鉄道模型用 ICコントローラーの検討 その３

ふと思いついたので更新。

TDA2030の出力端子には念の為に保護用のダイオードを
付けているのだが、BTLの回路図のダイオード４個を見て
「これってブリッジダイオードでいけるのでは？」と思い
ついた。

つまり、こんな感じ。

手元にダイオードが大量にあるので、ブリッジダイオードを
買って試すかどうか考えてしまうな。

鉄道模型用 ICコントローラーの検討 その２

とりあえず、BTLアンプで模型の車両が動くかどうか確認しよう
と考えた。

BTLアンプだけ抜き出して、ボリュームを付ければ確認できる
だろう。回路はこんな感じだろう。

反転回路は無いが、ボリュームの中央で車両が停止し左右に
回せば前後方向に移動するだろう。(ボリュームはBカーブ)

動作確認なのでわざわざ基板を焼くのも勿体ない気もするし、
切削も面倒だし悩む所である。

CNCも使わないと勿体ないし、とりあえずKiCADで切削データを
作ってみた。１か所だけジャンパーを飛ばさないとダメ。

部品を買わないとダメだし、寒いので作っても春の様な気がする。

鉄道模型用 ICコントローラーの検討 その１

昔から鉄道模型用のトランジスタコントローラー(トラコン)があるが、
製作しようとすると嫌な問題点がある。

トランジスタの増幅率(hFE)で動作するので、トランジスタの増幅率の
ばらつきにより幅が発生する。

チャージするコンデンサの容量が小さくする場合、ダーリントン結合で
２～３段になりばらつきが出やすい。コンデンサの容量を大きくすれば
加速・ブレーキ回路の接点容量や抵抗のW数を大きくする必要がある。

車両を逆行運転される為に出力の後ろに２回路のスイッチが必要だが、
２回路のスイッチは種類が少ない上に大電流なので良い品物が見つから
ない。また、反転スイッチはスイッチ上でクロス配線させるが、これが
素人には作りにくい。

ここ数年ディスクリート部品が手に入りにくくなっており、回路図に
示してあるトランジスタが手に入らなかったり高価な場合がある。

回路図はそこまで難しくないが、増幅率やコンデンサの充放電に依存
し過ぎで思ったように調整できず動かない事がある。

まあ、この様な理由で私も過去にトランジスタコントローラーを作って
みたが上手く作れなかった苦い経験がある。

ここ数年、オーディアアンプを作ってオペアンプの使い方が判って来て、
オペアンプを使えばICコントローラーを作れるのではないかと考えた。

もちろん私はワンチップマイコンのプログラムも作れるのだが、ここは
アナログ回路だけで何とかしようと思う。

何となく考えたのが下記回路だ。

※注意：この回路は動作確認していない。

作りやすさを考慮して部品を選んでいる。

秋月電子でNJM4580が25円、NJM2113が60円、TDA2030Lが60円×２個
なので、オペアンプと言ってもそこまで高くないだろう。

NJM4580で加速・ブレーキを担当する。チャージされたコンデンサの
容量を吸収する為に電流吸収が大きそうなNJM4580を選んだ。

逆行運転用にチャージされた電圧を反転する為にNJM2113を選んだ。
外付け部品が不要な程度で選んだが、コンデンサのチャージが減りすぎる
ならNJM072でやらないとダメかもしれない。出力を１回路スイッチで
選択してパワーアンプに送れば反転回路を作るのも楽だろう。

出力のオペアンプ(パワーアンプ)はTDA2030Lだが、反転運転させるので
BTLアンプにしてみた。ピーク出力3.５Aを信じて選んでみた。

シミュレーションで抵抗とコンデンサの容量を決めたいところだが、
たぶん適当な部品で実際に組んで試してみる気がする。

詳しい人が居れば意見が欲しいところなのだが。

DAC+電圧/電流アンプ製作 その５

DAC+電圧/電流アンプの製作も今回で終わり。

PCM1704のIV変換を抵抗のみに変更。

音が甘いのでI2SのLRCKとBCKをXC9572XLを通さず
直結に変更。

本命のPCM1704が終わったので、対抗のPCM5102を
既製品の基板から取り外して自作基板に移植。

（LPFも基板上に載るが、別基板に作ったのを利用。）

PCM5102もコンデンサの容量UPの為か、音が良くなった。

とりあえず、夏に作った基板で出来る事はやった。今後、
IV変換とLPFはもう少し検討したい。

基板はまだ作っていないがPCM1794をGETしているので、
次回はこっちも作ってみたいと思う。

DAC+電圧/電流アンプ製作 その４

来週と思っていたが、時間が取れたので続きを作った。

ジャンクのCDプレイヤーからPCM1704を外して移植した。
その３に書いた半クロックずれている気がする部分も直した。
24bit用に書いたCPLDに交換し、音が鳴る事は確認した。

