A12のパワーアンプの基板を作ってみるかな？ 2023.4.21
JFE2140をA12型アンプで試しにつかってみましたが、ついでに基板も作ってみようかな〜と思い出しました。
ということで、回路図を作成です。
MOSFETの終段には過負荷防止回路も追加しました。というのも、ふと色々と弄っている最中にMOSFETを飛ばすことが
何度かあったので、その対策です（笑。
こんな回路にしてみましょう。
入力段はJFE2140と普通のFETの両方が使えるようにしましょう。JFE2140単体の素子(SO-8)も実装できるようにとも思いましたが、
JFE2140ってDIGIKEYで購入すると結構お高いです。それなら秋月でDIP化キットを買った方が安価なので、そちらを前提にします。
しかし、JFE2140のピン配置っていやだなあ〜。 DGSの並びだったら良かったのになあ〜。
JFE2140のピン配置です。 DGSの配置になっていないところが、やや面倒です。
さらに
リップルフィルターも入れてみました。
電圧増幅段の電源ラインにリップルフィルタも入れてみましょう。
どのくらいの密度になるかな
基板に実装したときにどのくらいの密度感になるか、試してみました。
標準サイズの基板の場合はかなり余裕です。 最近更新したアンプと同じサイズでも描いてみましたが、
まあ、普通に実装できそうです。基板サイズとネジ寸法をあわせておけば、基板だけ入れ替えるのは簡単なので
音色の違いも簡単に比較できそうです。あ、基板を入れ替えるとなるとMOSFETの付けなおしも必要になるので、
ちょっと面倒かな〜。いっそのこと、放熱板もまだあるのでアンプユニットごと交換してやればいいでしょう。
基板間の配線はすべてコネクタなので、半田コテ無しで入れ替えが可能です。
どのくらいの密度感になるか調べるためのパターンを描いてみました。標準サイズ（上）だと余裕ですね。
スリム（下）にしても収まりそうです。ただ、スリムの場合はオフセット調整用のサブVRは省略しています。
まずは標準サイズで仕上げ 2023.4.23
まずは標準サイズと思っていましたが、両方のサイズで仕上げました。
ちょっと箸休め 2023.4.24
ストレス解消の、半田付けです（笑。
いや、ちゃんとした理由があってアンプ基板ができたときにテストがしやすいように、予め電源部分を作成です。
（＃って、そのために実験用の電源を作っただろうが！！）
ブロックコンデンサを沢山使う電源作成は、ストレス解消にもってこいです。
あ、待機電源どうしよう？
併せて、制御用基板も作成しましたが、待機電源はどうしよう？
以前、デジットで購入した２０円と５０円のＡＣアダプタの４個はすでに使ってしまいました。
ＡＵガラケー用の充電器の電源はすこし大きくて、収納スペースに入りきりません。
家のなかを色々と物色しているとiPHONE用の使っていない充電器が見つかりました。
これは分解しなくてもサイズ的にピッタシでしょう。 ただ、どうやって５V出力を取り出すかな？
専用のコネクタがあれば簡単ですが、そんなものは手元にありません。
秋月で購入するにも、これだけ買うのも送料が勿体ないなあ〜。
なにか、銅板でも突っ込んでやろうかと思いましたが、隙間が小さいです。
使ってないACアダプタ（充電器）がありました。サイズ的にはちょうどいいです。
どうやって5Vを取り出すかな？
これがあればいいのですが、秋月で何か買う予定ないしなあ〜。
分解してやれ！！
すぐに安直な手段に打ってでます。
こうなったら、デジットのＡＣアダプタと同様に分解してやれ！ということに。
ただ、結構小さい充電器ではあるので内部の構造が判らないと下手に分解すると壊してしまうかもしれません。
ということで、ネットでIPHONEの充電器の分解を検索してみました。
すると、結構な人が分解していますね。内部の情報がよくわかります。
