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自作ヘッドホンアンプ制作初心者です。
電気の知識は中学高校程度ですのでその点を踏まえて回答を下されば助かります。

質問なのですが、単三電池二本を使用した自作のDCDC昇圧回路(12.78v固定)を三端子レギュレータ(9v固定)でノイズを低減させ±4.5Vの両電源にしたものを、自作の前段A47回路+後段SEPP回路増幅器に繋げて駆動させてみたところ、点灯するはずの電源用ランプのLEDが点滅し±電源は計測出来ない程の変動をしました。
試しに、電源をDCDC昇圧回路から15V固定のスイチングアダプターに変更して電源を入れたところ、目視ではLEDの点滅は収まり点灯しているのですが、増幅器の電圧は±4.5Vで安定せず±3.4V~±4.5V付近を定間隔で波打ってました。
長々と書きましたが要約すると、増幅器を繋いだとたん両電源の電圧が安定しなくなった原因として何があるのか知りたいです。
テスターのみでの測定で取り急ぎ質問した為、回路図やオシロでの正確な実測データは用意できてませんが『○○が怪しい』などで結構なので宜しくお願いします。

A 回答 (4件)

問題がどこにあるかは切り分けをして明らかにしなければならず、まずは確かな電源を供給して様子を観察しないと先に進めません。

過去の経緯はともかく、今回の問題がどこにあるかを明らかにしないといけません。

もし「最初の30分くらいは普通に動作していたのですが、その後に新しい乾電池に交換した後かまたら症状が出た」のなら、最初の30分くらいの動作中にSEPPのトランジスターが発熱で損傷した可能性もありますし、新しい乾電池の容量不足の可能性も考えられます。
確かな事実を積上げて、どこまで正常であったかを追って行く(トラブルシューティングする)必要があります。実は、回路を組み立てるよりも問題があったときにトラブルシューティングして不具合原因を明らかにし、手直し修正するほうが高度の技術・知識・経験がいるんです。
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この回答へのお礼

これから電子工作を楽しんでいく上で大切なアドバイスありがとうございます。
ようやく時間が出来たので、テスターや測定器を使い回路図作成時の計算通りに電圧電流値を測定しました。
結論から言うと、三端子レギュレーターの出力端子のハンダが一見付いているようで手で触るとスポスポと動いてキチンと付いていないだけでした。
恥ずかしい話ですが、やはり計算と挙動が合わない場合は手を動かして考えることが大切なのですね。
色々勉強になりました。

お礼日時:2017/04/08 21:09

私も回答No.1と同じ意見です。

たったの単3電池2本を昇圧して±4.5Vを作り出し、これでSEPP回路増幅器(中味はどんなものかハッキリしませんが)を駆動してヘッドホン(8Ωでしょうか?)を鳴らすのは、感覚的に言えば電源容量不足でうまく動かないかもね。なお、電源パスコン(バイパスコンデンサ)は必ず入れてください。これがないと「挙動不審」になることがあります。

私の場合は測定器類をたくさん持っていますから、まずは電圧計・電流計つきの定電圧電源で±4.5Vを供給してみて様子(電源消費電流も含む)を見ますけれどね。

概して言えば、OPアンプの消費電流は僅かで、本件の回路全体からすると問題視しなくてもよいと思いますが。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

最初に書いておくべき内容でしたが、今回関係のある機器で所有している物は下記になります。
【電流測定付きデジタルテスター】
【アナログテスター】
【デジタルオシロスコープ】
【トランジスタ測定器】

