お気楽オーディオキット資料館 3475048

お気楽でないPA(SMD版)

1：風 : 2023/06/07 (Wed) 21:10:00: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_410600/410522/full/410522_1686139800.jpg 表記の件、もしお分かりになる方がおられましたらお知恵をお貸しいただきたく。

ほぼ部品表例に記載されている部品を実装して電源(±18V程度、非安定化電源)にてテストを行なったところ、2枚とも0.6Vほどのオフセットが出てしまうため、Q1-Q12の故障を疑い、電源を切った後に各トランジスタのエミッタ(コレクタ)－ベース間の電圧を計測したところ、下記のトランジスタが異常値でした。(それ以外は0.6-0.7Vで正常値と思われました)

Q1(2SA1162(GR)) E-B 0.190V
Q5(2SC2712(GR)) B-E 0.190V
Q9(2SA1162(GR)) E-B 0.540V
Q12(2SC2712(GR)) B-E 0.551V

異常値を示した部品を外し、異常値のないことを確認した新品を実装して計測すると、同じような異常値が同じ場所で発生します。結局、これを3回繰り返しましたが、状況はまったく変わりませんでした。

これがオフセットの原因なのかも分からないのですが、そもそもなぜこのようなことが繰り返し発生するか皆目見当がつきません。回路上、異常値を示すトランジスタが対称的な位置関係にあるコンプリなので自明のことなのかもしれませんが...

素人質問で申し訳ありませんが、よろしくお願いします。
2：風 : 2023/06/08 (Thu) 05:23:03: 追加です。Q1-17すべてのトランジスタを外してQ1のみを実装し計測しても、E-B間は0.2V弱の異常値になります。Q1だけ実装しても異常値になることに困惑しています。ご教示いただければ幸いです。
3：ヒロ : 2023/06/08 (Thu) 21:19:26: 電源を切って実装中での測定のようですが、どうやって測定されていますか？電源入り状態ならわかるのですが・・・。
4：風 : 2023/06/09 (Fri) 11:28:19: https://bbs6.fc2.com//bbs/img/_410600/410522/full/410522_1686277699.jpg ヒロさん、
今日は休暇でしたので朝から異常値を示す理由を考えていたのですが、テスターをE-B間にあてるとE(Q1)－R4－B(Q1)にも電流が流れて正しい数字にならないのではと思いつきR4を外して計測したところ、問題のない値が計測できました。お騒がせをして申し訳ありません。

結局、オフセットの発生原因は分からずじまいですが、すべてのトランジスタを外していますので、再度丁寧に実装してみます。

ヒロさん、Q1-Q12のSMD TRは選別する必要があるのでしょうか？
5：ヒロ : 2023/06/09 (Fri) 14:28:37: ＞Q1-Q12のSMD TRは選別する必要があるのでしょうか？

選別するに越したことはないですが、しなくても大丈夫でしょう（私自身、選別はしていません）。オフセットがでるとのことですが、調整しきれないという意味でしょうか？
6：風 : 2023/06/09 (Fri) 15:47:23: お手数をおかけしています。朝からこれにかかりきりです。こういうのは楽しい苦しいですね。

再度すべて実装したものの、オフセットがかなり出てしまいます。オフセット調整にかかる抵抗R11について推奨値180Ω+VR2(100Ω)では-700mVほど出てしまいます。乱暴ですがR11の抵抗を500Ω+VR2(100Ω)をいっぱいに回してようやく-34.0mV～-39.0mV程度をふらふらするところまではいくのを確認したところです。

なお、
①エミッタ抵抗は0.22Ω→1Ωに変更したうえでバイアスを50mA
②ゲインを4倍に設定(R24を600Ω、R25を200Ω)
③ドライブ段は、TO-220のTTC004BとTTA004Bに変更
④HPAとして使う前提でコイルと酸化金属皮膜抵抗は実装せずに、出力には25Ωの抵抗を実装
していますが、30分程度電源投入したままでもMOSFET含め大きく発熱しているところはありません。また、試しにヘッドホン(インピーダンス300Ω)で聞いてみても普通に鳴っているように聞こえます。

R11の抵抗値をここまで上げて(180→500Ω)しまってもいいのでしょうか。また、電圧増幅段も含めて非安定化電源でテストしているのでオフセットが5mV程度揺れるのは仕方ないのでしょうか。
7：ヒロ : 2023/06/09 (Fri) 18:55:29: ＞R11の抵抗値をここまで上げて(180→500Ω)しまってもいいのでしょうか。
どこかに原因はあるでしょうが、大丈夫でしょう。

＞オフセットが5mV程度揺れるのは仕方ないのでしょうか。
そのくらいなら優秀です。
8：風 : 2023/06/09 (Fri) 19:42:33: オフセットが推奨値で調整しきれない点、気持ち悪いところは残るので、いろいろ考えたいと思います。もう1セット作ってみようかなとも思います。