これでハイレゾ24bit 384kHzがPCM1704で鳴っているはずだ。

来週はIV変換検討だな。

PCM1702は売り飛ばすか・・・

DAC+電圧/電流アンプ製作 その３

CPLDにVHDLを書き込む環境を構築するのに時間が
掛かってしまった。

とりあえず手持ちの一番安い18bit DACのAD1860Nに
ビットシフトさせるデータを書き込んでみたが動かない。

色々悩んだが、AD1860Nの2ピンがGNDに接続されて
ないだけだった。その１で鳴らなかった原因の１つで、
PD0052+PD00602に変えたらあっさり鳴ってしまった。
(PD0052をまだ追加購入してなくて良かったよ。)

AD1860Nが鳴ったので、PCM1702K基板を作って交換
した。現在の構成は画像の通り。

PCM5102の方が音が良い気がするのが難点だ。

ビットシフト部分はネット上にある回路図を参考にVHDLを
書いたが、BCLKの立ち上がりでビットシフトしているのは
良いのだが、そのまま出力すると半クロックずれる気がする。
BCLKの立ち上がりでビットシフトさせて、立ち下がりで
データを出力させるのが正解の様な気がする。

BCKとLRCKもCPLDを通しているが、回路を良く考えたら
直接接続すれば良いのであった。

CPLDなので、VHDLを変更すれば良いだけだが、現時点で
鳴ってるのでそのまま放置にするか考え中。

あと現在XC9572XLを使っているが、CoolRunner2に変更
する予定。CoolRunnerなら消費電力が少ないのでUSB→I2S
から電源供給しても問題ないだろう。

来週にはジャンクのCDからPCM1704を外してPCM1704基板を
作って、IV変換のオペアンプをTHS4631に交換しよう。

DAC+電圧/電流アンプ製作 その２

１つ前の内容からの更新点は電流アンプモジュールｘ２個の
製作、ボリュームｘ２個の製作、スピーカー端子(スピコン)の
作成だ。

とりあえず動いたので、前のシステムを外してこれに入れ替えた。

想定通り動作しているので、DACとアンプ間のコンデンサは外した。

前の基板と同様、電流アンプは±20mVくらい発振している。周波数が
高いのか音が聞こえないので放置。これが無ければお勧めできるのだが。

現在DACはPCM5102Aだが、PCM1704に交換予定だ。CPLDを使って
I2Sのビットをシフトさせデータ変換するのだが、VHDLって20年前に
少しやったきりなんだが・・・。

DAC+電圧/電流アンプ製作 その１

先日より、以前2020夏基板作成で書いた基板を一生懸命作っている。

中身はDAC+いつもの電圧/電流アンプだ。

とりあえずスピーカーが鳴るところまで実験した。

動かなくて色々悩んだが、PD0052の電源接続ミスでICが破損したり、
アンプの電源コネクタが間違って逆になっててICが破損したりしてた。

この品物はDACのチップを交換したり、IV変換を変えてみたりしたい
ので、ブロック毎にピンソケットで交換できる様にした。

PD0052+PD00601で色々実験してからUSB-I2Sを使う予定だったが、
電源接続ミスでPD0052が破損したのでUSB-I2Sから実験をする事に
した。（PD0052を1個買うだけに秋月電子に注文するのもなぁ・・・）

画像はUSB-I2S→短絡→短絡→PCM5102→コンデンサ→アンプだ。

アンプはTHS4631+BUF634の回路をBUF634Aに変更した。まだ完成
していないので、現時点では電圧アンプだけだ。

半田が無くなったので買いに行かなければ・・・

LM380/384 参考情報 その２

流石にネタ切れと思ってたのだが、違う使い方を思いついた。

LM380とLM386について何となく考えていたんだが・・・
LM380とLM386について考えた事のその後
この2つに書いた通りなのだが、BYPASSはどうも出力の
中間電位を決めて安定させる為にある端子の様だ。

