ちょっと Tea Time !? TPA3118(Dクラスアンプ)を動かしてみる。 2024.2.17

こんなアンプ素子がありますよ〜と教えてもらったので、おもしろそうなので買ってみました。


秋月でDクラスアンプが170円で売っていました。30Wx2の大出力です。在庫が少なそうです。


このTPA3118は結構メジャーな素子のようで、AMAZONでもくぐると結構安価に出回っているようです。
1枚で700円弱くらいなので、ちょっとしたお遊びにつかえそうです。

AMAZONで700円弱で基板が買えてしまいます。

ただ、DIGIKEYだと1個500円強です。2000個買っても260円かあ〜。
秋月さんって、どこから仕入れているのでしょうね。

DIGIKEYにはまだ在庫はたくさんありそうです。

データシートも直ぐに参照できるように、DLしておきましょう。
tpa3118d2.pdf

あ、変換基板買うの忘れた!

ICに気をとられていて、変換基板を買うのを忘れてしまいました。
といっても、秋月には32PinのSSOP用の変換基板はありません。
なんとか、手元にある28Pinの変換基板がつかえないか検討です。

結論としては使えそうです。28Pinの変換基板だと足が4本はみ出てしまいますが、
はみ出た部分はまとめて接続してもよさそうです。
具体的にはPin16のSYNCは切断してしまって、Pin15はPin13,14と接続です.
また、Pin17、18はPin19に束ねて接続です。

でも、ちょっと不細工になっちゃうなあ〜。


28ピン用の変換基板をつかっても代用できそうですが〜

ありました!

32pinの変換基板って、買った覚えがほとんどありませんが、念のため部品箱を漁ってみました。
すると、古ぼけた基板が1枚でてきました。ひょっとしてMUSES72320が32Pinだったこともあり、
そのときに買ったものかもしれません。
 この換基板は200円だったようです。ICより高いですね。まあ、これがなければ作業がつづきません。
 
古ぼけた基板ですが、32Pinの変換基板がでてきました。色調からするとaitendoさんの基板でしょう.,

変換基板にとりつける!

この変換基板は左右ピンの間隔が狭いです。色々な幅のICに対応できためなのですが、
TPA3118用としては狭すぎます。そこで、ルータでパッドをすこし削りとります。
同時に、ICのEXPOSED PADにも半田付けできるように孔も加工です。
そして、ICをとりつけて完了です。


PADの左右(上下?)間隔が狭いので、削り取る必要があります。


ルータをつかってパッドをすこし削りとり、あわせて中央部に孔をあけました。


まずは部品面にとりつけです。0.65mmピッチなので、それほど難しありません。


半田面には銅箔テープを貼り付けて、ESXPOSED PADが見えるように一部を破ります。



あとはフラクスを塗って半田付けです。



変換基板にとりつきました。

まずは回路図を書いてみましょう

#出張から帰ったら作業再開しましょう!

ようやく再開 2024.2.22

#すこし仕事も落ち着いてきたので作業再開です。

回路図としてはSYNCを出力とするためMASTE MODEにします。
ゲインは、アンプを作るときはいつも26dB(20倍)にしているので、それに合わせます。
ほんと、部品点数は少なくて済みますね。

あまり気にしなければ、チップ部品を多用すればかなり小さくなりそうです。


回路図を書いてみました。かなりシンプルです。

組んでみましょう!

変換基板にはできるだけチップ部品を搭載しておきましょう。
そうすれば、後の配線が楽です。
それと、Dクラスアンプの電源ラインにはICの近くにパスコンを入れておかないと、
動作が不安定になることがあるので、変換基板上にパスコンを集中配置です。

変換基板にできるだけ部品を搭載しておきましょう。


適当な蛇の目基板に搭載して完成です。


裏面はシンプルです。


一応実装した定数で回路図を書き直しておきました。

動かしてみましょう!

まずは発振器と模擬負荷(5Ω抵抗)を繋いで、動作チェックです。

早速動かしてみましょう。

入力は1kHzで1Vppの正弦波です。そして出力を観測すると20Vppになっています。
ちゃんとゲインが26dBになっていますね。
電源電圧を変化させても、ゲインはかわりませんでしが(当たり前ですが。
なお、電源電圧は20Vとしています。


入力振幅0.5V(1Vpp)で出力は10V(20Vpp)でゲイン26dB
になっています。負荷抵抗は5Ωなので消費電力は
10Wです。

音出ししてみましょう!