ご助言、ありがとうございました。
9：風 : 2023/06/10 (Sat) 11:43:02: ヒロさん、蛇足ですがその後のご報告と追加の質問をお願いします。

R11の推奨抵抗値で調整が効かないことはやはり気持ち悪く、再度Q1-12のトランジスタをすべて外しやり直してみることにして、せっかくだからと2SA1162/2SC2712よりローノイズの2SA1312/2SC3324に変更してみました。すると、R11の推奨値で(やや範囲がドリフトするものの)オフセットが5～-5mVの中で4mV変動する程度に調整が可能になりました。今までのはんだ付けが悪かったのか、部品を変更したのが功を奏したのか、理由がよく分からないのですが問題は収まったようなのでよしとしようと思います。

追加で質問をお願いできますでしょうか。現在±18Vの供給でゲインは4倍としていますが、インピーダンス300Ωのヘッドホンでさえやや大きい音で鳴ります。ゲインを下げることを考えましたが、発振するリスクはありますでしょうか。それよりも電圧を下げた方がいいでしょうか。
たびたびで申し訳ありませんが、よろしくお願いいたします。
10：ヒロ : 2023/06/10 (Sat) 17:32:23: 電源電圧を下げても効果はありません。
ゲインを下げると発振の危険性は高くなりますが、試行してからの判断でもいいでしょう。
私なら、単純に入力電圧を減衰（分圧等）させるか、出力に抵抗をシリーズに挿入しますね。
11：風 : 2023/06/10 (Sat) 18:40:06: >電源電圧を下げても効果はありません
そうでした…。お恥ずかしい。勉強します。

>単純に入力電圧を減衰（分圧等）させるか、出力に抵抗をシリーズに挿入しますね
分かりました。上流からの入力電圧を減衰しようと思います。

重ね重ね、ありがとうございました。
12：ks : 2023/06/13 (Tue) 00:46:49: 解決済みのようですが、
D1とD2のLEDにVfが2.2v程度のものを使い(1.8Vのものを避ける）同時にR14を24-27Kあたりの抵抗値に替える
というのも良いかもしれません。
13：風 : 2023/06/13 (Tue) 22:43:31: ksさん、

>D1とD2のLEDにVfが2.2v程度のものを使い(1.8Vのものを避ける）同時にR14を24-27Kあたりの抵抗値に替える

この目的は、電圧増幅を抑えることにあるのでしょうか。お恥ずかしながらアンプ回路のことが分かっているとはいえず、どう考えてよいか分かりませんでした。Vfがより高いダイオードを使用するすることで電圧増幅を抑える、ということでしょうか(ダイオードによる電圧降下に合わせてR14の抵抗値を下げる)。
ご教示いただけると大変ありがたいです。
14：ks : 2023/06/13 (Tue) 23:15:36: Vfの高いLEDを使う目的はQ9&Q10、Q11&Q12の動作に余裕を持たせるため
R14の抵抗値を下げるのはLED D1,D2に流す電流を増やしてLEDのVf特性を安定化させるためです

いずれも最初にお困りであった出力DCが調整できないという点に関してです。
15：風 : 2023/06/14 (Wed) 22:36:51: ksさん、ご教示くださりありがとうございます。今回は、Q1-12を2SA1162/2SC2712→2SA1312/2SC3324に全交換することで解決してしまったため、試すことができませんでしたが、DCオフセットの解決を図るための方法として

>Vfの高いLEDを使う目的はQ9&Q10、Q11&Q12の動作に余裕を持たせるため
>R14の抵抗値を下げるのはLED D1,D2に流す電流を増やしてLEDのVf特性を安定化させるためです

これは大変勉強になります。アンプ回路をきちんとおさえていないことから自身で解決に至れなかった反省があるので、トランジスタ回路の基本的なことから習得しようと思っています。
ありがとうございます。
16：ks : 2023/06/15 (Thu) 14:36:03: >2SA1162/2SC2712→2SA1312/2SC3324に全交換することで解決

何故解決できたのか、このあたりにも勉強のネタがありますね。
17：風 : 2023/06/15 (Thu) 22:36:16: はい。ヒロさんが2SA1162/2SC2712(GR)で選別せずに基板の正常動作確認ができた一方、同じ部品で2回全て実装しなおしても正常に動かず2SA1312/2SC3324(GR,選別なし)では問題なく動いたことに仮説が建てられるようになれば、アンプ回路の理解が進みそうです。基板に実装した部品全体も合わせて考えてみます。
ありがとうございます。
18：ks : 2023/06/15 (Thu) 22:56:10: ヒントはVbeです
19：風 : 2023/06/16 (Fri) 21:29:33: ありがとうございます。