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バランス型プリアンプを改良したい・・・問題切り分けと解決

困ったときのたかじんさん頼み・・・とお定まりの道を歩んでしまった。 彼のアドバイスは次の点にまとめられる。

※ マイコンは明らかに壊れている
※ MUSES72320 の故障が、マイコンを巻き込んで壊すことがあり得る
※ MUSES72320 は電源が入っていないときの過大入力で壊れることがある(0.1V程度の入力で動作確認を)
※ 半田付けの確認はとにかく入念に

私は、わかりやすいように 2V(rms) の入力をいれて、動作確認をしていた。 どうやら、動作確認のたびに、MUSES72320 を破壊していたらしい。 さらに、MUSES 72320 を壊してしまった結果として、マイコンまで壊してしまったらしい。 マイコンが壊れていると言うことは、それと接続されている、SEL-12 上の SN74HC594 をも壊してしまっている可能性が高い。 マイコンはたかじんさんにお願いして、2個購入させていただいた。 MUSES 72320 は再発注した。 SN74HC594 は DIGIKEY から購入した。 

修理にあたって、最小限の構成で動作することの確認から始めた。
① VOL-12 のみを電源に接続して、新しいマイコン、MUSES 72320 の貼り替えを行って動作確認する。 MUSES 72320 をはがしたら、CRの容量をテスタで確認する。 MUSES 72320 のはんだ付けにあたっては、拡大レンズ下でたかじんさんの手法を忠実に守り、そのうえでミラーレスカメラで等倍撮影可能なレンズにて撮影し、確実なはんだ付けとブリッジがないことを確認する。 動作確認には 0.1V(rms) の入力電圧で行う。
② VOL-12 の動作を確認できたら、同様に VOL-01 の動作確認を行う。
③ SEL-12 については、SC74HC594 を張り替えてから行う。

体力・気力が充実した休日に以上の手順でがんばったところ、VOL-12 ではチップコンデンサの不良が、VOL-01 ではチップ抵抗の不良が見つかり、交換を要した。 MUSES 72320 を張り替えて動作が確認できたときの喜びといったら。

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これで万事解決と思いきや、SEL-12 は動作が不確実で、動作したりしなかったりしていた。 動作していないときには、リレーに電圧がかかっていなかったので、駆動トランジスタが不良になりかかっていると判断して、全てのトランジスタを交換した。 これで無事解決と思ったら、リレーがひとつ動作しなくなっていた。 はんだ吸い取り器で、リレーを除去しようとしたが除去できず、やむを得ず、リレーの方を破壊して交換した。 なかなか破壊できず、基板を壊しそうになって、冷や汗をかいた。

かくして、バランス型プリアンプは無事に復旧した。 復旧にはおよそ2か月を要した。 あとは、VFA-01 の復旧だが、これはトランジスタの BE電圧をみれば、壊れたトランジスタがわかるはずだから容易であろうと・・・

to be continued…

バランス型プリアンプを改良したい・・・修理をしたがどんどん悪化

MUSES 72320 をさっそく秋月電子に発注して、交換することを考えた。 なんと、MUSES 72320 は在庫限りになっていた。 とりあえず4個購入した。

MUSES 72320 を張り替えれば、治るだろうという読みである。 0.65mm ピッチの SSOP32 をはがすところから。 太いより線にたくさんハンダをのせて、D型のこて先で熱すると、ほどなく MUSES72320 がはがれた。 いつものように、MUSES72320 を半田付けして、治ることを期待したが、全く駄目である。 発振器で入力して、オシロで確認しても、全く動作している様子がない。

NBBA-1 の不都合が生じたのは、左チャンネルのみなので、測定環境の問題を疑って、右チャンネルを確認したら、なんと右チャンネルも動作しないではないか! そのまま調べてみたら、MUSES72320 の電源ラインが故障している。 -電源が出力されていない。 取り急ぎ、三端子レギュレータで即席の ±12V 電源を準備して、つないでみた。 残念ながら、両チャンネルとも動作していないことがわかったのみであった。 NBBA-1 の電源不良がもとになって、全部駄目になってしまったのだ。 

あせるとろくなことはないと考えて、日をおいて、チェックのし直しをした。 現時点で、SEL-12 は不安定ながら動作しているので、マイコンはかろうじて動作していると思われる。 MUSES 72320 は VOL-12, VOL-01 ともに動作不良であることがわかった。

よって、MUSES 72320 を両方とも張り替えて、再度チャレンジしたが、動作不良はあいかわらず。 くわえて、SEL-12 も動作しなくなってしまった。 何故だ・・・・?