入力に可変抵抗を接続して、なにかスピーカを接続してみましょう。
と、その時

ピンポーン

あ、注文していたRaspberry Pi5が届いたようです。
興味はそちらへ----

思い出したように 2024.9.16

秋月で買ったTPA3118がまだすこしあるので、基板を描いてみました。
なにかの基板を作るときに、入れ込みましょう。



基板ができあがりました。 2024.11.11


組み立てるのは簡単そうです。

早速組み立ててみましょう。 2024.11.12

すでに出来あがった(?)秋の夜長に組み立てるには、簡単なものがいいので、
まずはこの基板から組み立てましょう。

インダクタンスは色々と
 秋月からもインダクタンスは色々とでています。それほど出力は要らないので、
容量的には小さいものでもよいのですが、折角なので試作時とはことなり、
大き目の容量のものを使いましょう。


色々なインダクタンスがありますが、一番容量の大きなものを使いましょう!

今回はこれを使いました。

10uHのインダクタです。基板に表面実装できるなかでは大きな容量をもっています。


出力フィルタのコンデンサを0.3uFに設定してSPICEです。


LPFの特性です(L=10uH,C=0.3uF)

インダクタとしてはこれも結構な容量があります。定数が22uHとすこし大きいので、
フィルタのCは容量を小さくしたほうがいいかもです。
一応、SPICEしておきました。

秋月でこのインダクタ―も入手可能です。


出力フィルタのコンデンサを0.1uFに設定してSPICEです。


LPFの特性です(L=22uH,C=0.1uF)です.-3dBポイントは20〜30kHz程度のようです.

チップコンデンサはダブルで

0.33uFのコンデンサをつかうところがありますが、手元に0.15uFのチップコンデンサがあったので、
これを2個並列につかうことにしました。
縦に重ねるか、横に重ねるか? どちらが、楽に実装できるか試してみました。

結論からいえば、縦に重ねる方が簡単でした。
横に重ねるのは、ピンセットで掴むまでがちょっとイライラします。というのも、チップコンデンサを
2個並べてつまむのにすこし時間がかかります。でも、掴んでしまえば、あとの半田付けは楽ちんです。

縦に重ねた場合です。これは実装は簡単でした。



この実装方法はチップコンデンサを並べてピンセットで掴むのに、
すこしイライラします。


完成!

割と短時間で完成です。

動作確認!

Rchをつかって動作確認です。入力に片振幅0.2Vの信号を入れて、出力を観測です。
ゲイン20倍になっているかどうかを確認です。
オシロ観測では入力信号と同時に確認できればいいのですが、
出力がBTLになっているので、なかなか難しいものがあります。
出力だけの観測です。
 同時に-3dBとなるカットオフポイントも調べておきました。90kHz程度になりました。

1kHzでの出力です。振幅4Vですからゲイン20倍ですね。


-3dBポイントは90kHzくらいです。ほぼSPICE通りです。

さっそく試聴!あれ?

さっそくメインシステムに連結して、試聴です。
USB-DAC(PCM2704)に直接つないでいますので、ボリューム調整はPC側で行います。
ソースはPCです。SDDにCDが自炊してあります。

いざ、鳴らしてみますが、
あれLchから音がでない!
なぜだろう?


こんな形で試聴です。


PVCCが1つ配線が抜けていました!

基板パターンと回路図を比較しながら確認すると、
バグ見つけました。Pin19(PVCC)が未配線のままでした。
そりゃ、電源供給しなかった動かないですね〜。
でも、隣のPin20(PVCC)には、供給されているのに動かないということは、
内部で共通になっていないということなのでしょう。

Pin19の配線が抜けていました。

修正は簡単

未配線のPin19の隣のPin18もPVCCなので、この2本をブリッジさせればOKです。
さらにPin17はAVCCでPVCCと同電位なので、この3本をまとめて半田ブリッジすれば
修正は完了です!

Pin17,18,19をまとめて半田ブリッジさせてやりました。

いよいよ試聴!

これで、左右のスピーカから音がでるようになりました。
鳴らしているスピーカはONKYOのD202AXです。
夜なので、あまり大きな音はだしていませんが、良い感じで鳴ってくれます。
たぶんDクラスもABクラスも聞き分けはできないだろうなあ〜。
ディジタルアンプって小型になるのでディスクトップシステム用にはベストな選択に
なるのでしょう。

(つづく)