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アナログ

2018年6月17日 (日)

中華アナログ電源の故障のはなし

ちょっと前から、中国製の安いアナログ電源(シリーズレギュレター使用のドロップタイプの電源)がノイズが多くなっていた。

 どうせ一度スイッチングレギュレタータイプでドロップさせて、その後シリーズレギュレターで落としているかして、そのシリーズレギュレター部のコンデンサでも壊れたのか?と思い、ノイズとしては 24V時に 100mV ぐらいなので、いつか修理しようと思っていたのだが、今回思い切って開けてみた。
結構な大きさのトロイダルトランス
が使ってあって、ちょっとびっくり。放熱板には2SDタイプのパワートランジスタが2個配置され、結構大きなファンが付いている。普段はファンの音が聞こえなかったので、これは熱くなったときに回るように近くにサーモスイッチが付いていた。
トランジスタのエミッターは出力のよう
でノイズがちょっと乗っている。コレクターはとオシロで見てみると、激しい交流波形?
「これはすごい発振か!」と思って、エミッター<->ベース間に1uF のセラミックコンデンサーを付けてみたが、収まらない。まるで変化無し。
しかたが無いので、基板の裏側を見ようとケースを分解して回路をチェック。すると,,,,どうやら整流回路のダイオード出口がそのまま先ほどのコレクターに繋がっている。????
なんとAC(正確には両波整流の脈流)をそのままシリーズレギュレターで安定化しようと頑張っていたのでした。以下が原因。
Img_2159
このコンデンサー外して見たら、プラス側のリードが中から外れていました。全くコンデンサーの役割をしていなかったのです。
4700uF /63V なので、ちょっと手持ちがなかったので、とりあえず 470uF/200Vと680uF/200Vを基盤上側と裏に分けて入れたのですが、ちゃんと例の脈流(ノコギリ型のリップルがのるやつ)は出ていますが、出力は 10mV以下で正常動作しています。
まだ買って2年ぐらいしか経ってないのに、コンデンサーは鬼門です。


2018年5月28日 (月)