という事は・・・

BYPASSに信号を入れれば増幅無しでそのまま出力される？

シミュレーションしかしていないが、こんな感じの回路になる。

BYPASS端子はバイアス電圧回路の様になっているので、入力は
コンデンサを経由して直接BYPASSに接続。＋と－入力は両方共
IC内部の150kでGNDに接続されているので開放で問題無さそうだ。

シミュレーション結果は±2V信号入力に対して±1.9V程度の出力
となった。ちゃんと鳴るかも不明だし、使い道があるかは判らない。

最後に、もう他の回路は電源電圧を変化させて出力から1/2電圧を
取り出すくらいしか思いつきません。

LM380/384 参考情報

１つ前の内容で記憶を元に帰還を1/21くらいにしたら、
元の回路見たら1/34くらいになっていた。もし作るなら
計算しなおして下さい。

あと、回路の関係で正確に6V出力されないからDC漏れ
するだろう。なんとなくだが、電源の+6V×2の電圧を
微調整すればDC漏れは調整できそうな気がするので、
電源はLM317とかの調整できる電源を使って下さい。

LM380/384 作る気が無くなったけど再検討

電圧シフトするLM380/384が何とかならないか考えてみたが、
どうもぱっとしない。

とりあえず考えた回路をLTspiceでシミュレーションしたので、
自信は無いが動きそうな回路を書いておく。

①出力を-0.3Vに接続させて、約6Vのアンプ出力を0V中心に
　4.7/104.7で振らせてみた。+12V、+6V、-0.3Vの３電源が
　必要になる。

②①の-0.3V電源が微妙なので、-6Vにしてみた。1/2にした後、
　1/11にしてある。+12V、+6V、-6Vとやっぱり3電源必要だ。
　-0.3Vを作るよりマシそうだとしか言えない。

③入力のコンデンサは付けないとダメだが、入力にバイアス電圧を
　かけて+12V、+6Vの2電源にした。DCアンプには出来ない。

シミュレーションしてみたが、どうも思った通り動くか自信が無い。
だから作る気が無い。

回路は参考まで。

2020/10/19 補足 記憶で帰還を20倍程度にしましたが、30倍程度
必要だったみたいです。

LM380/384 やっぱりダメか・・・

昨日の日記の内容をLTspiceでシミュレーションしてみたけど、
電圧シフトがきつくて結局は無理そうだ。

オペアンプ構造としてどうかと思うが、そんな物なんだろうと
思ってしまった。

電圧シフトをうまく解除できる方法があれば良いのだが・・・

LM380/384 再び？

昨晩、ふとLM380/384について勘違いしていた事に気が付いた。

この２つの記事の続き。
LM380とLM386について何となく考えていたんだが・・・
LM380とLM386について考えた事のその後

LM380/384は例えば「12V単電源で使い」、「入力は0V±信号V」、
「出力は電源電圧の約1/2で12Vの場合は約6Vを中心に出る」と言う
品物であるのだが、どうも勘違いをしていた。

オペアンプの仕組みを理解してよく考えてみれば判った事なのだが、
4年経ってやっと気が付いた。

入力が0V±信号Vだとすると、オペアンプが帰還を0V±信号Vにしようと
する話だったのだ。つまり+6V±信号Vの入力があれば、それに合わせて
オペアンプが+6V±信号Vにしようとするのは当然の話だったのだ。

そこで前に書いた２つの記事が出てくるのだが、LM380/384を普通に
両電源で使えばいいじゃんって話だ。

おそらくこんな感じだろう。まだ実験していないので保証しません。

BYPASSは10uFのタンタルコンデンサでも良いが、前の記事の通り
GNDに接続しても良いと思う。

今製作している品物が完成したら実験しようと思う。

2020/10/19 補足 うまく動作しません。

電子工作マガジン2020年秋号に載りました

電子工作マガジン2020年秋号に載りました。

イラストが入らなかったので、読んで良く判らない
場合は仕組みのページをご覧下さい。

以下、参考用

全体画像

基板画像

2020夏基板作成

毎年８月は暑いので半田付けする気が起こらないので
今年はずっと基板CADをしていた。

１か月以上かけて基板CADでデータを作り、２か所に
発注したのが完成した。

こっちは10cmを超える基板で、アナログと電源基板。


こちらはデジタル、プリアンプ、プリアンプ電源、
サブ基板

部品載せて、無い部品を購入しなければ・・・

ディスクリートオペアンプ その2

昨日のディスクリートオペアンプKなのだが、考えても
仕方が無いので、LTSpiceでシミュレーションした。

ネットにあるトランジスタのデータを利用してみたら、
最終段の電流が50mAもあった。抵抗値が誤っている
かもしれないので、基板を作る時に参考にしたはずの
回路を検索したが見つからなかったorz。

