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自作スピーカーと測定  * 冬うさぎの晴耕雨読な日々 *

自作スピーカーと測定に関するブログです。

Category :  アナログ回路
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妄想設計ばかり先走っている感がありますが、基準電圧回路も含めたレギュレータ回路全体を考えてみました。

基準電圧のノイズはそのまま出力電圧ノイズとして出てくるので、基準電圧発生素子にはノーロイズのものを使う必要があり、ここではアナログ・デバイセズのADR423という電圧リファレンスICを使います。

http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2011/04/p165.pdf

このICのノイズレベルは2uVp-p(0.1~10Hz)と低く、これならTPS7A4700を超えられるかもしれません。

さらにローノイズ化を徹底するため、電圧リファレンスと誤差アンプの電源は3端子レギュレータを介して与えてみました。

5V_reg_sch2


妄想設計ばかりではなく、そろそろ実際に作って特性を測定してみようと思いますが、そのためにはSOICのはんだ付けをマスターしなければいけません。まあコテ先も交換したことだし、人生初のSOICにチャレンジするのも良いでしょう。



(つづく)



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Category :  アナログ回路
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色々遊んだ試行錯誤した結果のつづきです。

OPA134よりも高速なLME49710を使ってシミュレーションしてみました。このオペアンプは高性能な反面、過渡応答が細かく振動したりSpiceが収束しない(=発振?)など、なかなか手強いやつです。20mΩでダンプしたOS-CONを3個パラにしてようやく落ち着いてくれました。

LME49710_sch2


LME47910のオープンループゲインは140dBとOPA134よりも20dB高いため、過渡的な電圧変化はOPA134よりもさらに1桁小さくなっています。

LME49710_wav


まあ、ここまでやる必要があるのかどうか疑問ですが、自作なら究極を狙ってみるのも一興でしょう。


さて、次は基準電圧を作る回路を検討します。



(つづく)



Category :  アナログ回路
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オペアンプを使ったリニアレギュレータ回路を作って過渡応答をシミュレーションしてみました。色々遊んだ試行錯誤した結果がこちら。オペアンプはOPA134、出力コンデンサはOS-CONを想定した3素子モデルで、20mΩのダンプ抵抗を入れてあります。

OPA2134_sch1


この回路の立ち下がり/立ち上がり時間はLT1086とほぼ同等ですが、過渡的な電圧変化は1~2mVと非常に小さく、LT1086の1/40ぐらいです。

OPA2134_wav1


ちなみにこの回路は一般的な電解コンデンサ(ESR=1Ω)では正常に動作しません。

OPA2134_wav2



(つづく)



Category :  アナログ回路
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LTspiceで遊んだ結果をまとめます。先日のエントリーでは図が小さかったので再度アップします。

まずはベンチマークのLT1086-5ですが、出力のケミコンは220uFの汎用品です。メーカーの公開情報を参考にしてインダクタンスが3nH、ESRが1.1Ωとしてモデリングしました。

LT1086_sch


負荷電流を10mAから100mAまで1usで変化させたときの出力電圧の過渡特性。電流の立ち上がり/立ち下がり時の電圧変化は大きいですが、収束が早く揺り戻しもなく、素直な特性です。

LT1086_wav


こちらは出力コンデンサを180uFのOS-CONにしたとき。OS-CONのモデルはパナソニックの公開情報では複雑なものですが、ここではシンプルな3素子モデルにしています。

LT1086_sch_OS


電流の立ち上がり/立ち下がり時の電圧変化の絶対値は汎用ケミコンの場合の1/10ぐらいになっていますが、うねるような変な挙動を示しており、収束も遅くなっています。

LT1086_wav_OS


LT1086-5は7805とほぼ同じ世代のリニアレギュレータなので一般的なアルミ電解コンデンサの使用を想定しており、OS-CONだと動作がおかしくなるようです。



(つづく)





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次は某所で入手したトランス式ACアダプター。中身はシリコンダイオードで整流、平滑しただけの非安定化電源です。スイッチング電源よりも『音が良い』そうで、一部のマニアの間では人気のある代物。

トランス式電源


[SOURCE+]-[SOURCE-]間で測定した電源のノイズ波形。負荷電流は100mAです。トランス式というとクリーンなイメージがありますが、実際にはリップルノイズとその高調波が盛大に出ており、お世辞にもクリーンとは言い難い有様です。ダイオードをショットキーに換えたとしても整流(=スイッチング)していることに変わりはないので同じようなものでしょう。

1_TR_Source


コモンモードノイズフィルターを出たところの[A]-[GND]間で測定した電源のノイズ波形。ほとんど変化なし。やはりコモンモードノイズフィルターはもっと高い周波数(>1MHz)でないと効果が見えないのかもしれません。

1_TR_CMC


リップルフィルターを出たところの[B]-[GND]間で測定した電源のノイズ波形。120Hzでのリップル除去率は40dBぐらい。

1_TR_Filter


3端子レギュレータを出たところの[C]-[GND]間で測定した電源のノイズ波形。全体的にはきれいになっていますが、全域にわたって均一なノイズ(ホワイトノイズ)が見られるのはスイッチング式ACアダプターの時と同じです。

1_TR_Filter_Reg


こちらはリップルフィルターをスキップしてコモンモードチョークから直接3端子レギュレータに入れたとき。やはりノイズレベルはリップルフィルターありの場合と変わりません。

1_TR_NoFilter_Reg


今回の実験は帯域が48kHz(96kHzサンプリング)という条件付きの測定ではありますが、

① トランス式非安定化電源の出力は、少なくとも可聴域では相当汚い。

② NJM7805のリップル除去能力は強力で、前段のノイズがどうであろうと同じような出力が得られる。ただし高周波領域まで測定すると前段の差が見えるかもしれない。

③ NJM7805は全域にわたって均一なノイズ(ホワイトノイズ)が見られる。

ということが分かりました。



(つづく)