TC-K88ソニーカセットデッキ修理のはなし

ちょっと前のナカミチ600 に続いて、SONY のカセットデッキ TC-K88 を入手・修理したのでその顛末を書いてみる。

 そもそも TC-K88 というカセットデッキは、厚さが7cm ぐらいしかなく、もちろんカセットテープが正面に見えるようには置けない。リニアスケーティングメカニズムと言って、ボタンを押すとテープメカがするするとせり出してくる。その部分にカセットを水平にセットするので、ある意味、キャプスタン用モーターやフライホイールの安定には都合が良い。
 このデッキが出た当時の値段で ¥178,000 とかで、私が苦労してバイトして買った ナカミチ550 よりも5万円以上高い高見の花のデッキだった。もちろんナカミチ 700 や 1000は高すぎて考えもしなかったのだが、このデッキのメカニズムにあこがれ、一度は触ってみたかったのである。
Img_2146
 届いたときの状態は、電源は入って、メーターのバックライトは付くのだが、ボタンを押してもメカは出てこないし、プレイボタンを押してもカチッと音がするだけで、再生している様子がない。ネットで症状を検索すると、ヘッド周辺を動かすメカのグリスが固着するトラブルのようだ。
●まずはリニアスケーティングメカの修理
 メカが出てこないのは又、別の問題で、ケースを開けると、モーターは回っているが、動こうとしない。固定のネジを外して、メカをフリーにして、引き出してみるとモーターが現れ、プーリに付いているゴムベルトが、変形して動いてない。とりあえず、手持ちのベルトを掛けてみて、動くようになった。(後で探すと、水道用のパッキンの 40mmのやつがピッタリでした)
メカの固着を直す
 メカを分解して CRCやシンナーで清掃して動かすとスムーズにプランジャからの動作が伝わるようになった。他のHP記事にもあったが、メカの裏側蓋を外すときはネジロックの付いてないワッシャ付きのようなビス3本で外れた。ネジロックが付いているのは基本的に触ってはいけない。プランジャの間隔設定がけっこうシビアだった。
 分解して感心したのが、メカと本体をケーブルでつないであり、メカが前後に動くので、ケーブルも動くのだが、裏面を開けるとそのケーブルがプラスチックのカバーで動きを守られているのが判る。信号系も電源系も制御系も一度このケーブルの場所に集めルので、結構の配線量になっている。
まだちょっとおかしい
 そうこうするうちに、動くようになって再生も出来るようになったのだが、ストップボタンを押しても、時々またプレイが始まってしまう。どうもリモコン用のコンパレーターの電圧が不安定で放っておくと自然にプレイだと思ってしまうようだ。このポイントを他の信号と接続して電圧を上げてやると収まったので、とりあえずそのままにして、今度は録音動作をしてみた。
 それでも時々RECがポーズになったりしたので、どうも、このリモコンICが壊れているのではと思いながら、再生をしながらエージングしていると、なんか焦げ臭い。メカの近くの基板がちょっと暖かいようで、そうこうしているうちに、メカを取り出すボタンの反応も悪くなり、出したメカが戻らなくなった。
●万事急須か?
 ちょっとここまで来るとお手上げなので、ネットで回路図かサービスマニュアルがないか検索すると、会員登録をすればサービスマニュアルをダウンロード出来るサイトを見つけて、このデッキの回路図・基板図を入手した。電源の各電圧も記入してあるので、測ってみるといろんな場所が電圧が低い。トランジスタも1個 B-Eがショートしているようだが、電圧が低い原因は別の処にあった。なんとツェナーダイオードがショートしていた。コンデンサーがショートとしているのは結構あったが、これは初! 6Vのツェナーがなかったので、5Vにダイオードを足して 何とか近い値にして復帰。
 もうちょっと問題は出てきそうですが、ここらで一段落。メタルテープに録再して見たら、結構な音がするではありませんか!昔は 15kHz じゃ高域は狭いよね 18kHzは必要!と思っていたのですが、2ヘッドのこのデッキ。今の私にはちょうど良い音に聞こえます。高域も十分.それどころか、中域のボーカルの出方なんか、CDより温かい感じで、けっこう気に入ってます。
自分で修理したから、ひいき目かな?

2017年10月 4日 (水)

故障の原因はやっぱりコンデンサー

 2005年製の WiFiアクセスポイントの AirMacExpress が突然グリーンランプを点滅させて、故障モードの入った。この点滅は短い点滅で、比較的ゆっくりの点滅やオレンジの点滅は LANのアクセスを確立中などで、待っていればグリーンランプが付くので、待っていれば良いのだが、今回の早い点滅はいつまでたっても止まらない。

 そもそも WiFIからも見えないし、設定しようがないので ネットで探すとこのような短い点滅は「故障モード」だそうで、修理しないと直らないそうだ。
 もう他の 11ac やら 5GHzやらのWiFiルーターがあるので、特に必要ないので、ほおっておいたのだが、Apple の作った中身を見てみたい好奇心と「直るかもしれない」との想いで、分解してみた。
Img_2899
内部のコネクタの電圧をテスタであたってみると、3.3Vは出ていて 5Vは 4.8Vぐらいとちょっと怪しい。1次側の整流後の電圧は 144Vぐらいあるので、全く正常なので、5Vの安定化電源ICを替えたりしてみたが治らない。
 仕方ないので、オシロで各部の電圧波形を見てみると 5V整流後が高周波ノイズが出ていて、どうやら電解コンが内部抵抗が増えたようで、交換して治ったが、まだおかしい。3.3Vはちゃんと電圧あったからと思って、オシロでよく見るとやはり高域ノイズが派手に出ている。Cメーターでコンデンサーの容量を測っても 100uFと十分あるので、大丈夫かと思っていたが、経年劣化で内部抵抗が増えてしまって、コンデンサーの働きをしてなかったようだ。
 オーディオ用の 100uF 25V があったので、交換して合計3カ所のコンデンサーを替えました。この電源部は 3.3V電圧でフィードバックしている コンバーター制御なので一見 3.3Vは正常に出ているようですが、負荷をつなぐと途端におかしくなるようで、 5V電圧はなんとか出ているのに、3.3V系がおかしいと電源がON/OFFと間欠動作して、結果LEDが点滅する状態になるようです。べつにCPUが故障状態を検知して点滅している訳で無く、DC/DCが間欠動作しての点滅状態であったようです。それで、
Img_2901_2
めでたく、クリーン点灯で回復しましたが、とりあえず接続はせず休眠状態としています。 12年ものあいだご苦労さんでした。

