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USBアイソレータの電源製作3

DSC_3297.jpg

イトウ電子部品さんのADUM4160 USBアイソレーターですが、ケースに収める前にもう一回電源の見直しとなりました。

というのも、二次側にヒューズを入れていなかったことと、ついでにポリスイッチの抵抗分を利用してさらにリップルを除去しようと試みることにしたのです。

LM2940CT-5.0のレギュレータが入っているのでリップルの存在自体は問題ないのですが、リップルが含まれた配線を引き回すのもと思い。本当は一回高めの電圧で安定化した後にアイソレータ基板に供給するといいのかもしれませんが、さすがにそこまでは、ね。

ということで0.7Ωの抵抗分をもつポリスイッチと、さらに4700μFの電解コンデンサを入れてみたところ、リップルの高調波成分が改善されました。全体の電圧降下も心配するほどではなく安心です。
波形は5V出力に10Ω抵抗を接続し、500mAの電流が流れている状態でポリスイッチの前後で見比べたものです。


緑のラインがポリスイッチの前、黄色のラインが後となります。
polysw.jpg


続いて、突入電流の確認です。下の波形は電源投入時にトランスのセンタータップに流れる電流を観測したものです。1A/div
この程度なら問題ないと判断していいでしょう。実際に各ダイオードに流れる電流は波形で1つおきとなります。
9400uf_rush.jpg


回路図
P54188_schematic2.png



ラグ板の配線
DSC_3300.jpg
配線の都合上、ラグ板を上下逆さに使用しました。このとき、ラグ板の端子が電解コンデンサに接触することになります。コンデンサの外皮が溶けたりすることによってショートが起こらないよう気をつける必要があります。
なお、今回アルミットのハンダを使ってみたのですが、どうもこれヤニが多いのか残渣が気になりますね。

電解コンデンサは普通に買うと500円近くしますが、秋月だと100円。これはお買い得ですね。


さて、次回は無事にケースに収まるといいのですが…。
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USBアイソレータの電源製作2

電源トランスの変更版が出来上がってきて、とりあえず電源回路が完成しました。


DSC_3288.jpg




■変更版
P54188.png
電源電圧に余裕を持つため、昇圧比の変更およびコアサイズを1ランク上げてもらいました。
ドロップ電圧が若干増えるので多少発熱はするものの、これなら電源電圧が90Vで500mAの負荷があってもハムが出ないようになりました。




■電源電圧90V時、10Ω負荷(500mA)
緑が5Vライン、黄色はACカップリングにて電圧変動分を拡大したものです。
AC90Vin_5V10ohmload_2nd.jpg



電源電圧100V時、10Ω負荷(500mA)
AC100Vin_5V10ohmload_2nd.jpg



無負荷時の平滑出力は12.5Vと高くなってしまいましたが、負荷が軽ければ発熱には繋がりませんので問題はありません。
500mA負荷時は9V程度に落ちますから、発熱は12Vのスイッチング電源を用いた場合に比べれば少なくなります。



なお、ちょっと気になることがありました。
IMG_0472.jpg
この構成で無負荷の時、2mV以下と極わずかですが寄生発振みたいな波形が確認されました。
5Vレギュレータの出力にブリーダ抵抗1kΩをぶら下げておけば回避できます。


改善後
IMG_0473.jpg


そしてAC90V、負荷10Ω(500mA)時の+5Vラインのリップルをチェック
IMG_0476.jpg


これも大丈夫のようです。



あとはきちんとアイソレートできたかどうかのチェックです。


■スイッチングACアダプタを使用した場合の対アースの電位
DSC_3294.jpg


■トランス電源での対アース電位
DSC_3289.jpg


36Vから3.2Vと、はっきり効果が出ていることがわかります。
3.2Vであればアイソレータの電源にバッテリーを使用した場合と同等です。

そして、1MΩ受けのDMMの電圧値だけではインピーダンスがわかりませんので、
アイソレータのGNDとアースを接続したラインにリーククランプを挟んで電流をチェックします。




■スイッチングACアダプタの場合
DSC_3292.jpg



■トランス電源の場合
DSC_3291.jpg

スイッチング電源でも0.07mAならかなり低いほうです。
しかしPC周辺機器やオーディオ機器など、複数の機器が接続された環境ですとこの電流が積み重なって1mA以上となる場合もあります。
アースに電流が流れないということは、アイソレータのGNDが容易に接続先のGNDレベルと等しくなるということですから、信号伝送としては理想な状態となります。