ケースはそのまま使えるので、ちょうどUSBの半田付け側をすこし削って蓋をあけるようにすれば
なんとかなりそうです。
激安iPhone充電器は「偽造品」か？ ぶっ壊してみたら意外な結果に… (withnews.jp)
意外と・・・・
慎重に削りながら、USBの半田付け側の蓋をあけることができました。
最初に内部を見たときは、意外と高い部品つかっているなあ〜という印象です。
なんせ、DC5V出力側には330uFのタンタルコンデンサがつかってあります。
このACアダプタって普通に店で買うと2000円以上する代物ですからね〜。
で、おそらくこのコンデンサが最終段の平滑コンデンサのはずです。
ということで、このコンデンサの両端から出力を取り出すことにします。
実際には、半田コテの先が入らなかったこともあり、+5V側はダイオードのカソード側
から取り出すことにしました。
これで、制御基板の待機電源が用意できました。
内部の部品は意外と高価なものがつかってあります。
ついでにAC100V側のピンも短くしました。
電源はタンタルコンデンサの両側から取り出します。GND側は取り付けやすいですが、+5V側は半田コテが入らなかったので
同じライン上のダイオードのカソード側から取り出しました。
出力電圧は無負荷で5.1Vでした。
制御基板に待機電源の実装ができました。ちょうどいいサイズです。
作業再開！ 2023.7.21
ADC5572を作ったあとに、少し忙しくなったことと、暑くてなかなか半田コテから遠ざかってしまっていましたが、
ようやく、このアンプ基板にとりかかることができそうです。
基板はすこし前にできていましたが手つかずでした。ちょっと時間もできてきたので製作を開始しましょう。
どちらから先につくるか少し考えましたが、まだ動作確認もできていないし、回路定数の見直しもあるだろうから
大きい方の基板から作ることにしました。
いきなり作ろうと思ったので、すこし部品については近いものを流用です。
ツエナーは6.2VでSPICEしていましたが、手持ちになかったので5Vに変更です。一応、再SPICEをして問題ないことは確認しておきまし。
とりあえず基板への部品実装は完了です。
使用しない（実装しない）箇所の部品は半田ジャンパーで接続です。あ、R8が抜けてる！！
動作確認！
夜も遅いので動作確認は明日にしようかと思っていましたが、
ここまで来たらやっぱり動かしてみたいですよね〜.
もし、動かなければ夜長コースになるけど、まあ休日前なのでいいでしょう.
ということで、MOSFETを仮止めして±24V電源に接続して動作チェックです.
で、オシロを眺めながらの緊張の電源ONです.
無事、増幅波形がでてきました. 一安心です.
これで調整などは落ち着いてできそうです.
さて、今日は遅いので一杯引っかけて休みましょう！
まずは簡単に動作チェックしておきましょう.
増幅回路としてはOKですね.これで寝られます（笑.
調整 2023.7.22
オフセットをゼロ、バイアス電流を約20mA程度に設定です。
ちなみにバイアス電流0mAのときの、消費電流が約25mA程度だったので、
トータル電流を見ながらバイアス電流を設定です。本来はエミッタ抵抗の両端電圧を測定して
電流に換算しますが、横着しました。
オフセット調整後に無負荷ですが少し入力周波数を上げて波形観測です。
100kHzまで上げてみましたが、波形の歪もなさそうです。
入力（上：Ch1,500mV/Div）、出力（下：Ch2,5V/Div）
周波数100kHz（ゲインは２１倍）
もう１枚も組み立てましょう
負荷をかけてテストをしたいところですが、そのためにはMOSFETを大きな放熱板に取りつける必要がありますが、
そうなるともう１枚のスリムな基板を組み立てておいたほうが良さそうです。
ということで、もう１枚を早速組み立てて動作確認だけ済ませることにしました。
