どよよん現象＠アマチュア無線

 　巷は、新型コロナウィルスの件で話題沸騰となっていますね。昨日は、所属会社のグループ一斉に海外渡航に纏わる注意喚起のメールが飛んできましたが、門外漢の自分としてはどこかピンと来ません。手洗いとうがいの励行を最優先に流行性感冒やインフルの予防と同じ防護策しか無さそうですから、変に慌てずに対処したいと思います。

　ここ数ヶ月は、段階的に家の中の家具入れ替えを進めるため、なかなか落ち着いてヘッポコ工作に手を染め難いことになります。手始めとして、我が納戸シャックにあったキーボード（KORGのちゃんとした奴）が出て行き、代わりに部品整理棚が一昨日の日曜夕刻に届いて今日の祝日を部品整理に充てていますが、一寸違うことに手を染めてしまっています 果たして今日中に終わるんかいなぁ

　年末・年始からオーディオ寄りの工作記事が続きますが、実はピロースピーカーとして、8cmユニットが入る10cm四方の密閉型スピーカーを製作中です。既に形にはなっているんですが、上記の通り家具の入れ替えがあることに加えて塗装にも手を染めたい（塗装だけに・・・っておい）と考え、前面パネルは小型のクランプで仮止めして視聴しています。
　このスピーカー云々は別記事に譲ることにしますが、今使っている”Sound Blaster play! 3”の出力で鳴らすのは心許なく、数百mWのアンプでもこしらえようかと例によってLTspiceで回路シミュレーションを始め、そこそこ煮詰まっています。そして、その回路のあちこちの電圧を測っていたら、超当たり前なことに気付きました。

　※注意：ここから先、ベテラン工作士の方々には無用、Yahooニュースでもご覧頂いた方が無難ですぜ。

　さて、何に気付いたかというと・・・まずは回路図をご披露。



　0.5Wクラスのミニ・オーディオアンプです。Q1は無くてもいいんですが、入出力の位相が引っ繰り返るのがちょっと嫌で入れています。その後段にはオーソドックスなSEPPを配しています。これで1W弱までは、歪みも少ない出力が可能でしょう。

　この回路のシミュレーションをしながらあちこちの定数を弄っていて気付いたのが、各コンデンサに加わる電圧についてです。C1から順に見てみると・・・

　C1：入力が小さいため、Q1のバイアス電圧である1.97V程度
　C2：Q1の出力に重畳された7.89VとQ2のバイアス電圧である1.47Vの差
　C3：A級増幅のエミッタ部であり、1.06V程度で一定
　C4,C5：電源部であり、凡そ電源電圧（12V）と同程度
　C6：Q3とQ4の出力電位6.19Vを中心上下に数V動く程度
　C7：ここに接続するコンデンサはケミコンでは無いため、あまり考慮は要らない

　如何でしょうか 交流が掛かる部分はその電圧の振れ幅を考慮する必要があります。また、マージンをどの程度取るかは、設計者の経験がモノをいう部分ですが、仮にアマチュア仕様として”1.5倍”とすると・・・

　C1,C3：6.3V
　C2：10V
　C4,C5：16V
　C6：10Vまたは16V

ということになりますね。

　ケミコンは、耐圧によって大きさ・・・さらに価格（低耐圧ほど安い）まで違ってきますから、何か大物をこしらえる場合やキットで量販しちゃったりする場合には、この辺りが響いてくるかも知れません。これまで何となく、或いは面倒くさくて「電源電圧が12Vだから16Vでよいな」とあまり深く考えていませんでしたが、今後はコンデンサに掛かる電圧にも目を向けて、少しでもお財布に優しい設計を心がけたいと思った次第。

　これも、ヘッポコ所以の記事になってしまいましたが、自分以外のどなたかの参考になれば幸いです

 　2020年を迎えました。と言っても何も特別なことは無く、朝に雑煮を喰らってまったりモードの元旦です。どういう訳かこの駄文とお付き合い頂いております物好きな旦那衆にとってスンバラシイ年になりますよう、千葉県北西部からお祈り申し上げます。

