どよよん現象＠アマチュア無線

 　丁度一週間前の週末、抱卵していたエビのお腹がスリムになっていたため小さなボトルの中を隈無く探したら、ホンの小さなエビ型をした何かがガラス面にへばりついていました。よく見てみると、確かにそれは生まれたばかりのエビ・・・ただ、たったの1尾はおかしいなぁとさらに眼を凝らしてもその1尾しか見つかりません。それでも”初孫”のような嬉しさに包まれて、すっかり記念撮影を忘れていました。



　昨日、コンデジの1cmマクロで接写したんですが、どれもこれも綺麗には撮影できず・・・それでも3mmくらいまで少し成長した勇姿として、いや証拠として記事にしておきました。よく探してみたら10尾くらいはいるようです。今後は”掃除”に気を配らんと・・・。

　何れにせよこのスナップがエビが生まれた証拠・・・エビデンスってオチで、如何ですかぃ

 　6月の梅雨入りからかなり雨の日が続いています。我が家の防水工事はきちんと終わり、冬の雪の日に難儀していた階段はやや頼もしい滑り止めが付いてめでたしめでたし・・・まぁ、本当に雪が降ってみないと判りませんが、漸く職人さんがいなくなり”日常”を取り返しました。ただ、どういうわけか週末の悪天候は続くんで、アンテナやらカウンターポイズやらには手が付いていません

　数週前に旧友・・・昔は互いに世田谷区に住み、夜な夜な6mでくっちゃべっていた高校の同級生である自称（他称か）「あーるちゃん」から珍妙なる依頼が舞い込みました。曰く「中古で入手した電源のメーター表示がおかしいんじゃ。どうせならデジタル化したいんで、ちっこい電圧・電流計を付けたらんかい 謝礼はそこそこ出したるで～」（決して関西人ではありません）ということで、謝礼として「萩の月」を指定したら電源と一緒に送られてきたため、早速美味しく頂いた上で、今日はその電源の”デジタル化作業”を行いました。

　ターゲットの電源は、ちょっと古いダイヤモンドの”GSV500”。この電源は、2007年にアマ無線復活のために入手したIC-703用の電源として自分も持っています。メーターの表示がおかしい・・・まぁラジケータ紛いのおまけのようなものですから、経年変化でダメになることは容易に想像できましたが、自分のものはまだ特に不具合無く動いています。到着した電源のメーターをチェックすると、確かに上手く動かない・・・ゼロ調整を緩めてメーターの針を弾くと毎度ゼロには戻ってこないでゼロより少し上だったり下だったりする始末



　メーター自体は綺麗なんで何とか使えないかと思うものの、指示が不正確ではねぇ

　このメーターを外して”中華デジタルメーター”に換装せよというのが依頼・・・ネットに情報があるという紹介付きだったんで「GSV500 メーター 交換」で検索して情報を確認し、早速作業に取り掛かったのが今朝。

　電気的な作業は勝手知ったる中華メーターですから特に問題なく進められました。ところが中華メーターを実物に当てて確認すると、元のメーター用に開いている穴の左右に数ミリの隙間ができてしまうことが判りました。そこで、黒い塩ビの薄いシートをカットして、その隙間ができるだけ目立たないようにしました。



　この前購入したアンプ（2つ前の記事）で電流計測ができるか確認しています。電圧の表示調整は中華メーターの裏面の半固定抵抗でできますが、電流は表示を信じるしかありません。今回はテスターの測定値と比較しましたが、大きな差はありませんでした。

　この改修、結構いい感じに仕上がるので皆さんにもお薦めなんですが、果たしてGSV500を現用にしている方がどのくらいいらっしゃるか判りません。まぁ、読み物的に満足して頂ければ幸い・・・ってか、自分のGSV500も改造しちゃおうかしらん

