ダイソー300円スピーカーアンプ
Ver.1.002 2024.07.06a



更新履歴
2024.07.01 Ver.1.000 新規作成
2024.07.02 Ver.1.001 追記
2024.07.06 Ver.1.002 追記

【はじめに】

ダイソーの300円スピーカーアンプはこれです。

これから、アンプを取り出して、アンプを作ります。詳細は、宮甚商店のこれを参考にしています。


第一章 組み立て

USBスピーカーなので、動作電圧はDC5Vです。ですから、アンプの電源は、5Vです。DC5Vを引き回すと電線による電圧降下がおきますので、 12V1AのACアダプタを電源として、内部で、降圧コンバータ(LM2596DC-DCコンバーター 動作周波数約50KHz台たとえば、こ れ)でDC5Vにします。


図 内部構造

こうなります。ケミコンはパスコンとしてDC5Vラインに手持ちの3300uF50Vを4個パラに入れています。5VDCですから、16WVのケミ コンでも構いません。


図 前面                   背面   

前面にヘッドホンジャックがありますが、使っていません。ヘッドホンアンプを改造して使っています。ダイソーのスピーカーアンプは、BTL接続なの で、スピーカーGNDは、アースに落とせません。ですから、スピーカーGNDは、左右それぞれ、別々につなぎます。スピーカー端子は、電源のGNDから、 DC2.5Vでており、スピー カーには、DCはかかりませんが、ヘッドホン端子につなぐには、DCカットのケミコンが必要になります。入力のDCカットのコンデンサー(c3,c4)に 1uF50WVのケミコンをパラにしています。



第二章 測定

電源電圧Vの場合、出力電圧Voutの最大振幅は、Vですから、交流の実効値は、Vout=V÷(2 ×√2)です。
負荷抵抗Rの電力Pは、P=(Vout)2÷R=(V÷(2×√2))2÷R=V2÷ (8×R)となります。
ここで、BTLの場合Voutは2倍になりますから、P=(2×Vout)2÷R=V2÷(2×R)となり ます。
ここで、V=5V、R=8Ωを入れると、P=52÷(2×8)=25÷16=1.56Wと求まります。R=6Ωをいれると、P=52÷ (2×6)=25÷12=2Wです。R=4Ωなら、P=3Wです。
理論的計算では、こうなりますので、これを超えることはできません。もちろん、クリップして良いとなると、違ってきます。歪率5%なら、クリップしますの で、8Ωで1.5Wくらい採れるでしょう。
車は、バッテリーが12Vなので、スピーカーが8Ωだと、BTLでないとV2÷ (8×R)ですから、122÷(8×8)=2.25W、BTLでも、V2÷(2×R)ですから、9Wです。 スピーカーが4Ωだと4.5Wと18Wですから、車のスピーカーが4Ωなのは、当たり前ですね。

第一節 測定結果


図2−1−1 周波数特性 出力0dB 8Ω負荷

ゲインは1KHzで16.22dBなので、20Hz(-3dB)〜478.63KHz(-3dB) 100KHz(-0.1dB) で十分広帯域である。


図2−1−2 歪み率特性

クリップは、1.2Wくらいです。



図2−1−3 1KHz 1.2W



図2−1−4 1KHz 1.5W



図2−1−5 50KHz 1W

10KHzくらいから0クロス歪が見えてきます。なお、歪み率は出力0.1Wを超えると、ICの発熱で、特性が変わるので、瞬間測定をやっています。IC の発熱とともに歪は悪化します。


図2−1−6 高調波特性

まあ、連続正弦波という使い方はないので、通常の音楽では、問題ありません。

アンプの音は、かなりいいです。例えば、ヨハン・シュトラウスIIの「雷鳴と電光」OP.324は、なかなかすごいです。

補足

ダイソー300円スピーカーアンプは、8002というAB級BTLアンプICです。なぜ、電源電圧5Vで3Wもとれるのでしょう?
LM386は、昔からあるアンプICですが、データシートは、こ れです。DC6Vで、8Ω負荷で、出力325mW(歪10%)となっています。なぜこんなに少ないのでしょう?

図3−1−1 LM386の出力電圧と電源電圧

この図は、データシートからですが、6V8Ωでは、出力電圧は、約4Vp-pです。つまり、2Vロスをしています。16Ω負荷では、電源電圧ー2Vで、電源 電圧に比例してますが、8Ω負荷では10V以上では、およそ6.5Vp-pくらいで、頭打ちで、4Ω負荷では8V以上では、およそ3.5Vp-pくらいで、頭打ちです。ですから、電源電圧6Vでは、理論値は、562.5mWです が、325mWしか取れません。


図3−1−2 LM386の回路図

この図もデータシートからですが、終段を観察すると、Voutは、GND側のPNP,NPNが、ONしたとき、最低電圧です。すると、PNP,NPNが、 ONするには、少なくとも、Vbeの電圧が2個分いります。シリコンですから、Vbeは650mVとして、1.3Vです。つまり、Voutは、1.3V以 上にしか下がりません。また、Vs側には、NPNがONするときですから、ベースがVsにまで上がったとしても、エミッターは、Vbe低いです。つまり、 Voutの最高電圧は、Vs-Vbeなのですから、650mV低いのです。全部足すと、ほぼ2Vくらいロスが出ますね。
このように、エミッタフォロワタイプは、理論値から、かなり外れます。ダイソー300円スピーカーアンプは、エミッタフォロワタイプでないことがわかりま すね。LM386のでたのは、50年くらい前ですが、最新技術は、進歩していたんですね。多分、VsをエミッタにしたPNPとGNDをエミッタにした NPNであれば、ドライブの制限から逃れられますね。

私の、CMOS アンプと同じ発想ですね。とはいえ、理論値のまだ半分ですけど。



つづく

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