どんどん動作不良がひどくなっていく。 もはや修理不能? そうなると、リモコンで動作可能なボリュームを再度作成したいが、そのような基板があるのだろうか? VOL-12/-01、SEL-12 は既に廃版なのだ。

to be continued…

バランス型プリアンプを改良したい・・・改良ではなく壊してしまった件

バランス型プリアンプは、問題なく動作しているが、実は大きな問題点がある。 それは、フラットアンプに HPA-12ヘッドホンアンプ を使用しており、+-入力のそれぞれに unbalanced のフラットアンプを利用しているので、同相除去比(Common Mode Rejection Ratio, CMRR)はゼロである。 つまり、バランス入力・バランス出力の体裁をとっているものの、外来ノイズに対するメリットは、プリアンプ単体としてはない。

こんなおりに、たかじんさんが、入出力バランスアンプ NNBA-1 基板を配布し始めた。 これは素晴らしいと考え、同基板にフラットアンプを切り換えることを計画した。 本基板は、Unbalanced – Balanced (差動ドライバ)や、Balanced – Unbalanced (差動レシーバ)としても使用可能で、Phono Equalizer でも使用している。 Phono Equalizer 作成時に同時に作成しておき、入力を 2SK170 とし、MUSES 72320 に合わせて負荷抵抗等を作成した。

VP-7723A (LPF 80kHz ON)にて測定

NBBA-1 の歪み率特性が、たかじんさんのそれとあまりかわらないことを確認できたので、あとは交換するだけ。 電源は、たかじんさんの BlueWind DC-Arrow +/- 電源基板 とした。 交換も終わり、メインシステムにいれて音出しを開始した。 もやっとした音だが、KZ 電解コンデンサの使い始めは、こんなものだ。 

パワーアンプの電源を切って、2時間放置して、再度音出しをしたら、左チャンネルから音が出ない。 フルバランスパワーアンプのプロテクションがとれないのだ。 パワーアンプが壊れたかと思って、確認すると、DC漏れしていた。 オフセット調整をすると、問題が解決したので、ほっとして音出しを続行すると、やっぱり音が出ない。 これはプリアンプがおかしいのだ。 テスタであたったら、出力にDCがでている。 即座にプリアンプの電源を落として、調べてみたら、NBBA-1 フラットアンプの左チャンネルの+電源がきていない。 どこに問題があるのかを調べてみると、なんと電源のコネクタの接触不良があったようだ。

原因がわかってほっとして、再度システムに組み込んで、音出しをしたら、なんと全く音が出ない・・・・ 左チャンネルのパワーアンプもプロテクタがはずれない。 改良のつもりがプリアンプごと壊してしまった。 加えて、パワーアンプも。

to be continued…

 

Phono Equalizer も自作できるか・・・確認編

トラブルシューティングが終わって、まず最初に行うことは、規定の性能を満たしているかどうかだ。 音がどうこう言う前に、そちらが大切だ。

まずは、RIAA 特性をきちんと満たしているかどうかを調べよう。 RIAA 特性の詳細は、The Art of Analog Circuits の記事「RIAA カーブ」を参考にした。

w=2*π*f (f:周波数 Hz)
RIAA=20*LOG(SQRT(
        (1+1/(0.00318*w)^2)
        /(1+1/(0.000318*w)^2)
        *(1+(0.000075*w)^2)
        ) )

   +0.08898158095803  

結果は下図の通りで、± 0.2dB の精度で正しいことが確認できた。

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次に確認したのは、NNBA-1 の歪み率特性である。 unbalance 入力から balance 出力として、WaveGene / WaveSpectra で測定している。左チャンネルの方が少しよいが誤差範囲であろう。 両チャンネルとも 100Hz が他の周波数に比べて良好で、たかじんさんの測定結果よりやや悪い結果であるが、測定系がたかじんさんのようによいわけではないので、概ね妥当と考えている。

最後に雑音だが、GwInstek の GDM-8261A で測定して、両チャンネルとも 0.2~3mV (ふらつく)であった。 MC入力でゲインが 68.7dB あることを考慮すると、多く見積もっても入力換算で -139dBV の結果である。 A-weighting補正なしの数字であることを考えると、これまたすばらしい結果といいたい(自画自賛だけど)。

Phono Equalizer も自作できるか・・・お粗末なトラブル

LT1115+LT1010 イコライザ基板をくみ上げた2024年3月であったが、その後が遅い。 NBBA-1 のために、hFE 測定器(下図)を作成してからなかなか時間が取れなかった。 2SC2240 を50個ほど測定して、必要なペアをとった。

電源部を作成したのは10月にはいってから、 NNBA-1 をなんとか組み上げたのは12月にはいってから。 とりあえず、MC専用ということでジャンパをいれて、使ってみたら、S/N比が悪い。 常用域ではノイズは聞こえないのだが、10dB 程度ボリュームを上げると、ハム音のような音がするのだ。

アナログ対応バランス型プリアンプでは、このようなノイズは全く聞こえなかった。 今回の LT1115 / LT1010 基板では、イトウ電子製の基板に比べて、下図のように入力信号の引き回しが長い。 このことが理由かもしれないと思い、入力部をシールドしたりしてみたものの何らの効果がない。

上記は試作機の基板で、知人宅で活躍しているもの

発信しているのかもと考え、1kHz の正弦波をいれて、オシロで解析しても異常はない。 ノイズが気になるとはいえ、ノイズそのものをオシロスコープでみても、何もわからなかった。 

ふと思いついて、ノイズを WaveSpectra で解析してみることにした。解析した結果、ノイズ成分は 100Hz であり、あきらかにハム音といえるのだ。 ということは電源が問題・・・?