で、MOSFETを取り付け直して、動作を確認しました。
こちらの基板はすべてコネクタ接続になるので、テスト配線が簡単に済みます。
もう１枚のスリムな基板を組み立てて動作確認しておきましょう。
こちらも動作確認できました。
量産準備？
パワーアンプは更新したばかりなのですが、中身を入れ替えて違いが楽しめるようにまとめて４台分（８枚）をつくっちゃいましょう。
本当は、まず１台だけでもいいのですが、放熱板が４台分あるので、部品箱肥やしの解消も目指しています（笑。
それに基板をつくるときの手間で時間がかかるのは、部品を探してくるところなので１台分つくるのも４台分つくるのも、さほど
時間も変わらないでしょう。 というか、単に半田付けしたいだけなのかもです（汗。
一気に７枚の基板の作成にかかります.。一番種類の多い抵抗の取り付けが終わりました。
しかし、一気に７枚を追加でつくろうとしても不足している部品が色々とでてくるので、
秋月電子さんにお願いしなくっちゃ！
まずは 2023.7.23
ここまで実装完了。入力段のFETはすべてJFE2140を使おうかと思ったけど、やっぱり高いこともあって
手持ちの2SK246BLを選別して使うことにしました。ということで、IDSSを測定しなくっちゃ！
だいぶ部品が取りついてきました。あと一歩です。さて、FETの選別をしなくっちゃ！
なお、今回のアンプでは電圧増幅段とドライバ段にはPNPにはKSA1013、NPNにはKSC2383を使いました。
どちらも160V1Aの素子です。定番でいえばPNPなら2SA1358(120V1A)とか2SA1360（150V50mA)で、
NPNなら2SC3421(120V1A)とか2SC3423(150V50mA)とかになるのでしょうが、だいぶ入手性が悪くなってきているような
感じです。秋月なら以前は１個３０円くらいと安かったのですけれどね。AMAZONでも買えそうですが１個１００円くらいのようです.
この部分には電源電圧の倍の高い耐圧が必要になってきます。±25V電源なら耐圧50Vの2SC1815/A1015でも
いいのですが、今回は電源電圧も30Vを超えてくるので、余裕のあるものが必要です。
今回の電圧増幅段とドライバー段にはこれを使いました。DIGIKEYで１個８０円程度です。
IDSS選別 2023.7.25
2SK246BLのIDSS測定をしました。全部で８ペア（１６個）必要なので、余裕をみて３２個を測定です。
測定した結果は
最大値：6.94mA
最小値：5.91mA
平均値：6.51mA
標準偏差：0.26mA
でした、流石に32個も測定したら0.01mA以内のペアが８個以上とれました.
ペア取りしたら、他と区別するために瞬間接着材でペアを接着しておきました.
早速１ペアをJFE2１40と交換して、動作確認だけは済ませておきました。
IDSSを測定です.
８個のペアを作成です。
JFE2140と入れ替えました
放熱板加工
放熱板に基板とMOSFETを取りつけるための加工です。穴はφ2.5mmでM3タップにしています。
放熱板は４枚あるので、CNCで加工です。ハンドドリルだと板厚もあるので垂直の穴あけは難しいです。
かといってボール盤は野外にあるので蚊の餌食になってしまいます。あ、でもこれだけ暑いと蚊もいないかな？
CNCは便利な反面、CADデータをつくらないといけない点が面倒です. それと、画面上で作図するので
寸法間違いの可能性がでてきます。ハンドドリルやボール盤なら現物合わせでやるので、大きな間違いは
出にくいです。 まあ、どれも一長一短です。
放熱板を加工して8mm高さのスペーサを取り付けです。
デジットで購入した放熱板は安かった（1500円）のですが、すでに色々と穴があいています。
その穴を避けて位置決めです。すこしでも重なったりすると、穴あけのときにドリルが逃げてしまって
最悪折れてしまいます。
