オーディオ分野に手を出します。
経緯
電子工作の一大分野「オーディオ」。
深い技術が渦巻いているようですがネットで調べてもよく分かりません。
いつまでも埒が明かないのでとりあえず買って弄って音を出してみました。
購入品
１．ステレオD級アンプモジュールキット(PAM8403)
秋月電子通商にて購入しました。
Diodes Incorporated社製 D級オーディオアンプIC「PAM8403」を使用するモジュールキットです。(Diodes Incorporated社のPAM8403のページ)
キットの内容物はプリント板とユーザが実装する付属部品(はんだ付け。挿入部品のみ)、それと紙面が1枚です。
紙面の表裏には仕様、内容物、回路図、パーツリストから、組み立て、配線方法等についてが記載されております。
後で知ったのですが、この「PAM8403」は、これを実装したアンプモジュールがAmazon等で極めて安価で販売されており、「激安アンプ」としてネットで知名度が高いようです。
↓↓↓いわゆる「激安アンプ」の一例
今回購入したのは、この「激安アンプ」よりは値段の高いモジュールキットです。
ただ、上記の「激安アンプ」には含まれないスイッチ付きボリューム、ステレオジャック、ターミナルブロック、DCジャックなどが含まれており、後々追加する手間を考えれば利点があります(その手間こそが学習の上では大切なのかもしれませんが)。
２．スピーカー
これも秋月電子通商にて購入しました。
ステレオアンプ左右に繋ぐため、同じものを2個購入しました。
裏面に「F00805H0」、「8Ω」、「8W」と印字されており、この型式通りであればこれは北日本音響製のツイーター(高音用スピーカー)です。
(F00805H0のページ)
ツイストされた黄色と白の配線に極性は明記されておりません。
直流電圧に繋げてコーンが膨らむ、凹むで黄色を正極、白を負極と判断しました。
３．3.5mmステレオミニプラグオーディオケーブル
これも秋月電子通商にて購入しました。
音源のパソコンとアンプを接続するケーブルです。
両端にはφ3.5mmの3極フォーンプラグがついております。
一本一本ビニル線で接続するなどしてみた方が理解も深まりそうな気もしたのですが、普段使いのパソコンにうかつなことをして壊すわけにはいきません。安全重視です。
４．DC5V ACアダプター
手持ちのものを引っ張り出しました。よく見ればこれも秋月電子通商です。
アンプの5V電源です。
アンプにDCジャックが付いているでそのまま挿し込めます。
はんだ付け
組立・動作
スピーカーの線を切って被覆を剥がします。
せっかくコネクタが付いていたのですが、このままではアンプのターミナルブロックに繋ぐことができませんので切り落としました。
後はそれぞれをアンプに繋ぐだけです。
ACアダプターを家庭用コンセントに挿し、オーディオケーブルの反対側をパソコンのイヤホン端子に挿し込んで音楽再生。それだけでスピーカーから音楽が再生されました。
もう少し見ていきましょう。
アンプの入出力波形をオシロスコープで確認します。
D級アンプということは、変調はPWM(Pulse Width Modulation)でしょうか。
それならアナログ信号入力の電圧レベルを、連続した矩形波のパルス幅に変えて出力しているはず。
他にもΔΣ変調(矩形波のパルス幅は一定だけれども、その密度を変化させる方式)などもあるようですが。
フリーウェアの信号発生ソフト(「WaveGene」公開停止済)をインストール。
1kHzの正弦波を発生させてアンプに入力します。
はい。恐らくこれが1kHz正弦波を矩形波の連続として変調した形なのでしょう。
10～11Vppくらいの矩形波が、おおよそ1kHzの粗密を繰り返していることが分かります。
出力波形を拡大してみると、一つ一つの矩形波を見ることができます。
めまぐるしく変化するので、瞬間的な波形を取り出してその度毎に異なる波形を見ることになりますが。
なお、入力と出力を同時に見れば関係性が分かりやすいのでしょうが止めました。
アンプの入力と出力がプローブのGNDリード間を通じてオシロスコープ内部で短絡することについて安全性に確信を持てませんので。
アンプのボリュームを最大にしました。
電圧レベルは10～11Vppのままですが、矩形波一つ一つの幅が大きくなった様子です(矩形波一つ一つにフォーカスすると安定した波形が見えないのがもどかしくありますが)。
所感
今回、D級アンプをとりあえず動かしてスピーカーの出力を確認しました。
ほぼ出来合いのキットを動かしただけであまり学習成果はありませんが、引き続きあれこれ弄って学んでいきます。
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