どよよん現象＠アマチュア無線

　都内の仕事帰りに秋葉原に寄るのは容易・・・自作派の皆さん、羨ましいでしょ 問題はショップの営業時間に間に合うかどうか、或いは妙に息詰まるような会議の後じゃないか（流石に、疲れていたら寄りたくない・・・）といったところが寄っていくか否かのバロメータ。数年前からこのシチュエーションになり、最初は要るものを買いに行ったつもりで「死蔵品」を増やすことが多かったんですが、流石に少しは買い物上手になったのか、最近は必要なものだけで買い物を済ませることができるようになりました。

　先週末に急に思いついて行ったオペアンプによるレールスプリッタの実験は、手持ちのオペアンプでは思った結果が得られずにちょっとゲンナリ・・・ところが、オーディオ用に買い込んであるNJM4580DDがあることを思い出しました。「これって、確かヘッドホン鳴らせるんだよなぁ・・・ということは、ある程度電流流せるってことだよなぁ・・・」と思ったものの、これで追試してまた思惑外れだと「ゲンナリx2」になるんで、一層のこと「高出力電流のオペアンプ」を入手してしまえ と、秋月で「NJM3141AD」を買って帰ってきました。
　このオペアンプの出力電流は、Typicalで70mA・・・ということになっていますが、データシート上は5V単電源動作時のシンク電流としての特性グラフがあるだけで、実際の実力があまり解りません。ただ、「高出力」を謳っているわけですから、そこそこ動くんじゃなかろうか・・・ということで購入した次第。

　この実験も、回路はブレッド実験用の簡易なもの（前のレールスプリッタの実験記事と同じ）で済ませています。勿体付けずに結果を発表してしまいましょうかね。



　前回実験したLM358Nのデータに重ねて、他の2つのオペアンプの実測結果をグラフ化しています。マイナス側は同じく開放にしています。

　結果を眺めてみると、NJM4580DDで50mA程度の取り出しは可能なよう。電池式のヘッドホンアンプ程度なら、かなり余裕のあるものが作れそうです。まぁ、オペアンプ1つで構成する小型アンプ程度なら、抵抗分圧で十分かも知れませんが

　一方、NJM3414ADについては、この石がぶっ壊れるかも知れないPD（最大消費電力）である500mW（＠D-Type）まで、特に難なく出力できています（2.5v × 200mA = 500mW）。そこで、マイナス側を51Ωの抵抗で終端して常に50mA流している状態でポイント測定したのが、グラフ上の「▲」のポイントです。特に50mAのポイントについては、両電源として作動しているところをシミュレートしていることになりますが、1時間以上放っておいても発熱等もなく問題なし・・・流石ですね

　今回企画している作りものの消費電流は、机上計算30mAを少し超えるかなぁ・・・といった塩梅。これに対してLM358Nでは余裕がないもの（両電源とした場合には、上記グラフの通りに電流が取れなくなる可能性大）と踏んで追試したわけですが、NJM3414ADで余裕のクリアとなりました。ノイズの影響などは実験できませんが、電流容量的にはかなり余裕のある物に仕上がりそうです。NJM4580DDでもそこそこのものができそうですが、そこは「適材適所」と考えるべきなんでしょう。

　オペアンプを使ったレールスプリッタの実験は、この記事で漸くお開きということにしましょうかね

　今日は休暇を取りました。昨日、「今年度」の決算がほぼ確定した上、「来年度」のセットアップが上手くいく見通しが立ったため、少々我が儘を言った次第。「有給休暇は当然の権利ぢゃ」と声高に言ってのけるような世代ではなくなりましたが、まぁこういう安息日を2，3ヶ月に1回程度は取りたいものです・・・とか何とか言って、大きなコンテストの翌日休暇はほぼ定番となってたりして

　本当は、晴れたらスピーカ作りをしようと思っていて、朝起きたらそれこそピーカンだったんですが、風がかなり強くてベランダ作業・・・というか、窓際での作業はちょっと難しい感じ そこで、気を取り直してプチ実験に進路を定めました。

