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OPアンプ使用・ダイヤモンドバッファオーディオアンプについて(続き)

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質問者

motonaganさん

2012/9/1021:38:12

OPアンプ使用・ダイヤモンドバッファオーディオアンプについて(続き)

前回の質問の続きです。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1293776962...

いままで使っていた、「タイムドメイン light」のアンプ部が壊れてしまいました。
この機会にと、1W程度のオーディオアンプを作っているのですが、少し困った現象が起きています。

音量を大きくしていくと段々割れていくのは分かるのですが、ある一定以上の音を出すと、
突然音が出なくなってしまい、ボリュームを回して入力を下げても、全く音が出ないのです。
いったんアンプのスイッチを入れ直すと直ります。

回路については、こちらをご覧ください。
http://motonagan.web.fc2.com/tokubetsu.html

この現象は、後段のダイヤモンドバッファを、出力インピーダンスを下げるためにパラレル化すると、起こりました。

現在は、パラレル化しないで使っています。
ちなみに、熱の発生状況ですが、どの部品もほんのり暖かくなる程度です。
(音が出なくなった状態でもです。気温35℃)

電源に使用している、付属のACアダプターの電圧が異常なわけでは無いようです。
(不思議なことに、書かれている定格は11.5V0.7Aなのに、出ているのは15V。)

抵抗分圧によって正負電源を作っていますが、中点電圧の崩れは無いようです。
(BTLにしているため、二つのアンプがプラスとマイナス逆の出力をしている)


自分は、安全装置か何かが働いているのでは?と思ったのですが、
もちろんそのような回路は作っていません。

まだ、オペアンプ以外の部品の余りがあるので、パーツの交換をすることは可能です。

今のところ、音楽を聴くのに支障はありませんが、この現象が起きた原因について、
知っている方はいらっしゃらないかと質問させて頂きました。


前回いただいた、回答への回答
>>(不思議なことに、書かれている定格は11.5V0.7Aなのに、でているのは15V)
>定格負荷時で11.5Vなのでしょう。無負荷では高く出るのでは〜?
高負荷時でも、15Vをキープしているようです。

>>抵抗分圧によって正負電源を作っていますが、中点電圧の崩れは無いようです。
>電源アダプタを2個使って正負電源にする方がいいですよ。
本当はそうしたいんですが、今ある物をできるだけ残さず使いたいのです。

申し遅れましたが、電子工作は初心者で、中学生なので、
「オペアンプのラッチアップ現象」について、簡単な説明をお願いしたいのですが。
よろしくお願いします。

補足同じサイトに、各部の電圧を載せました。

アイドル電流を増やすために、10kの抵抗を1kにしてみました。
すると、音が割れなくなり、音が出なくなることもなくなりました。
しかし、時々プツプツという音も出てくるので、完全な解決にはなっていないようです。
(40分以上鳴らし続けていますが、熱はほんのり熱くなる程度です。)

まだ電子工作3作目なので、もう少し経験をつんでから、きちんとした正負電源は作ってみようと思います。

この質問は、活躍中のチエリアンに回答をリクエストしました。

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kieros2005さん

2012/9/1118:02:17

回路を見ると特におかしなところはなさそうだが、よくよく見ると、後段バッファはB級で動いているのではないか、という気がします。きちんとアイドルを流してA級動作させたほうが良い。ヘッドホンなんだからA級でも電力はたいしたことないし。
という目で見ると、電源中点GND方式はこれではA級は無理そうだな。きちんと±電源にしたほうがいい。

さて、後段をパラにすると、症状が出るというのは、後段をパラにするとドライブベース電流が不足していると思われます。
すると後段はOFFってしまいます。すると、出力中点はNFループから切り離され、OPアンプは裸ゲインで動くので、あっというまにラッチアップします。すると±電源のバランスが崩れ、この場合中点GNDが電位を持つことになるので、OPアンプにDC入力したことになり、ラッチアップ解除できなくなります。おそらく電源OFFまで持続するでしょう。

こういう現象が起こっているのではないかと推察しました。

なお、ラッチアップというのは、モノリシックICに特有の現象で、ICピン間電圧が許容値を越えると内部回路が想定外のデタラメ回路になってしまい。大電流が流れて破壊したりします。これを避けるために、保護ダイオードを入れたりしますが完全ではありません。
特に電源ON-OFF時は電圧がゆっくり上がるので、ピン間電位は所定の順番で上がってゆくわけではないので、ラッチアップする場合があります。過大入力でもその可能性があります。

今回の場合もOPアンプがラッチアップしていると思われます。そしてその原因が後段バッファの遮断と電源のアンバランス発生だと思われます。

質問した人からのコメント

2012/9/14 20:16:16

アイドル電流を変更しただけでは、解決にはならなかったので、バッファをループの外に出してみました。
音質や特性など、いろいろと問題があるかもしれませんが、自分の耳には変化を捉えることができないみたいなので、このまま様子を見てみようと思います。

ですが、今回指摘してくださったところは全て、直してみようと思います。
四人もの回答者の皆様、本当に有難うございました。

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mpcsp079さん

編集あり2012/9/1411:02:04

発振が起こっているのでしょう。
SW入れなおすと発振がおさまる。

OUT部に0.1μF+数Ωは入ってませんね! こら!
これ発振防止です。
各バッファのOUTに入れてください。OUT-GND間に入れます。
AMPでL(インダクタンス)を駆動する場合、必ずいれます。必須ですよ!!!