 　相変わらず我が家は外壁工事のためのシートに覆われ自然風も入って来辛くなっていますが、ベランダはそれこそベッカベッカに綺麗になりまして

 　6月になっても我が家はまだ外壁塗装のためのシートに覆われ、ちょっと難儀しています。配布された工程表を見ると、どうやらあと2週間はこんな感じだそうで、例の（）「日本一のカウンターポイズ」の設置はもう少し先になります

　出来上がった8cm口径のキュービクルスピーカーにもう少しパワーを焼べないと・・・と思いつつ、ソリッドステートなアンプを設計しましたが廉価な中華アンプにも目が行き、結局安さに負けて（自作するよりかなり安かったんで）Lepyの”LP-VS3”を購入してしまいました。それもこれも、テレワークのセットアップで電子工作スペースが圧迫され、工作熱が冷めてしまったことによるものでもあります・・・嗚呼、四畳半の辛さよ



　これ、結構良い音を奏でる割にAmznで2000円はしない代物です。さらにこの中のプリアンプたるオペアンプと”中華コンデンサ”を換装するともっとゴキゲンな音になるというネットの噂で、筐体の特殊ネジを回すための治具まで買って分解してみました。ところが・・・



　使用されていたオペアンプは”NJM4558D”。これは予定調和なんですが、何とプリント基板の裏面に”表面実装タイプ”が装着されていて、いわゆるDIPタイプでの換装はできなくなっていました 中華も進化しているというわけですね。
　予定ではDIPタイプのものを取り外してICソケットを取り付け、各種オペアンプの聴き比べ・・・と洒落込もうと思っていたんですが、叶わぬ夢となってしまいました

　秋月辺りで購入できるオペアンプとしては、もう一段グレードの高い”NJM4580”の表面実装タイプに載せ替えてもいいんでしょうがちょっとやる気を失ってしまい、ひとまずその他コンデンサの換装（オーディオ用への取り替え）もせずメインアンプのグリスを塗り直して元に戻しました。

　まぁ、このアンプは安い割にオリジナルでもかなりいい音がします。アナログアンプらしい落ち着いた音色は、小型スピーカーを鳴らすには十分でコンデンサの換装も不要ですが、入力のカップリングや電源のパスコンはそれぞれもう少し適所なものに換装しても良さそうです。気が向いたらもう一度”開腹手術”を行いましょうかね

 　戯れ言が続くわけだが、前回記事の後に一気に”在宅勤務”が覚醒し、安物ファイアウォ－ルのSSL-VPNのスペックで何とか会社のスタッフ部門を囲い込み、ここ2週は週2日の出勤以外（って、週の3日）は在宅で凌いできた。
　通信系の技術屋なら解ると思うが、通信回線を「必要最低限よりもうほんのチョビッと余裕がある感じ」に慣らしてきたシステムに、在宅勤務増量だからといって超ゴージャスなリソース提供はやはり難しく、本当に今の状況が終焉を迎えたときに「すんげい無駄」になるのも憚れるわけで、何とか今のシステムで凌ごうとするわけだな。

　まぁこんな愚痴は兎も角、この辺りの喧騒が過ぎてちょっと落ち着いてくると、やはり自分の本来の性分が出てくる。これが全て”素人無線向き”なら良かったんだが、遂に”エビ”を飼うことになってしまった。



　百均で購入した小さいガラスボトルに環境を整えてエビを放ってみた。実はこの前段に失敗があったんだが、まぁそれも何れ記事にするかもしないかも・・・

　妙なウィルスにいろいろと揺さぶられているからなのか、急に小さな”手下”を組織させたくなったんだ、仕方無いよね

 　久々にブログで”Zaregoto”を・・・。今日の金曜日は新型コロナに関連して、自宅でメール対応を行う日になった。そもそも、午後は前々から半休を取る予定だったんで、午前中だけは頻々とメールチェックして対応しているが、その合間にちょっとズルしてブログでも・・・という魂胆