　先日から、ポータブルな作りものを画策しています。つい数日前に記事にしたのは、オペアンプ用の±両電源を生成するレールスプリッタの実験結果ですが、実はこれに関係ある実験なんですね・・・と言っても、実験同士の関連性は無いんです。
　この作りものには実は「可変クロック」が必要。然程安定していなくてもいいんですが、60-400KHz程度の可変範囲の方形波発振器が欲しいんですね。そして、直ぐに思い浮かんだのが工作の定番「LM555」です。これで、チョイ高めの周波数の発振器が作れれば・・・と思ったら、純正のものではNGで、CMOSタイプの「LMC555」であれば何とか行けそうだということが判りました。これは、以前に別の用途で買っておいたものが手持ちにありますから、早速ブレッドに組んで実験してみました。

　今回採用した回路は、LMC555のデータシートに載っている「デューティー比50%」の発振回路です。切り抜きを貼っておきます。



　Vsに接続されている無刻印の抵抗は、7ピンの「Disch」（Discharge）のオープンドレインを安定させるために10KΩとしました。あとはRcとCの組み合わせで発振させてみて・・・と、適当な組み合わせで発振させてみたんですが、図に書いてある式と実際の発振周波数が大きくズレていることに気づき、さらにオシロで見てみると方形波とは言い難い形をしています これでは使いモンにならん、きちんとデータを取ってみよう・・・と、抵抗とコンデンサの組み合わせリストを作ってデータ取りをしました。早速、結果を。



　流石にクリックして大きくしないと何だかさっぱり判りませんね。このリストでは、計算値との偏差が±10%の組み合わせを緑（±5%は濃い緑）にしてあります。なるほど、計算値を使って実用的に使える周波数範囲は決まっているようですね。左下の濃いピンクの所は、発振周波数がスペックアウトしています・・・念のため。

　一方、オレンジ色に着色した組み合わせは、どう見ても波形が「方形波」の範囲を超えてしまっているものです（主観です・・・念のため）。オシロのイメージでこんな感じ・・・。



　まぁ、あまり条件の厳しくないクロックなどで使うのであればこの程度でもいいかとも思いますが、総じて470Ω以下の抵抗を使った場合に顕在化していることが上の表から判ります。また、コンデンサの値も「頃合い」があり、小さ過ぎても大き過ぎてもNGと言えそうです。

　この実験結果から、今回必要な発振周波数範囲である60-400KHzを得ようとする場合には、220pFと数KΩ～数十KΩ程度の組み合わせ・・・可変するためには数十KΩのボリュームが必要ということが判りました。これで、自信を持って製作に取りかかれそうです ただ、注文したICが到着するのはまだまだ先のよう・・・これまた、備忘録になってしまいました

追記　2015.03.25

　使用した抵抗は普通のカーボン抵抗（1/4W）ですが、コンデンサは手持ちの関係で0.47uF以上は無極性のケミコン、0.1uF以下は2200pFを除いて積層セラミック、2200pFはフィルムです。1uFでは、普通の（有極性）ケミコンを使ってみましたが、誤差が大きかったため、他の容量を含めて測定を止めました。ただ、このケミコンはかなりの年代物なんで、新しいものなら大丈夫かも・・・追試はしませんよ。

　正直に白状するともう少し簡単に仕上がるものと高を括っていたため、実はちょっと作業が億劫になりかけていました。途中の「インフル＋咳」による長期（でもないか・・・）の離脱、天候不良による作業不可もあって、手を染め始めてから早くも2ヶ月近く経ちましたが、漸くこの土日は奮起・・・結構、進捗したと言っていいでしょう。

　今日は朝から晴れ間が多く、格好の洗濯日和ということで午前中は「ベランダ封鎖」・・・別のことをしてジリジリしていましたが、昼飯を終えてから昨日ポアーステインで着色した箱をベランダに持ち出しました。
　日光の下で見ると改めて塗りムラやボンド痕が結構目立つことが判り、早速#240の粗めの紙ヤスリでヤスリ掛けしてステインを再度塗りました。2度塗りするとMDF材とステインが随分と馴染んできて、「おお、結構イケてるジャン」とルンルン気分になり、3度塗りするかどうか悩みつつあちこち眺め回していると、側面の一カ所にそれまで気づかなかった「大きめの木の繊維」（MDF材には、時として紐状の木の繊維が紛れ込んでいます）を見つけ、ここをヤスリ掛け・・・すると、まだ完全に乾いていなかったため表面がザラザラになってしまい、おまけにステインの着色した部分がはがれてしまいました 根気よくこの部分を補修し、さらにもう数度、補修した部分を中心にステインの塗り込みを行いました。

