IRFIZ24EPbF CSPPアンプの製作中
Ver.1.003　2012.11.3

更新履歴
2012.10.06　Ver.1.000　新規作成
2012.10.07　Ver.1.001　記事追加
2012.10.14　Ver.1.002　基礎実験その2追加
2012.11.03　Ver.1.003　記事追加

目次

はじめに

ARITOさんにむりを言って、お願いして、CSPP用トランスを巻いてもらった。これを使って、CSPPのアンプをつくる。
CSPPといっても、ARITOさんのホームページにあるよういろんな方式があるが、マッキントッシュタイプとして、
トランスをすべて1:1で巻いてもらった。

トランスの仕様はこのとおり。

図１　トランスの仕様 (ARITOさんのデータより）

基礎実験編

第一　基礎実験ーその１　　掲示板6月30日既出

１．回路

回路は、次のように組んだ。

図２　回路　

MOS-FETのバイアスが0.25AになるようLM317Pの定電流源を使い、交流分はバイパスコンをつかってアースする。
なお、バイパスコンは、1000uFと3300uFをパラにしている。1000uFでは、低域特性が悪かったため、3300uFを追加した。

さて、100PFは、MOSFETの足に直につけないと高周波発振を止めることができない。
高周波発振すると100PFのセラコンが熱くなる。

ドライバ段の2SK170の定電流源は、2SC1815と-12Vで組んだ。
２SC1815のベースのVRが定電流設定抵抗、2SK170のソースのVRがバランスVRである。
これらをまわして、歪を調整する。後述。

FETが、4個のシンプルなアンプである。

２．実験風景

３．測定

図３　歪率特性　

2Wで歪が最小になるよう調整した。

定電流設定抵抗をまわして、歪が最小になるようにする。（動作点の最適化）
そのあと、2SK170のソースのバランスVRで二次歪が最小になるようにする。（対称性の最適化）

なお、0.1W以下では、ばらついているがメーターがふらつくので、
最大値をとっているので、こうなった。

図４　高調波特性　

これから、推察するに、1Wで、歪調整したほうが、全体のバランスがよかったかもしれない。

図５　周波数特性
　
-3dBは、約50KHzである。

図６　負荷ありなしの出力電圧特性

負荷なしでも、30KHzあたりから高域が落ちている。
これは、アンプのMOSFETのD-Gのコンデンサが大きすぎたからであろう。

図７　DF

DFは、８以上ある。ON-OFF法で測った。図６からもわかる。
測定の数値の読みの粗さと計算で、でこぼこしている。

３．矩形波特性

　　　　　　　　　　　　１KHｚ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10KHz

　　　　　　　　　　　50KHz　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　100Hz

　　　　　　　　　　　　　20Hz

低域特性は非常によいが、高域はやや伸び悩んでいる。

４．負荷安定性試験　10KHz矩形波応答

　　　　　負荷なし　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8Ωと0.33uFのパラ　

　
　　　　　　0.33uFのみ

D-G帰還なので、一応フィードバックアンプと考えてよい。

第1-2　基礎実験ーその２

考えてみたら、マッキントッシュ型のCSPPなので、100%PーG帰還である必要もないことに気づきました。
そこで、実験してみました。

１．回路

図A-1　回路図

高周波発振しないので、コンデンサーは不要になりました。シンプルになりました。
なお、回路図ではバイパスの1000uFですが、1000uFには、3300uFがパラになっています。

実験風景

２．測定

歪率です。今度は、測定値のふらつきはありませんでした。

歪の調整は１Wでしました。時間とともに幾分変動します。

周波数特性です。50KHz-3dBです。

３．矩形波応答

100Hz 1KHz

10KHz 50KHz

ゲイン　18dB
ノイズ　660uVrms
A補正　58uVrms

４．感想

さて、方針として、どちらをとるべきか迷います。
ここのテーマは、マッキントッシュ型のCSPPなので、100P-G帰還を何が何でも維持する必要もありません。
このように、そこそこ動いています。
ただ、歪の高域と低域がいくぶん、バラバラになりました。
また、DFが下がりました。
トランスの2次側から帰還をかけると改善されるかもしれません。
ただ、高周波発振から逃れることができたのはよいことかもしれません。
バラックで、しかも片チャンネルなので、音がどうかという評価はできません。

第二　製作編

回路

-12V電源の削除　掲示板9月29日既出

電源が、煩雑になるので、-12V電源を削除すべく、検討した。定電流源が動けばいいので、-12Vもいらない。

図８　　　基板表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　基板裏

回路は、以下のとおり。

図９　回路図

発振周波数はオシロで測定したところ140KHzでした。

このとき電源が15Vの時の負荷変動時の負の電圧は、

また、電源電圧を12Vにしたとき、負荷変動時の負の電圧は、

であった。負荷電流が5mA程度であり、また、定電流電源負荷なので、これで機能的に十分であると思う。

なお、使用する電源は、10V3Aのスイッチング電源を3個直列にする予定である。そこから、10Vで、これを使って
-8Vをつかって、-12Vの代用をさせる。

工作

300x250x55mmの標準シャーシを使った。実験機なので、こんなものでいいだろう。
放熱を考えたら、このサイズになったが、放熱穴を開けないと熱的に厳しい。

図　内部レイアウトの概略

左の大きな基板に10V3AのSW電源が、3個載っています。
じゃのめ基板なので、ACラインの周辺はランドをはがして絶縁距離を稼いでいます。
力が加わらないように、上を向くようにしています。
白い基板はマイナス電源です。
中央の茶色の基板に2SK170と2SC1815と周辺回路が載ります。
下に、入力のRCAコネクタがあります。

図　表面

すべての操作部、端子などはすべて上面に集めました。側面には何もありません。

図　概略配線後

2時間ほどエージングしたら、放熱が必要なことがわかりました。
いずれ、放熱穴を追加します。

電源回路

図１０

ダイオードは、逆流防止SBD。

マイナス電源は次のとおり。

図１１

アンプ回路

図１２

2SK170は、GRランクでIDSS　2.6～6.5mAのもの。
IRFIZ24EPｂFとLM317Pには、シリコングリスをつける。
100%P-G帰還は、やりませんでした。

IRFIZ24EPbFは、D-S間　21V　0.25Aなので、5.25W
LM317Pは、8V　0.25Aなので、2W
の損失となります。

2SK170の電流は2.5mAで設計どうりです。

FETは、選別してないので、ばらついています。

2SC1815のエミッタの抵抗は680か470が適当だったかもしれません。
-12Vから変更してないので、コレクタ電圧が4V減ってしまいました。

無帰還の特性

１．特性測定

２．矩形波応答

100Hz 1KHz

10KHz 50KHz

３．負荷安定性

8Ωと0.33uF並列　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　負荷開放

0.33uFのみ

ソースから帰還がかかっているので、コンデンサーのみの無負荷では、波形が暴れる。

ゲイン	24.4	dB
ノイズ	230	uV
ノイズ　A補正	11	uV

帰還後の特性