　さて、挨拶も終わったところで（って、おい）今年一発目の記事は、昨年末に完成したオーディオアンプについてまとめておきたいと思います。

　このアンプの作成のきっかけは、そもそも無線用のスピーカー作りの際に入手した10cm口径の”P-1000K”が少し大き過ぎて使えず終いとなり、勿体ないんでもう一本買うと共にFostexの純正箱も2個買ってステレオスピーカーとして組み立てるべく準備して放っておいたところ、娘のPC用のアンプ入り小型スピーカーが調子悪となったためアンプもこしらえる羽目になり、昨年末にあれこれ実験しながら作り上げ、スピーカーと共に娘に納品したものです。

　回路図は以下の通りです。



　今回の肝は、大昔に入手したULN-2280Bを使ったものであることは直前記事で紹介しましたが、未だ定評のあるLM380Nを使ったNFBアンプの定数で作りました。また、ローノイズ化を図るべくトランジスタによるリプルフィルタを配置しました。後から考えるとこのフィルタは、両チャネル個別に用意した方が良かったように思います。
　実は、組み立て作業に及んでヘッドホンで聴くこともできるようしたくなり、スピーカー出力側にヘッドホン端子を具備しましたが、面倒なんで上の回路図には記していません、悪しからず

　組み上がった様子はスナップで。



　リプルフィルタは4Pのラグ板に、アンプ部は秋月C基板に組んでいます。PC用と言うことで入力はステレオプラグでも良かったんですが、一寸気取ってLINE入力にしています。

　このアンプとP-1000Kバスレフの組み合わせで、十分な音量とアコースティック向きの穏やかなステレオシステムが完成しました。本当は自分使いしたかったんですが、まぁクリスマスプレゼント代わりということで・・・娘にも喜んで貰えました

　恐らく今年も、あまり急かずにまったりとヘッポコ工作に手を染めたいと思います。改めまして、今年もよろしくお願いします。

修正：2020.01.10＞
　回路図のリプルフィルタ部の抵抗値が違っていました（430Ωが正解）ので差し替えました。

 　小型のオーディオアンプはケース加工を終え、残るは配線するだけの状態になりました。とっとと完成させればいいんですが、またしても”シミュレーションしたい病”を発症してしまい、ネットからLM380Nのspiceデータを拾ってきてモデル化し、このICの”ノーマル使い”と”NFB使い”の差を検証しました。

　そもそも今回の小型アンプに採用するICは、かれこれ40年近く前にLM380Nモドキとして安く売られていた”ULN2280B”というものを使ってひとまず形にしました。あまりに古い部品箱の死蔵品だったため放熱的にはあまり好ましくないICソケットを採用して、いざ「ウントモスントモ」の場合に本家を使うように備えましたが、試運転ではゴキゲンな音を聞かせてくれました。
　まぁ、今更本家のシミュレーションをしても仕方が無いんですが、そこはそれ、誰も咎めることのできない「シュミの世界」ですから、堂々とシミュレーションを楽しみましょう

　まずは、シミュレートした回路です。回路の定数は、既に組み立て済みのアンプのものと合わせています。



　LM380Nのモデルは、本当はオペアンプ記号のような横向き三角形にしたかったんですが、拾ってきたデータをモデル化したらこの形になったんでそのまま使ってます
　回路の肝は、C3,R2,R3で構成されるフィードバック回路。フィードバック量はR3の増減で簡単にできます。即ち、””ノーマル使い”の場合はこれらの部品を外して”inn”をグランドに落とします。

　それでは早速、シミュレートされた特性を見てみましょう。これは、LTspiceのシミュレーション結果をテキストで吐き出し、そのデータをExcelの散布図で描いています。1000Hz以下をグラフ化していますが、1000Hz以上の可聴周波数域はずっと同じ特性が続きます。