　ここで完全乾燥を狙って一服し、15時過ぎからサンディングシーラーで中塗り開始 1度目はきちんと時間を計って乾かし、#240でヤスリ掛け・・・すると、ステインのノリが悪かった部分と思しきところが剥げてしまい、MDF材の地の色が出てきてしまいました。しかし、ここは慌てずステインを塗布して擦り込み、色味が　他の部分と同じになったところを見計らって再度サンディングシーラーを塗りました。



　今日の「乾燥台」は洗濯機・・・既に今日の役割を終えていますから、丁度いい塩梅 上のスナップでもかなり艶やかなことは判って頂けそうですが、サンディングシーラーの2度塗り時点でどんな感じなのか、ひょっとしたらまた木工＆塗装をするかも知れませんから、後学のためにアップでスナップショット



　反射しているラッカー缶の像は、刷毛で引いた感じにナミナミに歪んでボンヤリとしていますが、この状態で「ニス塗って終～わり」というのもいいかも知れませんね

　この後、さらに「サンディング⇒シーラー塗布」を2回繰り返したら外は真っ暗・・・そのまま2時間ほど放置して、さっき室内に持ち込みました。雨が降らず、かつ作業慣れしていたら、「1日仕事」の範疇で着色から中塗りまでは終えられそうですね。
　この後は、最後に塗ったシーラーを#320辺りでヤスリ掛けした後、着色ニス（水性）で仕上げていきます。今週のウィークデーに時間が取れなければ、やはり勝負は週末・・・またしても敵は「天気」になりそうです。

　昨晩の天気予報で期待していなかった天候・・・朝起きたら予報通りの曇天 今にも雨が降り出しそうな様子にちょっと躊躇しつつも、午前中にとりあえず箱の中塗り（反り止めにサンディングシーラーをべた塗り）をして、ある程度乾いたところで一旦家の中に入れ、「最悪、今日はここまでよのぉ・・・」と別のことをしていたら午後から薄日が差してきました。そこで、下塗りを始めることにしました。

　既に用意しているポアーステインを塗るべく古着のシャツをベリベリと引き裂いて「てるてる坊主」（＝タンポン）を作り、スピーカボックスを持っていざベランダへ。水性のステインを少し薄めて恐る恐る塗りつけてみると、薄くて黒い塗面が現れます。一度塗りの状態では「タダの小汚い板」になってしまいちょっとビビってしまいましたが、少し乾いたところで2度３度塗り重ねると「そこそこ黒い板」に変身しいてきました



　まぁ、とにかくMDF材は「吸い込み王」よろしく、水性のポアーステインを存分に吸い込みます しかし、これが「塗り重ねて、好みの色合いまで濃くしていける」という良い面として現れるような気がします。初めの内は「なぞった痕」がはっきり判りますが、徐々にこうした痕跡も無くなっていきます。勿論、木目のある板材の場合はまた違った味わいが出るんでしょうねぇ・・・。

　まずまずの仕上がり・・・と言いたいところですが、サンディングしたはずのボンドの残留部分などは、上手く着色せずにハッキリと「ここ、ボンドいっちゃってますぅ・・・」の如くなっています この部分を再度サンディングして塗布修正していく作業は、乾き待ちの間に陽が暮れてしまったため明日にすることにしました。ボンドの痕の補修などを済ませたら、「サンディングシーラー中塗り⇒ニス塗り」に進んでいよいよ仕上げになるんですが、ここからは慌てず丁寧に進めたいと思っています。明日の方がもう少し良さげな天気のようですから、何とか中塗りまで持って行きたいなぁ・・・。

　未体験の塗装作業を残す外付けスピーカの製作は置いといて（えっ）、思うところがあり・・・いきなり「どよよんプチ実験～」を敢行。

　ちょっとポータブルなオーディオ物を考えているんですが、±両電源を作り出す「レールスプリッタ」について、手持ちのオペアンプでどの程度の電流が取り出せるか実験してみました。回路は至極簡単