バッファを並列にするというのは聞いたことがない。パワーアンプではTrは並列にしますが・・・
ダイアモンドバッファはエミッタフォロワですが、並列にしたとき、同じINでもOUTは多少違う(オフセット電圧)。そのとき、大きな電流が流れます。
並列はやめたほうがいいです。いままでにAMPの並列は見たことがありません。
それぞれオフセット電圧が違うのでショートします。危険です。

音が消えるというのは発振でしょう。

さらに、
両アンプのフィードバック抵抗にパラに1000~10000pFくらいのCを入れてみてください。発振対策です。

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k_fzr1000さん

編集あり2012/9/1200:19:46

motonaganさんへ

私もBTL Ampを企画中だったので、ちょっと興味を持ちました。が、回路図を見る限りでは不具合要因が想像出来ず。
kaetzchen_0501さんが指摘される通り、

>音が出なくなった状態で各部の電圧をチェックして下さい。
>すべてアース基準でテスターで測って下さい。
>ラッチアップしているかどうかの判断は電圧測定結果によります。
をやるしか無かろう、と思います。
但し、過電流状態かもしれませんから、中々悩ましい事ではあるのですが。

>出力インピーダンスを下げるために
>パラレル化すると、起こりました。
との事ですが、これが無負荷でも生じているのか、ですね。
無負荷では生じないと成ると、実負荷相当を掛けてやらないと再現しない事に成りますので悩ましいです。

尚、中点電圧でのgですが。
1kの分割では、如何にもインピが高過ぎでしょう。幾らBTLなので振れない筈だと言っても、過渡的に見てどうなのか、という不安は付き纏います。パワーAmpとしてなら、1000μFと言うのも十分に大きいとは言えませんし。
ここら辺の匙加減は中々難しい所ではあるのですが、「こう成ってる筈だ」と言う思い込みが往々にしてネックに成ってる事が多い物です。
もしかしたら、出力段とそのドライブ段にばかり目が行ってるのが盲点で、OpAmpがラッチUpを起こしている可能性も否定し切れませんので。

又・・・
昔から、1電源を分割して±電源を作ると、「聴感上の抑圧感」が強く現れる事が知られています。
大パルスが連続した時等、±両方が同時に電圧降下を起こす事が拙い、と解析出来ます。
電源トランス方式でも、中点タップにするよりは、±別個に整流→安定化後、片方の+を接地する事で負電圧を作った方が、レギュレーション悪化が他方に波及するのを最小限に抑えられる上に、負電源用の特性に劣る安定化電源素子を採用せずに済みます。

この様に、机上とは違う振る舞いをしてくれるのが実際の回路なので、実験結果は神の声、一つ一つ試して行くしか無かろうと思います。

私的には・・・。
出力段のBias電流設定がやや不明確なので、通常のSEPP + Trで定電圧発生、にします。
大パワー石の駆動は電極間容量の充放電能力が肝に成るので、シングル動作ではやりたく無い、と言うのが理由の一つで、もう一点は、SEPPは上下を出来るだけ低いインピーダンスで結合し、駆動するのが低歪率にするコツだと思っているからです。


<追加>
おっと。。。
OpAmpの方も怪しいと匂わせてみたら、早速kieros2005さんから指摘が入りましたね。

「BTLだから±バランスして動作するだろう」という思い込みが、やっぱりネックだと思います。
強固に安定するgが大事ですよ。

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kaetzchen_0501さん

リクエストマッチ

編集あり2012/9/1103:55:50

>高負荷時でも、15Vをキープしているようです。

念のため電源の負荷に15Ωを繋いで電圧を測ってみてください。
ただし抵抗が熱くなるので手早く...........テスターにパラに15Ωを
入れて測ればいいでしょう。

音が出なくなった状態で各部の電圧をチェックして下さい。
すべてアース基準でテスターで測って下さい。
その電圧の状態でなにがどうなっているかを判断します。

ラッチアップしているかどうかの判断は電圧測定結果によります。

負帰還ループ内にバッファアンプが入っているので、ラッチアップ
しているとしたらその原因はバッファアンプ内にありそうです。
なので現象が起った時の電圧測定が必要です。
もちろんその前に正常な時の各部の電圧を測定してメモしておきます。

バッファアンプ回路のエミッタとベースの電圧等およびOPアンプの
出力ピンの電圧です。そして+と-の電源電圧も。

★入力のVR通過した後の2.2μFと100Ωと1kΩの三叉路の電圧を
測定したまま(電圧監視)で、音量を上げて行って問題の現象が発生
した時にその電圧はどうなっているかを見て下さい。

>>電源アダプタを2個使って
>今ある物をできるだけ残さず使いたいのです。

いや残すのではなくもう一個15Vの電源を使ってと云う意味ですが.....
どうしても抵抗分割で中性点を出すなら抵抗は1kΩではなく100Ω
にしたほうがいいでしょう。
75mAを消費しますが安定度は向上します。

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