　最初はゲイン。グラフの注釈では”GA”としていますが、”ノーマル使い”を赤線、”NFB使い”を青線で描いています。1000Hzから下の方に辿っていくと、”ノーマル使い”では100Hz付近から下に向かってゲインがなだらかに落ちていきますが、”NFB使い”の方は10Hz辺りまでほぼ利得が一定になっています。その代わり、”NFB使い”の方は凡そ10dB程ゲインが低くなっていますね。まぁ、いちいち解説も要りませんが、NFBを掛けたときのポピュラーな特性（利得が一定の帯域が広がる）になっています。

　グラフの真ん中やや上に注釈していますが、10Hzから40Hz位の所に若干ゲインが高い帯域がありますね。これは、フィードバック量が若干大きいために起きています。シミュレーション上、R3を減らして（3.3KΩ程度）もう少し調整することが可能なことは確認しましたが、あまり気にすることもないでしょう。
　逆に、フィードバック量を極端に増やして・・・例えばR3を33KΩくらいまで持って行くと、10Hz以下までゲインが平坦の領域は広がる一方、その下に極端なゲインの山が現れます。その上、平坦域のゲインもどんどん減っていきます（十数dB程度になってしまう）から丁度いい頃合いがある・・・というわけで、R3の値は4.7KΩで良さそうです。

　このゲインに関する吟味は、実は100Hz以下を云々しているわけです。LM380Nの出力は精々1,2Wですから、この電力で駆動できるスピーカーはあまり大きな口径のものにはなりません。当然低音域の再生は苦しくなりますから、このゲインの平坦化は実はあまり意味が無いものと思います。ただ、ヘッドホン試聴する場合、或いはお耳の敏感な御仁にはその差がわかるかも知れません。自分には判らないかも

　このグラフの下の方にノイズの様子もシミュレートしています。グラフの注釈は雑音としていますが、”ノーマル使い”を橙線、”NFB使い”を水色線で描いています。こちらも、フィードバックの有り無しで凡そ10dBの差が描かれていますが、これはひょっとするとゲインの差がそのまま現れているような気がします。勿論、NFBの効用の1つに低ノイズ化があることは判っていますが、やや怪しい結果となりました

　歪みについてもシミュレートしてみました。こちらは、LTspiceで描かれたグラフを画像でセーブして作っています。



　これは、”ノーマル使い”と”NFB使い”共に出力が1W（0dB）になるように入力を加減して描いています。信号として1KHzの正弦波を与えて、そのハーモニクスを見ている感じです。
　この2つのグラフを比較してみると、第二高調波である2KHzで既に10dBの差があるように読み取れ、それ以上の高調波も10dB以上低くなっています。10dBの差ということでゲイン差と符合してしまっていますが、少なくとも出力は同じにしていますから、同じ音量で視聴する場合の歪みは”NFB使い”の方が有利そうです。これが、LM380Nの”非革命アンプ”の優れた点ということなんでしょうね。

　これで漸く”シミュレーションしたい病”から解放されました

 　いろいろと多忙だった仕事が昨日落ち着いたため、有給休暇を取りました。朝早くに目覚めて新聞を取りに外に出たら、「これぞ、濃霧」と言えるような濃い霧が出ていました。午後からは気温が上がるらしく、”百均ゆっくり巡り”でもしようかと画策しています。

　9時過ぎにスマホがピロリンと鳴ったんで「まさか、急な呼び出し」とビビりましたが、Amazonに注文していた品物が届いた知らせでした。階下のポストに取りに行き、まずはその中の9Vの充電電池を9V動作の測定器等々にぶっ込んでさらに他の品物を見たら、何と注文個数が入っていないというハプニング発生 Amazonに電話したら「返品してくれ」と言われ、「いやいや、不足分を送ってくるのが筋でしょう・・・」と言い返したら、結果的に「返品無用、届いた品はそのまま使って良し、お金は全額戻すよ」となりまして、何やら（その品物に関しては）タダ貰いに相成りました 1000円くらいの品物でしたが、期せずしてトクしちゃいました