　実際の組み込みの際には、もう少し大きめの電解コンを使ったり、過電流防止用にオペアンプの出力と仮想GNDの間に抵抗を入れたりしますが、今回はブレッドボード上の実験・・・この抵抗を省いて+2.5Vと仮想GNDの間にボリュームを接続して電流を流し、その際のボリュームに加わる電圧降下の具合を測定しました。



　グラフは実に詰まらん感じになりましたが、LM358を使用して35mA程度までなら実用できそうな雰囲気です。30-35mAの起伏は、グラフを「散布図」で作った上で正規化で線を引かせているためですが、まぁ雰囲気は出ていますね。この回路実験は、ネット上に様々な形で情報提供されていますが、概ね同様の結果が得られたようです。

　さぁ、ここから手持ちのオペアンプを順に換装して「最大電流大賞は誰だ」という格好で測定してみたんですが、結局手持ちの中ではLM358が一等賞・・・その上、企画中のオーディオ物にはもう少し電流が必要そう まとめるまでもないようです。

　ただ抵抗で単純に分圧したものとは異なり、使用するオペアンプが無理なく出力できる範囲ではかなり安定していそうな雰囲気・・・入力側の電圧変動に対する挙動やノイズの混入など、他にもチェックポイントはありますが、まずまず使えそうな手応えです。出力電流の大きいタイプのオペアンプ（秋月に売っているNJM3414/4556など）なら、そこそこ使い回しの利く「定番仮想GND」になるかな

　今日は忙しい中のちょっとしたエア・ポケットのような一日で、早々と帰宅しました。やれ、お付き合いやら接待やらで疲れた肝臓を癒やそう・・・と思っても「家飲み」はやはりイイもんで、結局軽めに一杯のんじゃった

　一旦落ち着けた外付けスピーカのフィルタですが、オーディオ向きのコイルを使うとどんな塩梅になるんだろう・・・と思い、中古のネットワークコイルを入手しました。太陽誘電の「どでかい黒コイル」なんて比較にならないほどの立派なコイルです。早速、CW受信用の定数でブレッドボードにフィルタをサクッと組んでみました。



　コイルはボビン状のコアにウレタン線っぽいものが巻かれた立派なもので、結構重量感があります。2mHでこの大きさですから、想像するにコアの透磁率はそんなに高く無さそう。まぁ、形や重さはどうでもいいんですが、何となく信頼できそうな感じ・・・早速、測定してみましょう



　かなり綺麗な特性です。太陽誘電コイルのものでは、コイルの減衰で特性がなまってしまっていますが、このコイルでは設計値に近い形に近づきました。無論、試聴しても妙な共振音もしませんから、始めからこうして「低周波用のコイル選定」をきちんとすればよかったわけですね・・・。

　しかし逆に考えると、1mHまでのインダクタンスであれば、太陽誘電のコイルも十分に使えるということも言えると思いますから、「ちょっとした受信補助のフィルタには、価格の安い太陽誘電コイルを」・・・何やら宣伝みたいになってしまいましたが、今回の一連のヘッポコ実験にも少しは意味があったかも知れません

　DXを追いかけるOM諸氏には、タイトルで「不謹慎だぞ」と叱られそうですが、ちょっと見ない値のKp値・・・数日前の太陽フレアは、ほぼ地球方向の正面で吹き出しただけはあったなぁと惚けつつ、老後の楽しみに（）証拠となる情報を貼っておきます。



　これが参加中のコンテストの時間内だったら、それこそシャックをひっくり返したりアンテナを引きちぎったり・・・はしませんが、かなりショックだろうなぁと思います。今回の出来事は「傍観者然」としていますがね

　それにしても、凄い状況ですね。QRP運用では、前日に当たる16日のようなKp=2,3が並んでいるだけでも大ピンチですから、かなりの数の「HFフリーク」が影響を受けたんじゃないかな 報道では衛星や送電システムの大規模な影響は無かったようですが、最近大人しい太陽・・・やってくれますね

　昨日の半日と今日の半日をかけて、外付けスピーカのフィルタの定数をまとめました。

　今回は秋月で売っている太陽誘電コイル（LHL13NBxxx）を組み合わせて使ってできる範囲で・・・という流れになり、そこそこチープにできること（＝仮に失敗しても、あまり凹まなくて済むこと）に加え、強力な助っ人であるAPB-3により「耳で聞いただけでない調整」ができる強みがありますが、やはり「オーディオ用でないコイル」「最適値まで追い込めない飛び飛びな容量・インダクタンス値」など、悩み所が無いわけじゃありません。とは言え、最後は「」ですがね