MOSFETの取り付け穴は既存の穴を避けるようにしています。
スペーサは廣杉計器から直で購入です。最小５０個からしか購入できませんが、
なんといっても安価です。8mmのスペーサだと１５円です。数個しか使わないのであれば
店頭で買う方がいいですが、今回は２４個つかいます。余っても、なにかと使いますからね。
と、これが部品箱の膨張を招きます（笑。
スペーサは廣杉計器から購入です。
一気に！ 2023.7.26
一つ組み立てるのも４つ組み立てるのも一緒なので、一気に４台分を放熱板に組み込みました。
一気に組み立てです。
あとあと区別が出来るようにナンバーも打っておきました。
まずは、それぞれが全部正常に動くかどうかを確認したのちに、
アンプモジュールを入れ替えましょう。
でも、入れ替え作業は結構大変かもです。
なんせ重たいし・・・・・
どのFETが使えるのかな？ 2023.7.30
JFE2140と2SK246(BL)では動くことは確認しているけど、その他のFETでも
動くかどうか調べてみました。なんせ、2SK246も入手が難しいですからね。
ということで、JFE2140のソケット(DIP8)を外して、FETが取り付けられるように
ソケットを入れ替えました。
どのFETが使えるかを試すためにソケットを入れ替えました。
なんでも良さそう
手元にあったFETを片っ端から挿してみましたが、どれでも良さそうです。
ただ、ある理由で気を付けるものとそのまま挿せないものがあります。
動いたFET
2SK246（GR）
2SK170(BL)
2SK117(Y)
2SK30A(Y)
2SK369(V)
動くけど、気を付けるFET
2N7000（DとSの入れ替えはできません）
2N7000はMOSFETです。
そのまま挿せないFET
２SK303（ピン配置が違います）
最初に挿したときに、動かなくておかしいな？と思いましたが、データシートをみてピン配置が他のFETと違うことかがわかりました。
面倒なので、ピンを入れ替えて挿すまではしていません。
このピン配置の並びを考えると、２SCタイプとの入れ替えを狙ったものかな？
真ん中のピンがGATEでないです。国産としては珍しいのかも。
モジュールの交換前に 2023.8.9
なんか、暑いと何をやるにも億劫になってしまって、すぐに泡の出る麦茶に手を伸ばしてしまいます。
でも、夏休みに間にはアンプモジュールの交換までこぎ着けたいものです。
で、アンプモジュールは無負荷での動作しか確認していなかったこともあり、まずは交換前に
負荷テストだけしておきました。
負荷には５Ωの抵抗を接続して、動作確認です.
まずは問題ないですね。
５Ωの負荷を接続して動作テストです。
上：入力（CH1）、下：出力（CH2） 周波数：21kHz（中途半端？）
ちなみに、動作確認時の電源は±２４Vとしていますが、このときの最大出力電圧は
約19Vでした。終段がMOSFETなので４Vの電圧降下があり、またドライバーのバイポーラTRで
０.6Vは落ちますから、どうしても５Vくらいの電圧降下が発生します。
といっても、１９Vも出力できれば、私の用途では完全に過剰です。
出力電圧は電源電圧から５Vほど落ちますね.
折角交換するなら
アンプのパネルにはテプラを貼っていますが、すこし愛着度を増すためにもインレタ（インスタントレタリング）を作ってみました。
勿論、業者さんにお願いです。うまく貼れるかなあ〜。
アンプのパネルに貼り付ける用のインレタも作ってみました。
一応、貼り付ける練習
最近リフォームしたDクラスアンプのパネルの一部を張り替えました。
レタリングを転写するときのポイントは、転写ペンでこするときに絶対に動かないようにすることです。
すこしでズレると、文字が切れてしまって下地が見えたり、文字が重なったりします。そのため、
ペンでこする前に、透明テープでほぼ前面を貼り付けて固定しておきます。
BEFOREです.