　さて、この記事の序章はこれくらいにして・・・お伝えしたいのは、リプルフィルタの実験でやっちまった件です。

　実は、ACアダプタに平滑コンを増量した場合のノイズ低減具合を確認するため470μFのケミコンを使ったんですが、誤って±を逆接してしまいました・・・それも2つも その場では部品箱に戻さずはねておき、さっき9V充電電池を入れ替えたDE-5000で容量を測ってみると、2つとも1pF前後の値になっていました。



　何れも何分も逆接していたわけではなく、数十秒レベルだと思うんです。見た目には何の変化もありません。

　少し調べてみると、ケミコンのマイナス側は耐圧を施す仕掛けがなく精々1.5V程度が限度のようで、今回は実験時の12Vが印可されちゃってますから、ぶっ壊れたのも無理はないといったところでしょう。交流の整流を行う場合や比較的電位差のある入力に極性有りのケミコンを使う場合には、よく考えなければなりません。有極性ケミコンの逆接は危険・・・何となく知ってたことなんですが、この2つのコンデンサぶっ壊しの件で痛感した次第です

　これをお読みの皆さんも、逆接してしまったケミコンを「短時間だから平気でしょう」と高を括らずに確認して下さいね。

 　オーディオ用のミニアンプを製作中ですが、電源にスイッチング式のACアダプタを採用すべく考えています。スイッチング電源はノイズ源として有名（）ですが、スイッチング周波数である数十KHz以上が酷いことになってはいるものの、それ以下の周波数は比較的大人しいと言われています。ただ、電源としての平滑コンの容量不足（小型化のため、大きな容量のコンデンサが出力に入っていない）から推察すると、やはりノイジーなのでは・・・と考え、今日はこの辺りを検証することにしました。

　まずは実験回路図から・・・LTspiceでシミュレートすべく描いたものです。



　非常に簡単な回路です。”P”が電源の直接出力で、その後方にリプルフィルタを配しました。

　サンプルに採用したトランジスタは、Ic=1A程度のものから適当にチョイスしています。この回路の肝はR1とC1で構成されるLPFで、R1,C1共に大きいほど低い周波数までフィルタリングできますが、R1が大きいと出力の電圧降下が大きくなり過ぎるし、C1もあまり大きいと突入電流が大きくなりますから、言わば”頃合い”があるわけです。シミュレーションをあれこれ行って、そこそこの結果になったのがこの回路定数です。
　出力の負荷は適当に選んであります。これで75mA程度流れている状態をシミュレートしていますが、今回作るアンプの”普段使い”の状態ではこんなモンかなぁという正に適当です　これで、出力電圧は0.8V程度降下・・・11.2Vくらいになるようです。



　フィルタリングの特性はこんな感じになりました。電源ハムで問題となる100Hz（＠東日本）でも-40dB以上稼げるようで、それ以上の周波数はさらにフィルタリングが利くようです。因みに、通過電流が大きくなるとフィルタの特性は悪い方向に動きます。シミュレーションでは、電流を10倍にすると100KHzで10dBくらい落ちるようです。

　早速ブレボ＆APB-3でお試し。最初は、ACアダプタの出力を直接測定・・・回路図上の”P”の位置で測定しました。



　APB-3の入力には直流遮断用に0.1μFのセラコンをつなぎ、1MΩの入力インピで測定。スイッチング電源特有のノイズの出方がよく判ります。35KHz辺りがスイッチング周波数、その高調波も見えています。このノイズが中波帯を超えて数MHzまで広がっているわけですね。

　次に、”P”の位置に470μFのケミコンを接続・・・平滑コンの増量です。



　少し効果がありそう・・・総じて-5dBから-10dB程度でしょうか。もう少し大きな容量のコンデンサの方が良さそうですが、やはり効果はあるというわけです。ACアダプタを使う小物製作の際には”馬鹿避け”に採用しても良さそうです。