　結局、新型コロナの影響は甚大で、都内の本社は来週早々には閉鎖して自分の拠点である開発センターの方に引っ越してくる。その上、新人教育も開発センターで行わなければならず、いろいろと計画を変更したり、会場の消毒剤の手配をしたり・・・などなどの雑事による多忙に加え、システム障害対応まで重畳したここ数週間であったが、昨日漸く障害対応が終わり各種段取りも整ったため、午前中は在宅勤務で午後はお休みとしたわけだ。

　自分は社内の人材育成とIT管理、ISOという三足の草鞋を履かされているが、やはり一番労力が必要なのが新人教育であり、3月はいつも多忙なのは仕方ないんだが、そこに新型コロナだ システム障害だ と踏んだり蹴ったりだった・・・。

　せめて今週末の”2.5日”の休みはスライムのようにダッラ～として過ごしたいんだが、既に食材の買い込みが周りで起こっているようで、気も漫ろである

 　何やら新型ウィルスの影響が大きくなってきました。今週末は会社の合宿研修予定でしたが、直前になってキャンセルにしました。研修初日の夕刻に懇親会を準備したものの、ビュッフェ形式は流石に・・・という感じで研修自体も”無期延期”。この状態が長引くと、4月に迎え入れる新入社員研修にも影響が出そうで不安です
　連日の報道はどこか東日本の震災に似て、TV･新聞の一般報道はこぞって同じソースのものを流しています。まぁ、既にこれら一般報道には目もくれず専らネットの情報を紡いでますが、やはりあまり良い情報には触れなくなっており少々メゲ気味です。せめて、ヘッポコ駄文でも認めて、気分アゲアゲに・・・って、そんなに上手く行くかな

　前回記事の提案者であるbachさんから、さらにコメント話頂きました。「各コンデンサの求め方は数式 ”f=(1/2πRC)” と関係があるのでは」・・・なるほど、そう言われてみれば関係がありそうですね。

　と言うわけで、ちょいと探ってみることにしました。

　前回の記事では、低周波アンプの結合コンデンサ・バイパスコンデンサの周波数特性に着目し、その容量の求め方について入出力のインピーダンスに着目してLTspiceでシミュレートし、そこそこ通用しそうな線で答えを導きましたが、確かに原理的な数式で裏打ちできれば良いですよね

　では、いきなりですがグラフをご覧下さい。



　前回記事に引き続き結合コンデンサの特性をまとめたものですが、今回は入出力インピーダンスに着目して、入力インピーダンスが0Ωの場合と3KΩの場合を”出力 = 0dB”に正規化して比較しました。その上で、3dBダウンの場合のシミュレート値と ”f=(1/2πRC)” で求めた場合を併記しました。
　なるほど、この結果が裏付けするように、入力インピーダンスと出力インピーダンスを合算（この場合は3KΩ + 3KΩ = 6KΩ）して計算で求めた値が、この結合コンデンサ”0.1uF”の周波数特性になります。と言うことは、前段の出力インピーダンスと低周波アンプを構成するトランジスタアンプの入力インピーダンスが求まれば、これを合計して計算で求められることになります。

　今回は、低周波アンプをトランジスタのHFEが高い領域で動作させるのためほぼ無視でき、バイアス回路の合成抵抗で置き換えることができますから、前回記事とこの記事の”裏付け”で充分です。
　また、バイパスコンデンサについては、前回記事で特性をシミュレーションするために置いた1Ωの抵抗も単純な足し算で上手く行くことが判りました（200Ωと1Ωの合計で考えればOK）から、上記の数式で求められることが解ります。

　これが高周波アンプやもっと大出力の低周波アンプになると、トランジスタのHFEや必要なIcで違ってきます・・・って言うか、もっと低くなります。特に無線系の自作では高周波アンプを上手いこと作りたいわけで、例の ”Zi = 26β/IE（ｍA）”も登場しますから、さらに複雑になってきますね。
　ただ、HFEやIcの値は条件を整えれば客観的に調べることができますから、実験ベースでこれらの値を求めて回路設計に反映させることは、今の自分にもできそうです。そう、ブレボ実験の範疇で 