2017年6月23日 (金)

マイクアンプのはなし

マイクアンプのはなしとは

 暇を見つけて、アナログ高品質アンプやミキサーモジュールのジャンクとか集めて、その回路を研究してきましたが、古くからディスクリートトランジスタの初段+高性能 OP-AMP などの組み合わせが定番のようです。これは初段にノイズの少ないデバイスを選別して使えるからかと思いますが、高価で部品入手が難しいのも難点です。
 コストダウンしたものは、J-FET入力の高性能OPアンプを使って、また抵抗アレイなどで差動アンプのバランスのズレを防ぎながら、量産性の向上をしているものが見受けられました。
 しかしながら、純粋に性能を追究した場合にはディスクリートデバイス毎に特性のそろったものを選別したり、微妙な調整がおこなえる回路構成で、「調整や選別は面倒だが」「性能を追い込める」点が世に言う「高価なアンプ」の現状のようです。もちろん部品に妥協せず,良いものを使ったり、巧みな部品配置やパターン設計で性能を追究している点も見逃せない点です。
 だとしたら、理想のアンプはどうだろうと考えると、「自分で OP-AMPまで作る」ことだと思うのですが、結構大変です。また、市販の OP-AMPは多目的用途に対応できるため、ゲインを結構持っています。それを外部回路で必要なレベルまで落として使っているのですが、特定の用途に限定できれば,必要十分な回路構成で設計出来るのではと考えました。
 また、帰還回路の遅れや内部周波数補正回路の時定数が効いて、どうしても超高域特性が落ちてきますね。出来るだけコンデンサーが付かない回路で実験してみたいと思いました。
 そうこうしている間に「無線と実験2016年4月号」にフィデリックス社というオーディオメーカーの全段 j-FET のマイクアンプが回路図とともに紹介されていました。差動入力段に2SK389という2個入りのデバイスが使っていましたが、ジャンクで入手した SIGMA の基板に付いていたので、とりあえず回路再現に使って、あとは現在入手出来るもので実験してみたいと思います。
 それで、実験用基板を作ったのが以下の基板。 API-500 という規格のコネクタに合うように設計しましたが、さて上手くいくかな?Ma8_amp

2017年5月23日 (火)

プロ用マイクアンプのはなし

プロ用マイクアンプのはなしとは

最近、プロ用のミキサーのチャンネルモジュールを入手したので、使っているICや回路などの解析をして楽しんでいます。
 量産品のミキサーでは、でっかい1枚基板に全チャンネル分実装されていて、ICもコストパフォーマンスの良い汎用品で、つまみなども半円のボリュームシャフト用の押し出しプラスチック量産製品です。
 しかし今回のモジュールは、1チャンネル分で、出力グループ選択ボタンや、コンプレッサー、パラメトリックイコライザのある本格的なものです。それで使っているボリュームも6φのシャフトを先だけ 3φに細くなったやつで、付けているつまみのキャップ先端を外して、+ドライバーで緩めて外すタイプなので、使い回しがきくやつです。(といっても3φシャフト製品は少ないですか..)Ssm_tr
  で、まずはマイクアンプ部分の回路解析し始めて、ちょっと戸惑ったのは、写真の低雑音 OPAMP 5532 の下の2つの8Pin ICです。
 中央と下の ICが何やら1ピンと8ピンがパラってあるし、2ピンと7ピンもよく調べるとパラってあります。 8ピンってICでは電源だから、よく分かるけど、1ピンってオペアンプじゃ出力だよな?と悩みながらSSM2210 ってなんだろうと調べてみると、アナログデバイスのICではなく、2個入り低雑音 NPNトランジスタだったのです。
 よく見れば、品番に TR1,TR2って書いてあるじゃありませんか。
 どうやら、この TRは低雑音の特性がそろったトランジスタで、しかも並列にすることによってさらに低雑音を実現する回路なのでした。
 前に修理したシグマのポータブルミキサーも初段にダブるトランジスタを使って低雑音化していましたが、これはさらに凝っていますね。この5532の差動増幅回路の後に、さらに 5534で、差動増幅を行っている当たりが、こだわりですね。信号レベルが高い後段なので、同じ 5532でいいかなと私は思ってしまうのです。20170523_114004_2 信号の切り替えは基本的にリレーで行っていますが、ある程度レベルが高いところはアナログスイッチを使っていますが、DG303 とかいう専用の信号スイッチICでした。ICの種類についても「こんなのがあったのか」って結構驚きますね。