AFTERです. どこが変わったでしょうか？
本ちゃん、インレタ貼り付け 2023.8.13
練習も終わったことだし、本番としてアンプパネルに貼り付けていきます。
（まあ、練習の段階で色々と失敗していますが、それらは割愛です（笑））。
テプラの場合はこんな感じです。これでもいいのですが、テープを貼っているのがバレバレです。
プテラを剥がして、粘着材をアルコールで取り除いておきます。
レタリングを切り離して、位置合わせしたらセロテープで貼り付けておきます。そして、そのあとは転写ペンでゴシゴシ。
転写後には、再度紙をかぶせて上から消しゴムでゴシゴシとこすりつけて、十分に接着させます。
転写後には、ベンジンで接着糊の残りカスをふき取ります。これで、完成。本来は、レタリングの保護のために艶消しスプレーを塗るのですが、今回は省略です。
というのも、スイッチ類を外すのが面倒です。
一気に４台分のフロントパネルをレタリングです。
アンプモジュール交換！ 2023.8.14
一気に４台のアンプモジュールを交換です。交換には半田ゴテは不要で、コネクターを付け替えるだけですが、
なんせ４台もあるのと、アンプ全体が結構重いのでハンドリングするだけで汗がでてきます。でも、途中で止めたら
そこでおしまいになってしまう恐れもあるので、気力のあるうちに一気にやってしまいました。
アンプモジュールの交換です。左がPA-UNIT1（電流帰還型）、右がPA-UNIT2（A12型）です。
交換完了です。あと、３台あるんだよなあ〜。
交換したことを明示しておきました。
再調整
アンプモジュールを交換したので、オフセットとバイアス電流を再調整です。
バイアス電流は100mA程度に設定しました。
どのくらいの出力がでるかな？
確認のため、負荷をかけてどのくらの出力電圧がでるかを測定です。
L、Rの両チャンネルに５Ωの負荷抵抗を繋いで動作させます。
どうやら、最大出力電圧は２０V程度になりそうです。
この状態で出力は約40W×２になりますから、実用的には十分です。
というか、万が一その出力でスピーカを鳴らそうものなら、即通報されてしまいそうです。
ちなみに、トランスはRA200で電力増幅段の２次側電圧は22V(AC)で、
整流後の無負荷時電圧（アイドル電流有）は約31V（実測）です。負荷時の
最大出力電圧が２０Vということは、２次側電圧は25V程度に低下していることに
なりますね（５V高いのはMOSFET等のドライバ段の電圧降下によるもの）。
最大出力電圧は20V程度になります。
２次側電圧が無負荷時から約６Vほど低下していますが、電源電圧に
どのくらいのリップルが乗っているのか気になるので調べてみました。
観測結果は負側の電源電圧は約-26Vで、これは想定通り。
で、オシロのカップリングをACにしてリップルを拡大して調べてみると、
最大で0.6V程度のリップルが乗っているようですね。
負側の電圧をみてみましたが、-26Vくらいの様子です。
波形を拡大すると、このようなリップルになっていました。
長周期が120Hz(60Hz x 2)のリップルで、短周期が信号周波数（1kHz)
でのリップルです。
これを見ると、電力増幅段も定電圧電源で供給してやれば、効果あるかな？
と思ったりですが、実際には多少の電圧変動（リップル）なんて、負帰還で
吸収されるから、おそらくは無駄な投資でしょう。でも、オーティオなんて
ほとんどが無駄な投資だしなあ〜（笑。
試聴！ 2023.8.17
さて、試聴してみましょう。まずは、SPネットワークをつかうので１台だけでの試聴です。
リモコンについては学習させたはずなんだけど、時間がたったこともあり、どのリモコンでどのスイッチが忘れてしまいました。
ということで、手動で電源はＯＮ／ＯＦＦです。
メインシステムに接続して試聴です。夜も更けてきたので小音量で。この角度で写真を撮るとヘアライン加工が
うまく見えるな〜（笑。
で、試聴したときの感想ですが「変わったかな？？？」「ちょっと音の輪郭がはっきりした？気のせい？」というところですね。
瞬時に切り替えないと、違いなんて判らないでしょうね。 もっとも、アンプあたりだと瞬時に切り替えて判らないかもしれませんが・・・。
まあ、新しもの好きなのと、作ることが趣味であるので、これはこれで良しとしましょう。