■電源回路図
P54188_schematic.png
極めて単純な両波整流回路です。二次側はセンタータップがGNDになりますが、両端の端子に守るべき極性はありません。



いかがでしょうか。これでUSBアイソレータの動作、そして存在意義がより確実なものになったと思います。
音質は…、これを目的に製作したわけではないのですが、試しにLXU-OT2を繋いで再生してみると、
なんとなく歪感が減って、低域の豊かさが増えたような気もします。

例によってトランスを作成してくださった染谷電子さんには私の設計は公開して構わないということにしてあるので、興味ある方は問い合わせたら購入できると思います。
もしくはもっと高性能な仕様を考えついた人は作ってみて私にも教えてください。

LUXMAN VS サンワサプライ USBケーブル対決

DSC_3278.jpg


DSC_3279.jpg


DSC_3280.jpg



前回の記事で、USBケーブルの両端でバスパワーの波形を見ると電圧降下の具合が違うということを実感したため、USBケーブルによっても違いがあるのかチェックしました。

USBアイソレーターとLXU-OT2(ノーマル)間を接続するケーブルをLUXMANオリジナルUSBケーブルとサンワサプライのUSB2.0規格認証ケーブル KU20-1(458円)とで切り替えて電圧波形をチェックします。
ケーブル長はどちらも1mですが、サンワサプライのほうが3cmほど長いようです。

では、LXU-OT2のUSBコネクタ部分でのバスパワーの電圧波形をチェックしてみましょう。
緑色は通常の電圧波形で、黄色は電圧変動分を拡大したものです。


■LUXMANオリジナルUSBケーブル
5v_lxu_luxcable.jpg



■サンワサプライUSB2.0規格認証ケーブル
5v_lxu_2.jpg


ラックスマンのUSBケーブルは、しっかり音作りの要素が盛り込まれていたんですね。
LXU-OT2の回路でもそうでしたが、電圧を揺らすのがラックストーンの隠し味なのでしょう。

LXU-OT2をよりラックスマンらしく使うには付属のラックスマンオリジナルUSBケーブルが適していると結論付けて良いでしょう。


電気的特性で見たら、サンワサプライが良いのは明らかです。

USBアイソレーターの電源製作

DSC_3271.jpg


前回の記事で、USBアイソレーターの使用においてスイッチング電源を使うとAC側とフィルタのコンデンサ等を経由して容量結合され、アイソレートされたはずのポートのGNDに対アースで電位差が出てしまうことが確認されました。アイソレートしていないUSBと比較したら、これでも十分すぎるほどの効果があるのですが、せっかくなのでリニア電源を作ってみようと構想をしていました。
使用する電源トランスは汎用品でもいいのですが、レギュレータでの発熱を減らしたり効率を良くするためドロップ電圧は最低限にしたいですし、一次二次の巻線間での容量結合はなるべく少なく抑えたいところ。
電源回路に関してあまり実験や研究をしたことが無かったので、この機会に専用のトランスを用意してテストしてみることにしました。



trans_spec.png
整流についてはブリッジダイオードではなく、センタータップを用いた両波整流としました。
これにはトランスの二次巻線が直接GNDに接続されることによってノイズ等の影響を減らしたいという意図があります。
電圧についてはレギュレータのLM2940CT-5.0のドロップが0.5Vということで、最悪時に6Vあれば良いかなと判断しました。…まあこれが結果的に判断が甘かったということで問題となるわけですが。
逆接保護用のダイオードは0.45VのVfだそうですが、これは不要なのでバイパスして良いでしょう。


そして上がってきたトランスの仕様は以下の通りです。
P48727.png

打ち合わせの結果、一次二次で巻線を分離できる構造のボビンがあるということなので、これでお願いしました。


届いたトランスでさっそくチェックです。両波整流回路なんてダイオード2本であと電解コンデンサがあれば良いのでラグ板で組めばすぐに完成です。
USBアイソレータ基板へは当初DCプラグを用いていましたが、プラグかコードで電圧降下がみられたため直結にしました。
出力は5Ω抵抗2個直列で10Ωとし、500mAの負荷としました。

100V電源は商用電源をスライダック経由で接続。100Vと、下限の90Vで測定をします。

結論からいうと、若干電圧が足りませんでした。
トランス自体はこちらの要求仕様通りバッチリに動作しているのですが、レギュレータの出力が6Vあっても出力に若干リップルが出てしまいます。電源電圧90Vで500mA負荷の条件でリップルは8mV程なので、普通は気にしなくて良いレベルではあるのですが…。ちなみにこの微小なリップルは入力を100Vまで上げて、ようやく全く見えなくなる程度です。