　それではお待ちかねのリプルフィルタの登場・・・トランジスタには、2SC3422を使いました。平滑コン増量は無し。



　如何ですか かなり低減できていますね 出力電圧は、シミュレーションと同等の11.2Vとなりました。

　今回はこのリプルフィルタをオーディオアンプで使おうとしていますから、下の方の周波数をクローズアップしてみましょう。まずは、電源出力を3KHzまでのスパンで観測。



　これが、リプルフィルタを通すと以下のようになります。平滑コンの増量は無し。



　可聴周波数付近でも、かなり効果がありますね。ブレボのバラックで測定してるんで、電源ハムに纏わる50Hzの高調波が直接飛び込んでしまう部分は、実際のフィルタリング特性より悪く出てしまっていると思いますから、ケースに入れた状態ならもう少し良い結果になると思います。無論、電源出力そのままの測定にも同じことが言えますよ。

　それにしても、トランジスタ1石でこれだけ効果的なフィルタが作れるところが良いですね。三端子レギュレータの追加より熱的に有利ですし、自作測定器のノイズに対してクリチカルな部分にはどんどん採用したいと思います。

　このリプルフィルタは、製作中オーディオアンプに採用することにしました。来週末には完成に持って行きたいと思います。

 　ここ数年はやはりSSNの低下でハイバンドは死んでることが多く、その上コンテスト直前から太陽風が若干強くなって地磁気の具合も少々荒れ模様（Kp Indexが2～3）・・・おまけに前日からかなりの雨量があり、果たしてまともに参戦できるのか不安でしたが、今年は40mオンリーで出場することにして、初日（土曜日）の夕刻から出竿しました。
　例によって「逆L」をベランダから突き出す格好で、その他の工夫点は全くありません。さらに雨は結構な勢いで降り続いており、「どうせちょくちょくカップラの調整だろうな」と思ったら、いい加減2日間もバッチリ降っていたことと、延長コイルがないことから、微調整もなしで長時間オンエアすることができました。

　まずは西海岸をS&Pしながら・・・なんですが、信号強度があまり強くなくてなかなか”One by One”とは行かず、さらに時間帯的にSAを拾いたいということもあって、あまりレートが上がらないまま時間が過ぎていきました。17:00J過ぎに出竿してからの2Hで、JT,UA9を含む13QSO・・・まぁ、いつも通りの展開となったんですがZONE4がなかなか見つからず。
　19:00Jを回って漸くZONE4をGet、その後はKH6やKL7などとQSOしながら、やはり西海岸主体で局数稼ぎ。23:00Jを過ぎる頃までは、こんな感じで淡々と進んでいきました。




　近場で相性の悪いBYを含め聞こえていた局と全てQSOできていたら・・・なんてタラレバを考えても仕方がないんですが、逆にこの程度のZONE数は毎回埋まるようになりました。

　来年もまた代わり映えのしない設備＠5Wで、眠さと戦いながら参戦したいと思います。

 　今年の夏にSDRを手に入れて暫く遊んでいましたが、我がシャックに引き込んだ同軸は2ポートの切替しかできず、このSDR用に3ポート化したくなりました。あれこれ調べてみると、メーカー製のちゃんとした奴・・・UHF帯までカバーできる3ポートの切替器はそこそこの値段であり、精々VHF帯までで良いどよよん局長にはそもそもオーバースペックです。
　そこで、中華の同軸切替器なんてあるのかしらん・・・と調べてみるとあちこちに情報があって、それも1.5K前後で販売していることが判りました。ヤ〇オクやア〇ゾンでも手に入ることから中でも安そうな奴をポチって入手、SDR受信で活躍するようになりました。

　このスイッチ、何と”1000 Watts”と銘打ったシールが貼られた金属製のケーシングで好感は持てるものの、どう考えても「安物のロータリースイッチを使用してる感」が否めませんでした。万一送信した場合の他ポートへのアイソレーション不足を憂慮し、50MHz＠5W出力で他ポートへのリークを測定したら何と20mWも漏れ出していました dB換算で-24dB・・・これじゃぁ、ちょっとした結合器ですやん