　今日は、外付けスピーカのユルユル工作の終盤・・・ということで、回路図と特性を列挙しておきたいと思います。まずは回路図から・・・。



　済みません・・・初登場で「改二」になっていますが、自分としてはVer3に当たるんで 全てのコイルは前述した通り太陽誘電のLHL13NBシリーズの組み合わせです。若干減衰が気になりますが、リグのボリュームで補える範囲です。コンデンサは、これも秋月で手に入るニチコンのMUSE・ESシリーズです。
　入力は当初2つで考えましたが、メイン・サブのリグとは別にもう一つ「自由入力」を用意しておくことにし、ちょっと特殊なトグルスイッチ「ON-ON-ON」のものを購入しました。

　ハイ・ローそれぞれ3つずつのフィルタの組み合わせになりますが、個々のフィルタ特性は以下のような感じです（以下、0dBは負荷用の8オーム抵抗のみを接続して正規化しています）。



　HPF側の特性（青い線の群）はかなり素直に出ていてイイ感じなんですが、LPF側の特性（赤い線の群）は平坦域内の減衰があります。試しにフェライトトロイダルコアで作ったもので測定すると、この減衰は綺麗に平坦化するんですが、例の歪み音が付いて回りますからこれで我慢するしかありません。ただ、フィルタの片の直前における減衰量は一番大きなもの（1.3KHz辺りで落ちていくもの）でも3,4dB程度ですから、そんなに目くじらを立てることもないでしょう。

　さて、これらフィルタはハイ・ロー（或いはスルー）を組み合わせて使います。混信やノイズの状況によって切り替えるわけですが、何となく狙っている3つのモード・・・SSBワイド（これは、混信っぽい短波放送の聴取やノイズっぽい弱いAM放送の受信にも使えます。本当はワイド受信はフィルタ・スルー時・・・便宜上の命名です）、SSBナロー、CWで使うパターンがどんな塩梅かを以下に列挙（それぞれ、青い線の特性がフィルタを組み合わせた場合のものです）。

　SSBワイド受信


　SSBナロー受信


　CW受信


　肝心のスピーカボックスがまだ未塗装のため「蓋が開く状態」ですが、個々の試聴感としてはまずまず思った感じ・・・合計しても数百円の部品でこしらえたものとしては、純正のちょっとお高い外付けスピーカにも負けない上々の機能具備ができそうです。

　このデータ取りの序でに、コンテストで大活躍中の（）「謎の小箱」の周波数特性を測ってみました。



　ヘッドホンのインピーダンスは8Ωより高い場合が多く、測定値としての信憑性はどうなの・・・という部分はあるものの、測定器なしで作った割にセンタが800Hz付近に来ていてビックリ 上の方が甘そうですが、これでも目立った混信・ノイズを激減させ、無くてはならない武器なんですよね・・・。実はこのフィルタも太陽誘電のちっこいコイル（LHL10NBシリーズ）で作っています

　とりあえずこれでフィルタ設計については終わりに・・・と思っていますが、もう少し良さげなコイルが手には入ったら換装しようかな

　悩まされた歪みをなんとか軽減しようと思いましたが、流石にフェライトのトロイド・・・FT云々でフィルタを作ることは諦め、太陽誘電の「デカコイル」で片付けることにしました。幸い、目立った歪みは生じませんので、作成中の外付けスピーカ用のフィルタもこれで片付いていくでしょう

　LPFはこれまでのヘッポコ実験が「味見」になったんで、今日はHPFの特性を確認しておくことにしました。回路・・・っていうほどのものではないですが、ひとまずアップ。



　済みません・・・ちょっとデカかったですね 何の変哲も無いLCフィルタです。これをブレッドに組んで・・・。



　コイルは1mH以上の同シリーズのものが秋月に売っていないため、1mHを3つ、直列に接続しています。
　負荷抵抗はこれまで10Ωの抵抗で代用していましたが、8.1Ωの抵抗を2本買ってきました。この実験にしか使いそうもありませんが、今回のフィルタでは、8Ωと10Ωで特性差が結構出てしまうんで・・・。無論、スピーカのインピーダンスは周波数によって変化しますから、「代表値」としての8Ω負荷です。