せっかく専用電源を組むことを考えると作り直しでしょうか。うーん困ったものです。
電圧を上げるなら6.2V→7.2Vくらい。よって1.2倍程度でしょうか。全体的に電圧が上がると無負荷時の電圧も当然上がってしまいます。無負荷に近ければレギュレータの発熱も少なくはなるのでまあ問題はないのですが。
色々考えると、たったこれだけのためにコアの大きさまで上げる必要が出るのかもしれません。

なお、平滑コンデンサは当初4700μFでテストしていましたが、念のため8200μFまで上げてみました。しかし残念ながら改善に至ることはありませんでした。

そうそう、期待していた対アースの電位ですが、ざっと測ってGND、電源ラインとも4Vを切っていました。これならアイソレーターの電源をバッテリーにした時と変わらない程度の性能となりそうです。
なんとか完成させるように頑張らないと…。


以下、オシロ波形です。
緑が平滑出力、黄色はレギュレータ出力をACカップリングにてリップル分のみ観測したものです。

■電源電圧100V時
AC100Vin_5V10ohmload.jpg


■電源電圧90V時
AC90Vin_5V10ohmload.jpg


■電源電圧90V時、+5V出力のリップル 2mV/div
IMG_0448.jpg

手持ちのUSBオシロは下限が10mV/divなので十分に観測ができませんでした。というくらい微細なリップルなんですけどね。



■トランス二次側の電流波形 タップ3-4間
緑:電圧
黄色:電流100mV/A すなわちピーク1.48A

trans_curr.jpg



※追記
アイソレータにトランス電源を使った場合でLXU-OT2(ノーマル)を接続してバスパワーの電圧波形がどうなるかチェックしてみました。

USBケーブルにはLUXMAN特製ではなく、USB規格認証品のサンワサプライKU20-1(1m)を用いました。

■LXU-OT2側USBコネクタにて
緑 電圧波形
黄色 ACカップリングにてリップル分拡大
5v_lxu.jpg

例によってDCDCに流れる電流波形がそのまま影響するため、そのタイミングで70mVくらいバスパワーが振られています。


しかし、これをアイソレータのレギュレータ部で波形を見ると、ここまでの揺れはありません。
5v_reg.jpg

ということはコネクタの接触抵抗やらケーブルの抵抗分が影響して電圧降下が起こっていると考えられるでしょう。
まあ、ノーマルのLXU-OT2の場合は異常な間欠負荷になるので電源が揺られるのは仕方がないことですが、このようにケーブルの両端で変動量が違うとなるとUSBコネクタの数やケーブル長は最低限にするよう配慮したいものです。

ケーブルチェッカー

部屋のワイヤリングをやり直しているのですが、ケーブルを作ったら接続する前に一応チェックしておきたいものです。
テスターで道通チェックしてもいいのですが面倒なので、以前使ってたベリンガーのCT100を改めて買ってみました。お値段なんと1,780円です。

DSC_3183.jpg

これならケーブルを挿すだけで導通状態がLEDのマトリクスで表示され、断線や誤結線が一目で確認できます。

DSC_3187.jpg


いやこれ以前使っていた時も気になっていたのですが、道通状態が一目で確認はできるものの、うっかりしていると逆の斜めラインと見間違える可能性があるので不安に思うことがありました。

逆の斜めラインというと1-3 2-2 3-1の関係なので、XLRやTRSでこのパターンで結線を間違える可能性は少ないですが、寝ぼけ眼で大量生産、大量チェックする時はより確実で瞬時に判断できるのが望ましいもの。

というわけでLEDの色を変更する改造を行なってみました。


DSC_3189.jpg


DSC_3192.jpg


正常な結線の時は青色LEDが3つ並び、XLR-RCAなどアンバランスでColdをGNDに落としている場合は黄色LEDが点灯するようにしました。

DSC_3198.jpg

どうでしょ? 青が3つ光れば正常。よりわかりやすくなったと思います。




※そういえばこの機器の1kHzトーン出力って矩形波なんだよね。
以前、ずいぶん歪んだトーンが聴こえてきたから、機材壊れたんですか? って駆けつけたらコレのせいだったというw