2017年4月11日 (火)

久々の良本「電子部品大事典」

ひさびさに 3000円もする”トラ技SPECIAL 増刊」を買いました。
電子部品の紹介程度じゃ無いかとタカをくくってましたら、やられました。
手にとって「ソク買い」でした。
 何にやられたかというと、「第五章 抵抗器のやっちまった伝説集」です。
・CMOSロジックの使わない端子を開けっ放しにはしてはいけない
 の解説(これって抵抗器の話なのに?)
・マイコンのポートが壊れる?
 の解説(CMOSの電源 OFF時に入力に電圧をかけると...)
シリーズ抵抗は大切です....のはなし

極めつけは
・抵抗の密集地ではトータルの消費電力を確認する
 抵抗の許容定格には入っている 0.2W 消費で 1/2Wの抵抗ですが、これが四本隣り合っていれば1W近くになるわけです。抵抗の定格は大丈夫ですが、このプリント基板が10年経って、開けてみたら基板が焼けて変色していた...というはなし。
(やっぱり消費電力を下げられないか、分散配置出来ないかをもう一歩踏み込んで検討する力が必要ですね)

コンデンサーの部分でも「7章トラブル対策集」で
・電解コンデンサーの極性を逆にしてはいけない では
 実際に逆接にした実験を行っています。
ここでのポイントは「いきなり爆発するようなことではありません」とあることです。初期に発熱しますが、なんとか動いてしまうのです。そして怖いのは「寿命は1年ぐらいと考えられます」とのことで、ちゃんとチェックしないと出荷後にトラブル...
という、怖い話でした。

最近、この手のトラブルの話がようやく書籍になりはじめたのではないかと思います。経験豊富なアナログ屋さんが次々と退職していく時代の反映かも知れません。
若いエンジニアに是非読んでもらいたい本ですね。

2016年9月23日 (金)

