、こうなると動作の妥当性の確認も自分で行う必要があります。これはオシロスコープ無しでは無理だと思います。テスターだけで作れるのはきっと回路の設計が自分できちんとできて、なおかつ製作のノウハウを持っている人でしょう。初心者に「テスターだけで簡単に作れる」などというのはどうかなと思います。それとも私の世代の人間が物作りを出来ないだけなのでしょうか？

機会があれば、完成したアンプの写真と某所のクルーに聴かせてアンケート調査した結果なんかも載せたいと思います。

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"DO IT MYSELF" AUDIO STEREO AMPLIFIER 製作後記 2001.11.8

順番が後になりましたが、本プロジェクトの電源回路です。

POWER SUPPLY V2.1

上の３端子レギュレータを使用している方が電圧増幅段用の電源回路です。電圧増幅段は定電圧化しないと、ブーッと唸るような低い音のノイズが出てしまうと思います (単なる設計ミスの可能性もアリ)。以前いい加減に作ったアンプでは定電圧電源を使わなかったんですが、しっかりこのノイズが出ていました。

今回は、ディスクリートできちんとした定電圧電源回路を設計する実力と自信と時間の余裕が無かったので、３端子レギュレータを使用しました。電圧増幅段用の電源には、24[V] 0.5[A] のトランスを２つ使っています。１次側は並列、２次側は直列に接続し、正負の２電源を構成しています。電圧増幅段は 100[mA] も消費しないので、大きなヒートシンクは必要ないです。私は大きめのをつけましたが、動作中に触ると冷たいくらいです。

下の方が電力増幅段用の電源回路です。トランスは 22[V] 3A のトランスを２つ使っています。これも１次側は並列、２次側は直列に接続し、正負の２電源を構成しています。こちらは電力を比較的多く消費しますが、そのときにもリップルが充分小さく保てるように、大きな平滑用のブロックコンデンサを並列に入れています。回路図上では平滑後の電圧も 22[V] と書いてありますが、実際の電圧は 22 * sqrt(2) ~= 31[V] になります。ただし、これはあくまで電流をほとんど流さない場合の電圧で、最大の 3[A] も流すと、恐らく 22[V] 付近まで下がるんじゃないかと思います (確認はしていません)。

今回は、ばか正直に(?)トランス４個をつかって４電源を構成しました。まぁ適当なトランスが簡単に手に入らなかったのと、たまたま 22[V] 3[A] のトランスがデジットで１個 \300 で売られていたのでこうなりました。当初は、あらかじめ持っていた 13[V] 1[A] のトランス２個で 5[W] 程度のアンプを作るつもりだったんですが、この 22[V] 3[A] の \300 トランスを見つけてしまい、大幅に計画を変更したのでした。

これだけ多くのトランスを使うと、さすがにケースの加工や実装など、全工程の半分以上を電源回路に費やしたような気がします。トランスが多いと、配線が必ずトランスの近くを通ることになるので、トランスから余計なノイズを拾うんじゃないかと心配でしたが、完成したアンプからは、スピーカーに耳を近づけても、ノイズの類は全く聴こえませんでした。

現在、ＰＣのサウンドカードに接続して使っていますが、サウンドカードからのノイズが非常に大きく、これに比べるとアンプ自体のノイズは無いと言って良いです。アンプのテストをするのに、ＰＣで正弦波や矩形波を作成して、これをサウンドカードから再生していましたが、波形を観察すると、特に矩形波はものすごく歪みます。やはり \5,000 程度のサウンドカードではＣＤデッキのような音質は期待できないのかもしれません。

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"DO IT MYSELF" AUDIO STEREO AMPLIFIER 製作後記 2001.11.18

アンプの写真を撮りました。もう直接ここに載せちゃいます。

"DO IT MYSELF" 20[W]+20[W] AUDIO DC POWER AMPLIFIER V2.6

"DO IT MYSELF" 20[W]+20[W] AUDIO DC POWER AMPLIFIER V2.6 真上から

真ん中の左右に塔のようにそびえ立っているのが出力段の電源の平滑コンデンサです。正負それぞれを 30,000[uF] で平滑しています。真ん中の後ろの方にあるのが、50[V] 10,000[uF] のコンデンサです。初心者としては、どーーしてもコンデンサバンドを使ってコンデンサを立てて実装してみたいものです(笑)。というわけでシッカリとやってしまいましたが、ケースの裏に詰め込んでしまうほうがスペース的には有利な気がします。

出力段の MOS-FET 2SK1058/2SJ162 以外はほとんど大阪日本橋のデジットで購入しました。ただし、2SK1058/2SJ162 の代わりとして、 2SK2458 / 2SJ440 のコンプリメンタリ・ペアの在庫があるかもしれません。私が行ったときは 2SJ440 の方が在庫切れでした。なんでオーディオ出力用の MOS-FET が片方だけ売れるのかはちょっと疑問だったりしますが…。2SK1058/2SJ162 はサトー電気から通販で購入しました。あと、出力段用の 22[V] 3[A] の \300 中古トランスは今でも在庫があるかどうか分かりません。無かった場合は代わりに 20[V] 2[A] のトランスが購入可能です (20[W]+20[W] アンプ用と書いてある)。ただし、こちらは \4,000 以上したと思います。

出力段の MOS-FET は、温度補償を行っていません。MOS-FET は温度補償が不要だと言われることがあるようですが、これをやらないと、あとあとの精神的衛生の面であまりよくないですね。0.33[ohm] のソース抵抗を入れてあるので大丈夫だと思っていますが…。アイドリング電流は 300[mA] 流していますが、電源を投入して間もない頃が、長い時間が経ったあとよりもヒートシンクが熱くなる気がします(50[℃]くらい？)。今度、温度計で測定してみようと思っています。

真ん中にある基板には、電源の整流ダイオードと出力用の 0.33[ohm] 3[W] の抵抗、それから発振対策用の約 1uH のコイルと 10[ohm] 3[W] の抵抗が実装されています。今回はなんとなく、整流器をつかわずに、わざわざ整流用のダイオードを使いました。実はこの基板はケースの表ではなくて、裏側に実装した方が良かったと思います。手前の黄色と赤の線はトランスの２次側から来ているものですが、これを整流した後に、平滑コンデンサにつなぐために再びケースの裏へ配線しています。それなら最初から裏でつないでしまえばよかったなー…と思っても後のまつりです。

前のヒートシンクの裏に、出力段用の 22[V] 3[A] の \300 中古トランスを実装しています。後部に小さめのヒートシンクが付いた基板が２つありますが、これは 24[V] の３端子レギュレータです。左側が +24[V]、右側が -24[V] です。小さめのヒートシンクといっても、触ると熱いどころか、かなり冷たいので、これは大きすぎでした。TO-220 用のいちばん小さなヒートシンクで充分だと思います。

"DO IT MYSELF" 20[W]+20[W] AUDIO DC POWER AMPLIFIER V2.6 ケース裏の配線

ケースの裏はこんな感じです。左右の大きいのが例の \300 トランスで、真ん中の２つが電圧増幅用の電源トランスです。配線がぐちゃぐちゃです。この辺がスッキリしていないあたりがいかにも初心者といった感じです。上の方にある２つの基板は電圧増幅部です。