邪王真眼で学ぶ自宅マスタリング術

ネットを漁っててふと聴いた「漆黒に躍る弧濁覇王節」という曲の3連符の挟み具合にツボったんです。

「節」ってつくから一応それっぽいアレンジになってるわけですが、純邦楽のリズムって面白いです。
例えば「炭坑節」って曲がありますけど、あれはやはり3連符を多用してますし、4/4拍子だけど
4小節に1回2/4拍子が挟まってたりして。純邦楽の独特のリズムけっこう好きなんですよ。


で、この曲の入っている「暗黒虹彩楽典」というCDを買ったんですが、あまりにも音が悪い。

ここのレポートで全曲音がモゴモゴして、この曲に関しては音割れがあると書かれていますが、まさにそんな感じです。

音割れについては例によってクリップ歪みたいなんですが、波形としてはあまりはっきりクリップしているようではないので、マスタリングではなく2mixの段階でクリップしてたのかもしれません。

音質のモゴモゴについては中低域くらいに変なピークがあって、主にこれが悪さをしているようです。

あと肝心なのは、音質というより、リズムのノリが悪い感じ。これはおそらく基準となる大太鼓の音が埋もれてしまって聞こえないので不安定感が出てしまってるんだと思われます。


というわけで、このCDを教材として使い、例によって勝手にリマスタリングしてみることにしました。いわゆる魔力コード解除と呼ばれるものです。
私も含め素人が簡単にできるようなものではないですが、こうやって楽曲と向き合うことは耳の訓練となり、数をこなすうちに音の聞きどころが判るようになってくるものです。


まず最初はクリップ歪の除去から。今回は歪の除去後に大改造を行うので、あらかじめ24bitファイルに変換してから処理を行います。

Pure2の時と同じようにDeclipツールを用いてクリップ歪を除去します。
キャプチャ


次に、それでも残ってしまうボーカルの歪を聴感でチェックしながらDecrackleツールを用いて手作業で除去します。
キャプチャ2

上記の2種類でだいぶ音割れが低減できました。




次はProToolsにて大幅なエディット作業を行います。

まずはEQ処理から。
どうもEQは苦手なんですが、出過ぎている帯域を聴感で判断して削り、また足りなくて聞こえづらい帯域を持ち上げます。
モゴモゴ感は200Hz近辺のピークが影響しているようです。
あとはボーカルの痛々しいピークを削ったり、大太鼓の音を出そうと低域を持ち上げました。
要領わるいのでプラグイン3つも立ち上げることになりましたが、上手い人ならもっとピンポイントで要領良く掛けられると思います。


キャプチャ4

こうやってEQを掛けて補正していくと、周波数特性だけでなくステレオ定位の広がり具合も自然になってくるので不思議なものです。元の状態はダンゴのようにセンターにドカッといる感じでした。




大太鼓ですが、残念ながらEQ掛けてもリズムが前に出てこないので、奥の手を使います。
あらかじめ楽曲のテンポを割り出し(131bpm)、グリッドを使って作業ができるように整えたうち、大太鼓の鳴っている部分をピンポイントでボリュームアップします。

キャプチャ3

フェーダーカーブは1つだと作業がしづらいので、AUXを2本通すことにしました。1本はリズムの補正用、もう1本は全体のレベル調整やボーカルが局所的に引っ込んでいる部分を持ち上げたりするのに使用しました。

※いま気づいたけどグリッドが3連符になってなかった…。まあタイミング精度の問題もあるので大まかでいいんだけど。
→修正してみたけれど、ボーカルに掛かっちゃったりして元の状態のほうが良かった。ボーカルもシャッフルが3連符だったり付点だったりして統一されていない感じ。



やっぱり表拍はドンッって出したほうが曲のノリが良くなりますね。

音圧を上げすぎてベッタリとアクセントのなくなってしまった音源も、こうやって手作業で逆のことをやることでいくらか復活することが可能です。

ミックス前の素材が無くとも、こうやればある程度なんとかなるもんです。すごい時代です。


キャプチャ5


あとは軽くコンプとリミッターをかけてレベルを整えます。
そういえばコンプレッサーってあんま好きじゃないんですよ。フェーダーが書けなかった時代はコンプレッサーという自動音量調整機を使うしかなかったんですが、やっぱり通しでガッツリ掛けると不自然さが出てしまいます。なので、なるべく手作業でフェーダー書いて、最後に細かい部分を揃えるくらいで使うのが好きです。
前にボーカルエディットで1音ずつ全部フェーダー書いてたら、そこまですんのかよっていわれたことがありますが。