　またしても1つお利口さんになった気がしますが、まぁ、これもヘッポコさん所以の自己満足・・・それでも、理解が深まることは、幾つになっても楽しいですね

　納戸シャックの改装（じゃなくて片づけ）をほんの少しずつ進めていますが、部品の仕分けに寄り道して細かな定数表示を見たり、何より「こんなん、持ってたんや」的な発見で余計なこと（主に導通検査やHFE測定、簡単な動作確認など）を始めてしまったり・・・どんどん遅延しています。
　特に先週末は、見失っていた古いバックアップHDDの中に、消してしまったと思われた音楽データがセーブされているのを発見 以来、ユーミンが"荒井"だったころの楽曲やまだ”ディスコ”の頃の洋楽に聞き入ってしまって、何やら優しさに・・・じゃなくて懐かしさに包まれて、まぁ幸せな時間を過ごしています

　こんな駄文にお付き合いを頂いた上、さらに時々コメントまで頂いているbachさんより、直前の記事について「容量の決め方も解るとよいかも」というご要望を頂きました。なるほど、これはまとめておいた方が良いと思い、自分が今いま信じている（）コンデンサ容量の決め方について、できるだけ証拠を示しながらご紹介することにします。

　注：例によってこの記事はどよよん無線技士の備忘録、屁のツッパリにもならないかも知れないんで、読んでガッカリしても自業自得と心得給え、アーメン。

　前回記事では個々のコンデンサに必要な耐圧を、LTspiceのシミュレーション値から拾ってきています。勿論、殆どのポイントはオームの法則で概算を計算できるような簡単なものですが、これを含めて考えてもLTspiceは優れモノで手間いらず・・・どうしても横着になってしまいます。今回もLTspiceを使いながら、どよよん氏はどんな風に容量を決定しているか晒していきましょう。

　まず、基となる低周波アンプの回路を。



　前回記事の初段に配置したオーソドックスな電流帰還増幅回路を抜き出してきました。C4とRL以外の抵抗、それにコンデンサの値は、それぞれ前回記事の回路定数を入れてあります。C4は特に意味はありませんが、RLは後段に控える増幅回路の入力インピーダンスをバイアス回路の抵抗2本の合成抵抗値としています。
　本当は、後段の入力インピーダンスとこの回路の付加抵抗であるR3は合わせておいた方がよろしいんですが、ま、既に記事に上がってしまっていますし大目に見て下され

　コンデンサC1,C2は段間の結合コンデンサですが、何れも”直列つなぎ”になっていることは自明ですね。では、この部分だけを抜き出してさらにシミュレートしてみましょう。



　一気にまとめちゃったグラフになっていますが、順に説明します。　C1は低周波アンプの初っ端にあり、その前段にはヘッドホン出力やLINE出力の接続が想定されます。これらの出力インピーダンス（代表例として8Ωや600Ω）が「C1にとっての入力インピーダンス」（Zin）になります。

　逆にC1の出力側はエミッタ接地増幅器の入力インピーダンスになり、この程度の小さな電流で動くエミッタ接地回路は、バイアス抵抗R1,R2の合成抵抗値程度に収まります。合成抵抗値は「47KΩ∥10KΩ≒8.2KΩ」ですね。これが「C1にとっての出力インピーダンス」（Zout）になります。
　このように、小型の（Icが数ｍAまでの）エミッタ接地増幅回路の入力インピーダンスは数KΩになることが多いため、ひとまずC1にとっての出力インピーダンスを、代表例として3KΩに仮定してシミュレーションしました。