SiC FETのゲートチャージのはなし

SiC FETのゲートチャージのはなしとは

高速スイッチングで最近注目される SiC FETですが、やっぱり MOSFETと同じようにゲートの入力容量( Ciss )やドレインゲート帰還容量(Crss)の影響はあるので、その振る舞いをメーカーの Spiceデーターを使ってシミュレーションしてみました。
Crsscharge0923
ゲートONの立ち上がり波形
・これは理想的な電圧源に10Ωをシリーズにした回路なのでさっと立ち上がっていますが、ドレインがすぐには ONしません。ゲートにある程度チャージしないと ONしないのは Ciss の影響か、この機種はモジュールで 120A流せるものなので特にチャージに時間がかかるのと思われます。ゲート抵抗を 100Ωにするともっと遅く、1uS近くにもなります。
ゲート電圧のドロップ波形
・ドレインが ONして電圧が下がってくると、Fig17図グラフで判るように、Crssが増えてきます。これはバリキャップダイオードみたいにかける電圧が下がってくると空乏層の間隔が減って容量が増えるためで、せっかく貯めたゲートの電荷が 100倍近くなった Crssに流れてしまい、ゲート電圧が下がってしまいます。
一生懸命パワフルなドライバでゲートに電圧を印加してもこの現象は起こるので、オシロでゲート波形を見ると、ドライブ不足かとがっかりしてしまいまいますが、これはしょうがないのです。ドレイン立ち下がりが遅いならば要検討ですが、この時点でドレインが ONしていれば OK でしょう。
ゲートOFFでもドレインはそのまま
・ゲートを切ってもゲートには電荷がチャージされていますので、ゲートドライバのトランジスタなどで一生懸命ディスチャージして OFFにするのですが、すぐにはドレインは OFFしません。どのデバイスでもこの OFFする時間が一番問題なのです。
ドレイン電圧の持ち上がり
・ドレイン電圧は OFFすれば電源電圧まで戻ると思いますが、実は電源電圧以上になるのです。これはCrssやCossにたまった電荷が OFF時に影響するためです。
Q = CV と電荷量はコンデンサー容量とかかっている電圧の積ですが、電荷Qが一定な場合にC 容量が減ると電圧が高くなるわけです。 FETがOFFになって電圧が上昇していくと、CrssやCossが減ってきます。すると溜まった電荷により電圧が増え,電源電圧以上になってしまうのです。
 この影響は僅かですが、コイルなど 負荷条件によっては大きな電圧がドレインにかかる可能性を十分考慮することが大事です。
ゲート電圧の持ち上がり
・ゲート電圧もこの Crssによってドレインに引っ張られ一時的に上昇します。ゲート抵抗が大きいとこの際にゲートで ONするような電流が流れ,内部破壊をする事故も起きます。高速スイッチングは OFFするほうがいつも難しいのですね。
アバランシェ降伏なども検討する必要があります。
*それでも数100nSで高電圧をスイッチングする時代になったのだと、あらためて感心します。

2016年9月 3日 (土)

単電源から両電源を作るはなし2

単電源から両電源を作るはなし2とは

以前オペアンプで単電源を±の電源を作るはなしを書いたのですが、市販された普通の器械が、こんな中間電圧をオペアンプで発生させて、両電源を作るをテクニック使ってたのを最近見つけて、少し感動しました。
 それはヤマハのマルチトラックカセットレコーダの MT-400 という機種ですが、電源は外部の電源アダプタ DC12V から取るので、ちょっと考えて見て、単純に単電源で半分の電圧をバイアスとして使ってるだけかなと、考えていました。
 そして、電源入力基板を見ると 10V の3端子レギュレター ICがあったので、やはり...と思って調べていくと、基板のシルクを見てみると+5V, −5V ,GND とあるのです。
 それなら、どこかに電源ICがあるのでは...と探したけれど見当たりません。電源入力の側に SIP 縦型インラインの2個入りオペアンプ M5218 がその役目をしていました。
Halfps2
 2個入りのOPアンプの出力に 10Ω を付けて、GNDに接続して中間電位を出しています。この ICは 800mWで出力 50mA の定格があるので、電力的にはミキサーなどアナログ回路を駆動し変動を抑えるのに十分かと思われます。
モーターには 12Vをリップルフィルターを介した後、回転制御をしていましたので、電力的には十分だったと思われます。
 でも何も知らない人が見たら、どうして±5Vを作っているのか判らないし、そもそも、このオペアンプの出力がどちらも GNDに繋がっているのを見ると、どういう働きをしているのだろうかと、悩んでしまいそうですね。

2016年7月27日 (水)

