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2018年7月16日 (月)

電流正帰還パワーアンプ SDCA-01

Sdca_01

こうすれば実現可能だろうと考えていて製作してなかったものを作りました。

スピーカーの電流を検出して正帰還でアンプに戻す。ただしバスレフポートの共振周波数のみ。こうすることでポート共振帯域以外は通常の電圧帰還アンプとして動作させる。ポート共振帯域は電流正帰還量を可変できる。Selective Dumping Control Amplifier SDCA-01としました。

Pcb_2

これが製作した基板です。Dumpingと書くべきところをDampingと間違っています。

Img_4261

動作確認用スピーカーとしてHARDOFFで購入したONKYO D-SX7A。12cmウーファーで

で低音は伸びていない。がコーン紙が軽くボーカル帯域が重くない。これを電流正帰還で低音を伸ばすことができるか?

Sch

回路図です。パワーアンプはLM3886を使用。U3で電流正帰還用回路+ローバスフィルタです。

動作は予想通りでしたが、効果は予想を超えていました。12cm2ウェイスピーカーが

が電流正帰還をかけないと猫のようにかわいい音ですが、電流正帰還をかけるとトラのようになります。

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コメント

なかなか、面白そうな試みですね。
共振してる周波数では制動が効いててダイアフラムが殆ど動かないのでボトムするのを心配せずに思いっ切りブーストできますもんね、高域側のLe上昇による影響を避けられるのもナイス。 これならフラットになる位まで多少ポート長くしても平気そうですね。 途中に入ってるLPFでの位相シフトによる不安定さはうまく避けられそうですか? 
C4によるCDカットはU3Aの出力に持って行って電解じゃない無極性にするのもいいかも?

ちょうどLM3886でアンプ作ってみようかなと思ってたところなのでいい刺激になりました。 Thanks!

HIROさん

おっしゃる通りでしてポート共振帯域は振動板がほとんど動かないのでかなりブーストできます。実験用のスピーカーはミニコン用の安いもので、ウーファーはmoがそれほど重くなくフルレンジに近い設計のようでした。高級スピーカーになるとmoが重く低域のレスポンスを考慮した設計になるのでは?と思っています。電流正帰還を使用すればフルレンジに近い設計のまま低域を伸ばすことができるのでボーカル帯域と低域のレスポンスを両立できると思います。またダブルバスレフではどのように作用するかなども楽しみです。

途中に入ってるLPFでの位相シフトによる不安定はないです。理由は正帰還ですので、LPFによる位相シフトが無い状態が一番発振しやすい。LPFにより180°位相シフトすると負帰還となるからです。

電流正帰還パワーアンプ SDCA-01 シミュレーションのページでシミュレーション結果で、70Hzあたりで0.8dBレスポンスが低下してますが、この部分がLPFの位相シフトが影響している部分です。

DCカットのC4は最初は無かったのですが、スピーカーのインピーダンスが一番低いのがDC帯域でして電流正帰還をかけると見事にウーファーが後ろに張り付いてしまったのです。そこでDC帯域から少し上の帯域までをポート共振の電圧ブーストよりも下げる必要があり、C4,C7,R3を追加しました。

なるほどね、ウーハーのRe領域はインダクタンス分がないのでDC対策が必要な訳ですね。 帰還量にもよると思いますが位相回転の度合いから選んた結果が3次のLPF+HPF(DCカット)という選択だったのかな?

ダブルバスレフだとインピーダンスの山が3つできるので、中低域の特性が波打ってしまいそうです。 ポートのチューニング周波数が低すぎるバスレフとか空気漏れぎみの密閉とか(笑)が一番合いそうですね
そういう意味では、制振したクルマのドアSPとかも意外とイケそう・・・・

最初は2次LPFでシミュレーションしてました。2次だと電流正帰還の帯域が延びてしまい、電流正帰還のいらない帯域に影響が出てしまうのと、3次LPFでもOPアンプ1つで実現できるので基板面積もさほど変わらないので、3次LPFにしました。HPFは無しだったのですが、DCで振動板が張り付く、カットオフが低いHPFだと5HZ位で振動してしまう。それで20HZ程度になっています。LPFのカットオフは当初70Hzだったのですが、12cmウーファー(ONKYO D-SX7A)だとポート共振が効かない。そこで150Hzにしてみると強力にポート共振が効くようになりました。

たしかにダブルバスレフだと2つのポート共振の間に谷が出来そうですね。ポートのチューニング周波数が低すぎるバスレフは特に聞きそうです。 制振したクルマのドアSPとかも面白そうですね。カーオーディオにも試してみたいです。振動板が軽い、マグネットが小さい。つまり低価格のスピーカーにとくに効果がありそうです。

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