ちなみに、しばらく通電すると放熱板はほんのりと暖かくなりました。アイドル電流100mA程度に設定しているので、
２CH分での消費電力は約12Wです。結構大きな電力ですが放熱板が大きいため放熱は問題なさそうです。
でも、常時通電していたら部屋が暑くなりそうなので、こまめにＯＦＦしましょう。そのためにも、はやくリモコンを探さなくっちゃ！
交換したユニットです。また違う音が聞きたくなったら交換しましょう。といっても、交換って結構大変・・・・。
大工事！ 2023.8.18
１台アンプでの試聴ができたので、いよいよ４台のアンプを交換です。なぜ４台かというと、３台が３ＷＡＹ−ＳＰのマルチアンプ用
で、１台がいわゆるネットワーク内蔵のＳＰ用という振り分けてです。
一番大変なのはスピーカ配線のやり直しです。というのも、一度配線をスッキリさせたいと思っているからです。
現在は３ＷＡＹーＳＰを２系統のマルチアンプ（ＡＢ級アンプあるいはＤクラスアンプ）とネットワークを介した３系統の
状態で任意に切り替えられるようにしているのですが、そのための配線がごちゃごちゃしています。
当時は、切り替えによる音の変化を楽しんでいましたが、いまはそれもしなくなってきたのでもっともスッキリとした配線に
変更です。
スピーカの配線がとにかくカオスです。なんとかしないととは思っていますが、今回がいい機会です。
でも、折角の３WAY用のネットワークや切り替え器を使わないのも勿体なあ〜。また、再利用を考えましょう。
アンプ交換！
いよいよアンプ交換です。かなり重労働になるので、エアコンの温度を下げて作業開始です。
まず、一旦配線をすべて外して、アンプを入れ替えたのち、電源配線、ライン配線、スピーカ配線の順で
接続し直しです。
アンプをすべて交換しました。重さで下板がすこしたわんでいます。
配線も変更したので、裏面がだいぶスッキリしました。それでも、結構な配線ボリュームです。
結束バンド等での養生が完全でないので、お見せするのはまだはばかれますが（笑。
さて、明日は休日なので、ゆっくり試聴しましょう。
試聴 2023.8.19
試聴の前にアンプの赤外線リモコンの学習です。フロントパネルの電源SWを押しながら、元電源を入れると学習を開始します。
で、電源ON./OFFについては４台のアンプは共通のリモコンスイッチを割り当てます。そうすれば、リモコンを1回押すだけで
すべてのアンプの電源がはいります。MUTEについては３WAYマルチ用ぼ３台と、他の１台とは分けて学習です。
ごろ寝しながら電源やMUTEが操作できるのは便利です。ちなみに、音量の調整もリモコンなので、基本はすべて手元で操作ができる
ようにしています。DACとプリについては、リモコン電源BOXに繋いでいるので、そちらで電源を操作しています。
怠惰なオーディオライフです（笑。
試聴は久しぶりにドリカムを選んでみました。昔によく聞いた曲ばっかりなので、つい聞き入ってしまいます。
ドリカムの曲って、結構低音のボンボンでてくるので、心地よいです。
で、比較的小さい音量で聞いていますが、低音の出方や、高域での音の伸びもいい感じです。
でも、以前つかっていたアンプと比べるとどうなの？となると、心象的にはよくなっているように思いますが、
瞬時比較はできていないので、完全にプラシーボなんでしょうね。
久しぶりにドリカムを聞いてみました。
ドリカムの他にも、flipSideや結束バンド（ボッチ・ザ・ロック）などのアニソンなんかも聞き入ってしまいました。
手元のPCで曲を選択して、ネットを見ながらのながら族試聴です。
難題は
難題はメインシステムのラックから取り出した機器の保管です。おそらく、自作派の方はみなさん同じだと思うのですが、
新しい機器をつくったら、古い機器をどうするかです。保管場所に余裕があればいいのですが、なかなかそうもいきません。
一台ずつストレッチフィルムでグルグルにラッピングしたのち、屋外の収納BOXにしまい込むかなあ〜。でも、それってほとんど捨てることと
等価なんですよね〜。当然捨てるには忍びないし・・・・。ああ、こんな機器がまだ他にも一杯あります（笑。
まあ、寝ながら考えましょう。
さて、これらの機器はどこに保管しておこうか？
（つづく）