ラジオ技術のIV変換回路の調整は12.5mAだったので
50mAは多すぎる。Lタイプは1mA以下だったので、
この辺りを考慮して数値を決めれば良さそうだ。

トランジスタを緑から黄にしても電流はそこまで変化
しなかった。FET→2SA→2SCの2SAのプラス側に付いて
いる抵抗を大きくすれば電流を下げれる様だ。

抵抗を変更しながらシミュレーションした結果、
とりあえず手持ちの抵抗で3mAまで下げてみた。

また半田ブリッジで香ばしい匂いを嗅いでしまった。


昨日は書いていなかったが、もう1種類作っていた。
Sと呼ぶかCと呼ぶかは難しいが、とりあえずCとする。

昨日、このまま差し替えると出力が-4Vくらいになる
ので、回路や製作ミスを考えて載せなかったのだが、
全く同じ回路でシミュレーションしたら、やっぱり
電圧シフトした。

仕方が無いので、入力や帰還部分の抵抗値を変えたり
Sについて書かれたページを読んで使い方を調べてみた。

その結果、これはSの仕様の様に使うか、入力+/-の
両方に2SK/2SJのバッファを入れないとダメっぽい
事が判った。Sの仕様では入力に抵抗を入れるが、
その抵抗で電圧がシフトするので、バッファ追加を
検討したいと思う。

補足：反転アンプにするなら、入力+の2SK/2SJは
省略可能。

と言っても、基板に部品載る部分が無いので、基板の
焼き直しになるので、今回はここで終わり。

IV、K、Lの音質については良さそうなのだが、接続
したCDデッキがどうもぬるい音を出しているので、
 こちらも何か考える予定だ。

ディスクリートオペアンプ その1

昨年作ったプリアンプ実験の続き
プリアンプ実験 その1
プリアンプ実験 その2

その1で作った基板の小さい基板を組み立てた。

LPFとIVは昔作ったDACのIV変換用に、昔のラジオ技術に
載っていた回路からLPFとオペアンプ相当部分を分離して
1回路オペアンプの差し替え出来る様にしたもの。

Lはネット上にあるLで始まるディスクリートオペアンプ。

Kはネット上にあるKで始まるディスクリートオペアンプ。



Kは組み立ててすぐ鳴ったけど、IVとLはダメだった。

IVは雑誌の配線パターンを基板CAD上に再現したのだが、
これが失敗だった。雑誌は片面エッチング基板を想定して
いたのか、半田面から見たパターンだった。それをCADで
両面基板にしたので全部逆向きだった。上記の画像から
トランジスタとFETを全部逆向きに取り付けなおしたorz。
あと、オペアンプ入力のIN+とIN-の配線も逆だった。
適当な部分で配線をクロスして対応した。もう１回基板を
作り直すか悩みどころである。

Lも鳴らなかったので調べたら、これもオペアンプ入力の
IN+とIN-の配線も逆だった。1枚を逆にしたら鳴ったので
同じ様に2枚目を作ったら出力段のトランジスタと抵抗が
焦げた。久しぶりに体に悪そうな匂いを嗅いだ。出力段の
トランジスタの半田がブリッジしてた。基板面積縮小の
為に、トランジスタの足の穴間隔を狭くしたのが失敗
だった。次回があるなら、出力段は足間隔を広めにしよう。

Kは問題無く鳴ったんだが、出力段のトランジスタが熱く
なる。電流が多いのかもしれない。トランジスタを緑で
無く黄にしたら減る気もする。友達に聞くかLTSpiceで
シミュレーションしてみたい。

テストは下記の様に以前のその2で作ったディスクリート
オペアンプが載せれる様に作った実験用アンプを使った。

まあこっちも色々検討した結果、電源とアンプ基板を
作り直そうかと検討中。

カーステレオ 7018B ファームウエア書き換え

以前ブログ載せたカーステレオだが、後で兄に同じ品物を買ったのが
不要になったので調べてみるとファームウエアが新しくなっていた。

自分の車に付いているバージョンは下記の通りだった。
V7.52BT-FK-TP
ZCD-7089-6905C
V04.23
2018.11.07

それで、ファームウエアを更新したくなってサーチエンジンで検索
したらそれっぽいファイルが見つかった。それで更新をかけてみた。

やっちまった。画面が薄暗くなり、音楽もラジオもダメになったorz。

仕方が無いから色々検索したり、購入店に新しいファームウエアが無いか
聞いたりした。

その結果からの推測は、この7018Bは内部の部品が違うバージョンが
ある。どうも昔はもっと奥行がある品物だったみたいだ。極端な話、
昔作った7018Bのパネル部分を再利用して別の品物を作った感じだ。