それから、これも最初に書いておくべき内容でしたが、今回の昇圧回路を含めた増幅器は、ほぼ同じ回路図の元で三台目になります。
最初にユニバーサル基板で組み、これは把握すべき特性や問題箇所を完全に把握できていないという素人の経験値不足を除けば、一応増幅器としての動作はしました。
次に生基板を加工し同じ物を作りました。
前回からの変更点は各素子から仮想GNDまでのパターン線を一点に集中するようにしました。
この2台目はファンクションジェネレーターで1kHz~50kHzまでの波形観測用として約20時間くらい動作させてました。
標準的なヘッドホン(k702)なども接続してました。
そして今回なのですが、PCB CADの勉強がてら業者にガーバーファイルを送り作ってもらったプリント基板で作り起きた現象が今回の質問になります。
前回からの変更点は、回路図上でGND接続となる箇所は全てベタGNDのみで繋いでます。
また、症状の詳細は厳密に書くと、組み立てを終えて最初の30分くらいは普通に動作していたのですが、その後に新しい乾電池に交換した後かまたら症状が出た次第です。

昇圧回路はフィルター計算とオシロスコープの実測により、とりあえずの物は形になりましたが、増幅器はトランジスタ1石の物から始まり、2石、3石と進み、オペアンプ1個の増幅器、そして偶然オペアンプのデータシートに載ってたモデルケース回路(巷ではA47式アンプ?)と、ほとんど知識がありませんので今回の現象の意味も改善案も浮かばないといった次第です。

説明不足及び、今回は長文になりすみません。

お礼日時:2017/04/07 15:53

>>説明内容から考えましたが、電源をもっと大きくするか、増幅器の消費電流を抑える事で問題を解決できるのかな?と考えております。


前者は色々な制限により困難なので後者の消費電流を抑える方法で試してみます。

普通、後者のような解決策なんてしませんよ。
後者じゃあなくて、前者を選んでください。

>>あとは、オペアンプをよく理解しないまま使用していますが、オペアンプとは多くの電流が必要なのでしょうか?

そのオペアンプの規格表をごらんになれば分かるはずですよ。

オシロは無いとしても、直流電流を測れるテスタをお持ちですよね?それで調べてみたら、問題のヒントが得られると思います。
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あて推量ですが、増幅器が必要な電源パワーが不足しているのかもしれませんね。



1)増幅器が動作して電流が流れたら、パワーが足りなくて電圧が落ちた。
2)電圧が落ちがので、増幅器側の消費電流が減った。
3)消費電流が減ったので、電圧が回復した。
4)1に戻る。

あとは、増幅器自体が異常発振をしていて、それに合わせて消費電流(電圧)が変動しているのかもしれません。
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この回答へのお礼

わかりやすい説明で助かります。
説明内容から考えましたが、電源をもっと大きくするか、増幅器の消費電流を抑える事で問題を解決できるのかな?と考えております。
前者は色々な制限により困難なので後者の消費電流を抑える方法で試してみます。
ただ、肝心の消費電流を抑える方法なのですが、単純にオームの法則に習って抵抗値を増やすといった方法で良いのでしょうか。
すぐに思いつく箇所と言えば、
・分圧抵抗による簡易両電源回路の抵抗値を大きくする。
・SEPP回路のエミッタ抵抗を大きくする。
(Icを抑えられる?)
もしくは電源~ベースの間にある抵抗値上げてIbを下げる。
(これがトランジスタの正しい調整法?)
あとは、オペアンプをよく理解しないまま使用していますが、オペアンプとは多くの電流が必要なのでしょうか?
ネット上に挙げられてる回路図をみる限りでは両電源オペアンプの+と-はそのまま各電源に繋がれてますが、仮に電源とオペアンプの各端子の間に抵抗を入れると消費電流は抑えられるのでしょうか。
もしくは必要な電流量しか使わないとかで抵抗を入れる事は意味がなかったり何かしらの弊害が生まれたりするのでしょうか。

複数の質問で申し訳ないのですが宜しくお願いします。
それから、トランジスタについては学生の頃にエミッタフォロワ程度で挫折してますので優しくお願いします。

お礼日時:2017/04/06 16:44

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有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300(K) (27℃)だとすると、1GB 記憶するには、
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29
8.58346389 × 10^-20 ジュールのエネルギーが必要です。
さらに、有名な E=MC^2 を使えば、これは、
9.55039158 × 10^-37 キログラムに相当します。
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29%2f%28c%5e2%29

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https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

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