でもやっぱり、いい楽曲、いい録音ってのは言い換えれば、欲しい音が欲しいタイミングで丁度いい音量で出てくるものだと思うんですよ。聴いていていいなーと思う録音物は、やっぱこういう部分がキチンとしてるもんです。



で、とりあえず今日の段階での作業前後の波形の比較。
キャプチャ6

やっぱりある程度は音圧揃えておいたほうが聴きやすいので、最低限は持ち上げました。
元のCDと比べると3dBくらいは音量が落ちてしますが、仕方ないです。


音についてはだいぶ変な癖が取れてリズムも掴みやすくなったと思います。


http://www.nicovideo.jp/watch/sm22241532





Digi Fi×Olasonic USB DACヘッドホンアンプ

DigiFi No.10 特別付録ヘッドフォンアンプ開発ストーリーを読むために1,300円も出して今月号を買って来ました。

ざっと感想とか書いてきます。



「とっことん音にこだわった高音質ヘッドホンアンプ」
「オラソニックブランドとして世に出すものなので、音質には徹底的にこだわりました。」
「音質に妥協しない」

二番煎じだけにヘタなもの出せないのは分かるけれど、
明らかにLXU-OT2にケンカを売っているのが文章の至る所から感じ取れました。

これは期待しちゃうしかないでしょう。

記事中から気になった点について。



■SCDS(スーパー・チャージド・ドライブ・システム)

山本 「SCDSは、2.5Wの電源から20Wの出力を取り出すという」


自社技術を全面的に押し出したいのは分かるけれど、この表記はぜひやめていただきたい。
社長の温厚そうな顔に詐欺紛いなセリフは似合わないと思います。

これは例えば…

「俺、fixer。今日から東亜電子で働くッス! 他人の8倍は仕事するッス!」

「初日から頑張ったッス。1日かけて作るTW-S5を1時間で仕上げたッス!
疲れちゃったからあとは終業時間まで寝てるっスよ!」

ってな感じじゃないかと思います?
面接で8倍働くといわれて実際こんなだったら嫌でしょう。

…ってでも良く考えたら別に損はしてないのなw
じゃあ別にいいのか?w


■電解コンデンサーの容量は6,800μF パワーアンプと一緒
→なんでもかんでも6800μFなのか、それとも大きければ
大きいほどよくてサイズ制限で同じ容量になったのか?

2.5Wの電力しか確保できないバスパワーでもSCDSでグンと音の厚みが

論より証拠。あとは実機でチェックしましょう。



■PCM2704C
→廃品種でなく現行のパーツを使ってくれるのは嬉しい


■オペアンプ NJM8080G
ライン出力用、ヘッドホン出力用に各1個

SOPの1.27mmピッチなので交換には適さない。
→交換できるように改造する方法は検討済



■ボリュームはタクトスイッチによるUP/DOWN
PCM2704の機能をそのまま使っている
アナログボリュームでないのはコストカットと断言
→やっぱりボリュームは回すのがいいよね。
簡単に実現する案を検討済


■ヘッドホン出力13mW×2(300Ω)
13mWの基準が不明。スーパーチャージド(笑)基準だとすると
13mWと書いてあるのは実質的には1.6mWということに。

仮にサイン波ノンクリップ最大出力だとすると出力インピーダンスが
0Ωとして考えると2Vrms出力、5.6Vp-p。
出力インピーダンスが考えられる最大として300Ωで計算すると
無負荷時出力は4Vrms、11.2Vp-pということになる。



■ライン出力 2Vrms(MAX時)
ピークトゥピークできちんと2Vの出力を取れると書いてある箇所もある。
「きちんと」というのは明らかにLXU-OT2を意識した文面である。

■LEDの足そんなに広げないでーw



■PCM2704Cのデジタルノイズを抑えるために差動アンプで受けることで
ノイズレベルを20dB改善

-110dBくらいになるってことかな??
LXU-OT2のときにPCM2704のアナログ仮想GNDとで差動受けしたときは
そこまで変わらなかったような…。


■電解コンデンサは日本ケミコン製を使用している。
プロトだけ? 製品版もこれならいいね。

■気になる値段は3,300円



さて5月が楽しみだ。
プロフィール

fixer

Author:fixer
http://fixerhpa.web.fc2.com/
Twitter @fixerhpa
頒布中のバランスキット関連はこちら

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