電源は LM317/LM337 での安定化に加えて、リップルフィルタもいれているので、電源が原因ということはないだろうと思いつつ、LM317/LM337 後をACレンジ で測定してみると、数十mV という信じられない数字がでてきた。 Ripple rejection は 60dB 以上あるはずなのに・・・。 ということで、原因判明。 LM317/LM337 の入出力間電圧が足りていなかったということ。 当初 ±15.6V を出力させていたが、入力電圧は 17.7V 程度しかなかったのだ。 出力電圧を ±15.0V まで下げたところ、ハム音は消えましたとさ。 最終的には少し余裕を見て、±14.6V に設定することにした。

何ともお粗末なことで(唖然)

… to be continued.

Phono Equalizer も自作できるか・・・構想編

Phono Equalizer を作るとなると、問題となるのは電源部である。 たかじんさんの HPA-1000 ヘッドホンアンプでも、特注Rコアトランスを利用している。 理由はノイズである。 一般的なトロイダルトランスでは、リーケージフラックスが多くハムを誘発してしまうからである。 

こんなこともあろうかと(このフレーズで何かを思い出した人はすごい)・・・ ヤフオクで、よさげなRコアトランスが出ると買い占めていたのが役に立った。 北村機電製で、無負荷時 15V x 2 (大きさから 10VA)を5個持っており、静電シールド付きである。 13V x 2 と考えると電流容量は 0.38A で DC 0.2A ちょい取れる。 これを左右別電源で使えば、よいだろう。

電源は、たかじんさんによる Blue Snow DAC と同じ方式を採用することとする。 LM317/LM337 によって定電圧化をしたのちに、リップルフィルターをかませる。 当然ながら、LT1115/LT1010イコライザ基板と Unbalance-Balance 変換 NNBA-1基板とでそれぞれリップ利フィルターをいれる。すなわち、下記のリップリフィルタが4台はいることになる。ここには、たっぷりニチコン MUSE-KZ 電解コンデンサをおごっている。 LM317/LM337 基板には、お気楽オーディオさんのミニシリーズ Type-J基板を使った。 ただし、ダイオードによる整流は、正負別としている。サブウーファ用のハイカットフィルタと同じだ。 整流後のコンデンサは、ニチコン FW 4700μF を2本プラス PMLCAP 25V 4.7μF を投入する。 LM317/LM337 のリップルフィルタ部分は MUSE-KZ がスペース的にはいらず、ニチコン FG(FineGold)でがまんしたが、安定化後のコンデンサは、MUSE-KZ である。

リップルフィルタ

Phono Equalizer の LT1115/LT1010 基板のほうでは、電解コンデンサは MUSE-KZ、オペアンプのパスコンは、Philips PILKOR メタライズドポリエステルフィルムといつもの陣容で固めた。 イコライザ素子のほうは、 指定容量と許容差の観点から選択の余地は少なく、東信工業のポリプロピレンフィルムコンデンサを使用する。 NFBのAC帰還のためのコンデンサは、フィルムコンデンサとして PMLCAP を使用したので、電解コンデンサのほうは、容量優先で FW とした。

Unbalance – Balance 変換 に用いる入出力バランスアンプ基板 NNBA-1のほうは、2SC2240 / 2SA970 に活躍してもらい、少々無理をしても、MUSE-KZ コンデンサを使う。 ぺるけ師匠の 簡易版 hFE 測定器を作成して、2SC2240 のペアを探して使おう。 FET 入力にしようかとも思ったが、安全優先で、DCカットするならばと、2SC2240 / 2SA970 で優美さを狙った方がよいと考えた。

現在使用している soulnote ph1.0 は MC 専用であり、現在、メインシステムの Micro FV-111 + Audio Craft AC-3000MC には、ストレートアームに Philips GP922Z をつけているが、今回のシステムでは、MC/MM 両方が使えるようにしよう。 設定のための方策は、アナログ対応バランスプリアンプと同じだが、左右別電源に加えてさらにノイズ源となるトランスを加えるわけにはいかないので、めんどうだが、リレーの電源も左右別としよう。 片チャンネルから MC/MM 表示のLEDの電源をとり、もう片方からは、電源ON表示の LED電源をとることとする。

… to be continued.