　今回のシミュレーションでは、コンデンサの容量として0.1μFと1μFを使っていますが、その差はご覧の通りです。0.1μF（破線）では1000Hz位から下の周波数は、低い方に向かってどんどん減衰していくのが判ります。いわゆるHPFですね。
　一方、1μF（実践）の方は、上の項から見て凡そ100Hz位までは減衰していません。つまり、低周波域をどの程度透過させるかによって、コンデンサ容量を選択することができます。
　今回の回路は、小さなスピーカーを鳴らすミニアンプの初段ですから、勿論100Hz以下の低い周波数まで欲張ってもいいんですが、小さなスピーカーに重低音をくべてもどうせ再生できませんし、逆に悪さ（スピーカーボックス自体が揺れるなど）をするんで、まぁ1μF程度でも大丈夫なんですが、ちょいと余裕を見て10μF・・・もう一声で22μFとしたわけです。

　続いてC2について。C2の入力インピーダンスは、低周波アンプの負荷抵抗R3そのものです。出力インピーダンスは、後続のトランジスタアンプのバイアス回路になるため数KΩとなります。従って、この場合にはグラフ上のZinが3KΩのもの・・・入出力インピーダンスが同程度のものが参考になりますね。ここでも0.1μFでは役不足ですから、ひとまず1μFと決めました。もう一声で10μFとしても良さそうです。

　さて、このシミュレーションでは、コンデンサの入力インピーダンスを8Ω,600Ω,3KΩと振っていますが、このときの挙動もお判りになるでしょう。簡単に丸めてしまえば、要はインピーダンス整合が取れている方が、周波数の低域への伸びが良くなるということです。

　少し話が変わりますが、音質を追求するオーディオアンプでは、これらの結合コンデンサによくフィルムコンデンサが選ばれます。音がピュアに伝わり歪みも少ない・・・というのが専らの評判ですが、フィルムコンデンサは大容量のものをそこそこ小型に作ることが難しいようで、フツ～に手に入る廉価なものでは精々数μF程度以下になります。
　こういった場合には、FETやオペアンプを使って入力インピーダンスを100KΩ程度まで持ち上げてやると、小さな容量のコンデンサでも大丈夫・・・というわけで、このグラフに入力インピーダンス8Ω、出力インピーダンスを100KΩとして、0.1μFのコンデンサによる周波数特性を1点鎖線で入れてあります。

　さぁ、残るはC3。実はここが非常に重要です。

　C3の役割は、交流成分の増幅を助けるために、エミッタ抵抗の200Ω分のところにコンデンサを入れて交流はこのルートで接地し、直流はさらに1KΩの抵抗を経て接地するようになっています。これによって交流の増幅率は直流のものを上回り、そこそこの増幅率を維持することができます。
　エミッタの200Ωとコンデンサによってグランドに落とす部分をHPFに見立て、擬似的にシミュレートしてみました。





　傾向はよく現れていますね。高域から100Hzまでフラットな周波数特性を実現できそうなのが47μF以上であり、あとは回路実現時に許されるコンデンサの大きさで考えればいいということでしょう。

　C3については、念には念を入れてもう一つシミュレートしました。



　これは、この低周波アンプの周波数特性についてC3の値だけを振ってみたグラフです。やはり、47μF以上でないと100Hz程度までのフラットな特性にはなりません。

　さらにもう一つ・・・低周波アンプでは、交流利得をもっと稼ぐためにエミッタ直下にコンデンサを接続して接地することが結構あります。即ち、上の回路ではR4を0ΩにしてR5を1.2KΩにする感じ・・・これが点線で示した特性です。この場合、100μFでも低域の利得が下がっていることが判りますね。低域を100Hz程度まで引っ張るためには、330μF以上の容量のものが必要になります。結構大きな容量になりますね。簡易なマイクアンプなどでは注意が必要かも

　つらつらとまとめてきましたが、これはあくまで低周波アンプ、かつIcが数ｍA程度の場合の話です。高周波アンプやIcが数十mAになるアンプでは様子が変わってきますよ。以上、どよよん的低周波アンプのコンデンサ容量の決め方でした。

 　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