ロシアの親切な人が正常なファームウエアのROMイメージをUPしている
ページを見つけた。そのページによると、ROMを取り外してROMライタで
書き込んで戻すとあった。仕方が無いのでROMライタを注文した。

Aliで注文したのだが、シンガポール経由の発送は遅れている様なので
わざわざ別の発送方法を選択したのに業者はシンガポール経由で発送して
しまった。少し様子を見たが、ダメっぽいので別の業者で再発注した。
後者は届いたが、前者はまだシンガポールにさえ着いていない様だ。

ROMライタが到着したので分解した。

8ピンのICがROMだ。ROMの下に4個のパッドがあり、なんとなくそこ
からファームウエアを書き込めそうな気もするが、取り外した。

DIP変換に取り付け、CH341Aに載せた。

ソフトはバージョンが色々あり、使い方も良く判らないのでちょっと
苦労した。V1.34がよく見かけるバージョンだ。V1.38と言うのも
あるが、デザインから違うのでV1.34を使う方が良い。V1.4の方が
新しいと思ったら大間違いだった。 V1.34はたぶん「いってん
さんじゅうよん」だろう。

使い方が判らなくて色々してみたが、簡単に書くとOPENでファイルを
読み込み、AUTOで書き込めば良かった話だった。手動でする場合は、
Erase→Blank→Write→Verifyですれば良い。手動でやっていたのだが、
Blankをしないとダメと言う事が良く判らなかった。

最後に元に戻して終わり。

前よりバージョンが新しくはなった。二度とバージョンアップをしよう
とは思わない。

THS4631+BUF634アンプの実験 その２(その後)

 前々から実験している高スルーレートのアンプのその後。

①LM7171+LME49600アンプの実験(失敗)
②OPA2604+LME49600アンプの実験
③THS4631+LME49600アンプの実験(失敗)
④THS4631+BUF634アンプの実験 その１(微妙)

経緯は上記の通りTHS4631+BUF634が微妙だったので、
②の続きでOPA827+LME49600を作っていた。しかし、

この間ずっとTHS4631+BUF634の音が惜しい気がしてた。

OPA827とTHS4631とのアンプの違いはスルーレート差と考えると、高スルーレートでスピーカーが追い付いていないと
思い込んでいた。しかしながら、よく考えるとスピーカーの
周波数特性表を見ると高音でも再生出来るはずだと気づき、
原因は別の部分の可能性に気付いた。

問題がある部分を考えると、理論上高スルーレートなので
忠実に追従するはずだが、スピーカーへの大電流や逆起電力で
電源がふらつく可能性は全く無いとは言えないと考えた。

元々BUF634は±2.5Vで起動しようと思ってオペアンプとは
別電源にするつもりのパターンだったので、THS4631を±5V、
BUF634を±12Vに変更して実験してみた。

結果はもの凄く改善した。

現在はTHS4631、BUF634共に別の±12V電源で実験中。
BUF側634の側の±12Vを改良するか検討中。

実験用にAliexspressでAD844を買ってみた

本物なら新品でなくて中古で良いから試しにAliexspressで
AD844を買ってみた。

まともに買ったら1個1000円以上するだろう。200円くらい
だったから偽物でも文句は言えない。

足を見ると広がっていない、曲がりがある、ロットが揃って
いない等の理由で新品ではないのは間違いない。

表の切り欠きや１番の凹み、裏のデザイン等は6個とも同じ。
ロット番号は 左下と中下が同じで、他は全く違う。
ロット番号が同じ２つは製造週の9720の数字のサイズが違う。
9720の数字が同じサイズの中下と右下はロットが違う。
画像では判らないが、上中の文字のインクの感じが微妙に違う。

以前ebayで購入したAD633は足が開いていない未使用ぽい品物で、
ロット番号が全く同じなのに足や裏が全く違う粗悪な偽物だったが、
今回はそうでもなさそうな気がする。

AD844はTZピンから信号が取れるから、たぶん実験すれば判る
とは思うが。