　仮に20ｍWもリークしていると、例えば過大入力に弱いSDRなどの機器には結構なダメージになるでしょうし、そもそも減衰が大きいことの証左でもありますね。

　・・・ということで、今日はこの切替器の中を覗いてみました。



　思ったより酷い有様でした 2回路4接点のロータリースイッチに、同軸の芯線と網線を別系統にして接続しています。それも、ちょっと太めの被覆線で無造作に接続しているだけのもの。ダミーロードをつないでSWRを測ってみると、15m以下では1.2以下ではあるものの、6mで2以上、2mでは4以上となっていました。詳細の確認をしても仕方が無いんでこれ以上は止めましたが、まぁHF帯用としてはイケてるとも言えますね・・・。

　ここで、改良案を考えてみました。

　① 黒い塗装がかなりしっかりしているため、ケースの地金を出す
　　（紙ヤスリ等で研磨）のは面倒、銅テープをケース内側に貼って
　　グランドにするのが良さそう。つまり、グランドをスイッチでは
　　切り替えないで共通にする。

　② 芯線側は、スズメッキ線などを使って最短距離で接続する。

　恐らく、上記の改良で満足いく程度の性能にはなりそう。手隙になったらやっつけようと思います。

 　先週末、適当に張ったロングワイヤーがどういう訳か40mのちょい下・・・6.6MHz辺りに同調点があることが判り、60cm余り切り詰めれば使えそうだと目論んで今週末を迎えました。その間、「雨降るな」と祈ったのは勿論です。少しの雨降りで同調点をうんと下がってしまう我がベランダ環境では、雨の日の後数日は同調点が結構下の方にいたり（）するんで毎日の雲行きが気になっていましたが、丁度直前ブログを書いた3日の晩に降った後はまるっと5日間雨降りはなし

　今日は、午後から60cmのカッティングを行い、データ取りを敢行しました。



　大凡、6.9MHzまで同調点が引き上がりました。肝心の40m、特にCW帯もSWR=1.5程度ですが、やはりカップラ有りきでしょう。ひとまずこれで様子見・・・と思いつつ、今晩から明日の午後に掛けては晴れそうなんで、明日もう一度同調点を確認して変化が無いようならもう数cm切り詰めて、7.01MHz辺りに同調点を持って行きたいと思います。

 　何やらなかなか平年並みの気候にならないなぁと思って昨年の気象データを見ていたら、やはり昨年の10月末から11月初旬に掛けてはかなり気温が高かったようです。それでも漸く今日・明日は最高気温が20℃程度に収まるようで、本格的な秋の到来と言えそうです。まぁ、平年よりはずっと高めなんですが

　今日の夕方に、ベランダに張ってあるステルス君を外し、単純な8m余り（8.4m）のロングワイヤーを仮設で張ってデータ取りをすることにしました。グランド側は、釣竿君で運用するときに使うカウンターポイズです。
　予想では同調周波数が9MHz辺りになるだろうと踏んで、ベランダに目一杯（水平部分約7m）の形で張ったロングワイヤーとカウンターポイズの間・・・即ち給電点に、久々登場のアンアナ54号君（AA-54）を挿入してデータを取りました。



　HFの下の方に同調点が2つ・・・その内の下の方は、6.6MHzに同調しているようで、これなら40ｍ釣竿君運用時に使うカップラの調整範囲 このバンドだけなら簡単にオンエアできそうです。
　もう一つの同調点は30mバンドの少し上・・・10.4MHz位の所にあります。Zoが150Ω程度なんで、ここもカップラの調整範囲かも・・・期せずして2バンドは高効率でいけるかも知れません。

　それにしても、40mはちょっと驚きです。一体、我が家のカウンターポイズがどんな風に働いているのか解りませんが、ここ暫くはSSNが最低期を迎えているハイバンドは置いて、40mに出られるようにしておいた方が楽しめそうですからこの結果は大歓迎です

　ひとまず、ここ当面はこの状態で運用してみようと思います。さて、お次は引き込み用の同軸の補修に取り掛かりましょうかね