2SC1815の代替のはなし

2SC1815の代替のはなしとはUnknown

  2SC1815は代表的な定石トランジスタで、TO-92という3本足の挿入型パッケージになっているトランジスタです。
 最近は表面実装タイプばかりになり、ついには日本製でこのTO-92パッケージは無くなってしまいました。現在は在庫か、復刻デバイスとして中国などで生産されてはいます。
 この定石トランジスタは古くは、2SB54,2SA102などのゲルマニウムトランジスタの時代から、2SC372 などシリコントランジスタへの発展、2SC945などオーディオ対応などを経て、電子工作や一般の小信号分野で多く使われるようになったのが、2SC1815です。
 このようなトランジスタはペアと言って NPNと PNPが同じ特性のものが用意されているのも特徴的です。 2SC1815 だったら 2SA1015  で、小信号アンプの出力段やドライバによく使われています。
 しかしながら、将来的に継続して生産が保証されるかというとちょっと心配な点も多く、このTO-92パッケージ版を使うべきか悩んでいました。
 最近 RSなどを調べてみますと、FareChild社が中国生産ですが、代替品の KSC1815 と KSA1015というペアの製品を出しているのを知りました。 2SC1815だと現在全世界で7万個ぐらい在庫があり、引き続き生産も予定されているようです。
Tble1815a
 しかしながら、海外製品はちょっと...と考えるメーカーは多く、やはり最終的には日本製の 表面実装タイプを検討せざるを得ないかと思います。
 上の表は 2SC1815 互換のトランジスタですが、いわゆる普通の大きさの SC-59 という大きさでは 東芝製 で 2SC2712 。もうちょっと小型では 2SC4738 があるようです。また 2SA1162は 2SC2712のコンプリメンタリ品で 2SA1015と互換で使えます。Pkg_idea
 そうするうちに一番下の HN1B01Fという東芝製の複合トランジスタを見つけました。1つのパッケージに PNP と NPNが1つづつ入ったものですが、大きさは上記 2SC2712と同じですがピンが6ピンあり、1個で2TR分使えます。右図のようなピン配置で、同じシリースには PNP 2個入りや NPN2個入りもあります。しかし、残念なことに、このパッケージではせっかく 2SC2712と大きさが同じなのに、代替して使うことができません。もし、一番下の NEW-WTR のような内部接続だったら、 2SC2712のパターにはそのまま、2SA1162のパターンには180°回転して実装することができますよね。
 2個分まとめて使えるのでお得だし、もしもの時には1個入りトランジスタの代替品で使える...ってことで大量生産してくれないかな?
*プッシュプル式のパターン例を考えて見ました。
オリジナルよりずっと楽そうですよ。
Pkg_idea2

2016年6月20日 (月)

トランスの弱点のはなし

トランスの弱点のはなしとは

最近ポータブルミキサのジャンクを入手したので、修理をしながら感じた点があったので書いてみます。
 ローコスト化した業務用ポータブルミキサですが、1枚基板になってオペアンプもSMD型にして、初段の J-FETペアによるローノイズ化は見送られた様でしたが、ローカットフィルターや 3CH入力、テストトーン・アナログ VUメーターなど基本的にはプロ仕様です。しかも内蔵バッテリーは 単3 x 4本の6Vで動作するので、ちょっとビックリでした。P1030171 
 そしてトラブっていたのは、L-CH出ずの症状で出力用のトランス(右写真)の、向かって右上の2本の線が端子の巻き付ける所で切れていました。
 左上側の2本を見ても判るように、引出線がかなりピンと張っているのが判ります。
 実はこのシリーズの上級機種では、トランスはもうちょっと大きいので、がっちりした鉄バンドで基板に取り付けられているのですが、この機種ではこれら8本のピンで支持されているだけです。
 ポータブル用途なので、落としたときなどこの足の部分にトランスの荷重がかかり、右上のピンの根元で断線してしまったのと思われます。(写真は撚り線でリペアした後です) 3台修理して2台が同じ位置のトランスの同じ巻き線でしたので、同様の事故が多いかと思われました。 
 かつてトランスは重くてやっかいなモノでしたが、最近はスイッチング電源などの普及で軽いものになりました。昔、輸出用のオーディオセットでは落下試験があり、トランスがビスごと外れたり、鉄バンドが切れてしまったりして、別の補助バンドで⒉重に取り付けるなどの対策をしたのを覚えています。
 かなりコストダウンした機種ですので、バンドをするとまた基板のコストや半田付けの手間などなかなかコストがかかりますが、トランスのピンへの線の引き回しなどを工夫すれば、バンド無しでも大丈夫だったかも知れませんね。
 

より以前の記事一覧