　今日のプチ実験では、Lを3mHに固定してCを振ってみました。CWのフィルタとして800Hzの下側が切れるように考えると、22μFの時の特性で十分なようです。一方、SSB聴取時の「ローカット」としては実際のSSBの信号で吟味。すると、100μFではちょっと足りない感じ⇒47μFではちょっと効き過ぎな感じですが、フィルタを入れたいシチュエーションではこれくらいの効き具合が良さそうです。

　データもしっかり採れましたんで、今日の実験で得られた値（Lは3mH、Cは22μFと47μFを切り替える）を、外付けスピーカ内蔵フィルタとしては「採用」にしたいと思います。

　隔月開催の大嫌いな会議が早めに終わりました。「久しぶりに家族で外食」と早々と予定を決めてメール配信した後は、「歪んじゃうフィルタ」のことで頭が一杯の状態で電車に揺られていたところ、ちょっと間違いに気づきました。

　まず始めに、この歪みはコイルのQに関係がありそうと当たりをつけ、だったら「Qが下がる方向に調整すればよい」ということで整理していますから、あるLC値の組み合わせで歪んだら「Lを大きくしていけばよい」と考えていました。この根拠は、並列共振回路のQは「Lに反比例」の関係にあることを、LC回路の全てにおいて当て嵌まるものと鵜呑みにしていたからです。そして、この間違い記憶を決定づけちゃったのが元のスピーカの歪みを解決したときの記事です。

　この間違いにどうやって気づいたかというと、LCRのフィルタを計算してくれるサイトであれこれ試算している際、Q値が予想と逆に動くことで気づいた次第・・・。外食から帰って直ぐにトラ技スペシャルのNo.114を見返すと、以下のような図がありました。



　なるほど、QはLに比例して大きくなるのね・・・納得です。

　・・・ということで、もう一つはコイルのQ値測定。

　FT82-77に巻いたものはコイル自体のQが高そうで、これで発振に近い状況になるんじゃないかという邪推を確信にすべく、コイル単体のQを測ってみました。



　真ん中のどでかいコイルは「LHL13NBｘｘｘ」の型番で秋月に売っているものです。黒いちびコイルが本当に小さく見えますね こいつと、その右側のFT82-77を使ったコイルのQを比較してみました。まずは、黒いどでかいコイルから。



　上の数値が実測したQ値です。測定周波数は1KHzですから、フィルタとして使う周波数付近で測っていることになります。さぁ、もう一方のFT82-77コイルはというと・・・



　なるほど、結構違いますね。この測定周波数に対するQ値は、それぞれ以下のような感じです。

測定周波数	黒コイル	FTコイル
120Hz	0.80	6.49
1KHz	6.35	21.0
10KHz	37.6	33.7
100KHz	71.2	50.2

※関東なんで100Hzは未測定

　可聴周波数の上限は20KHz 程度までと言われていますが、ひとまず「10KHz」とすると、その辺りのQ値はあまり変わりません。ところが、逆に低い方のQ値は歴然の差・・・やはりQ値が高いと歪みを生じるということなんでしょうか
　どうも納得がいかないまま、ネットから情報を引っ張り出そうとサーフィン。すると、やはり鉄芯コイルは歪みを生じる要素を持っていて、特にトロイドの形状のもの（閉磁路鉄芯）は不利なよう・・・とまぁ、きちんと理屈にならないところまでで検索を打ち切りました。正に「どよよん」としてるでしょ ちょっとキーワードチックにまとめると、どうやら鉄芯の宿命であるヒステリシス損で直線性が失われて歪む・・・う～ん、書いていてもちっとも納得はできないんですが、少なくともQとは無縁のようですね。やれやれ、随分リキの入った徒労でしたが、低い周波数におけるコイルの挙動が垣間見られてまずまず満足・・・と負け惜しみ

　データを取り終わってから黒いどでかいコイルを軽く味見をしたら、やはり歪みは起こらない様子・・・理屈はともかく、外付けスピーカのフィルタとしてはこれでいきたいと思います。ってか、早く完成させないと