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2018年3月31日土曜日

【回路】Making a Rev.-RIAA-Amp.

【回路:逆RIAAアンプを製作する】
 【BB-Styleのプロトボード
 前回のBlog(←リンク)のテーマ、逆RIAA特性のアンプを「ハンダ付け」して作ってみました。 恒久的に使うにはブレッドボードのままと言う訳には行きません。以下簡単にその様子をまとめました。

       ☆

 導体パターンがブレッドボードのようになっている試作用基板(写真上段)に組み立てました。 この試作用基板はブレッドボードで試作してうまく行ったらそれをそっくりそのままのレイアウトで移植すると言った想定で販売されているのだと思います。

 電子工作を始めたばかりなら旨く行ったものはそのままそっくりの部品配置や配線のままで「恒久化」したいと思うものです。 こうしたボードは写真上側のものだけでなく様々なサイズの製品(←リンク)が販売されるようになってきました。 昨今はマイコン工作を含めて電子回路の試作と言えばブレッドボードを使うのが一般化したためでしょう。

 写真下段は逆RIAAアンプをそうしたボードに載せてみたものです。 比較すれば明らかですが前回のブレッドボード製作と同じ部品レイアウトではないことにお気づきでしょう。 もちろん回路の方は前回のBlog(←リンク)そのままです。 ブレッドボードでの試作は回路規模をつかんだり部品配置の参考にはなりますがそのまま移植するのは必ずしも適当でないと感じました。 もちろん基板サイズがやや小さいこともあります。レイアウトを見直し余白の部分を減らして全体を詰め込んだ訳です。

 一般的な試作用基板(蛇の目基板)では部品は表面側に載せますが、配線はパターン側(裏面)で行なうのが普通です。しかしここではブレッドボードでの試作と同じように部品面にジャンパーピンを刺す形式で配線しています。もちろん基板裏面のランドパターンのところでハンダ付けを行ないます。 そうした作り方はいかがなものかと思ったのですが意外に旨くまとめられました。見ばえもまずまずでしょう。 裏面パターンはわかっていますから部品面から配線を追うのも比較的容易です。

 【裏面の配線は最低限で
 部品面から配線を追い易くするため裏面の配線はなるべく避けたかったのですが、一本だけ発生してしまいました。

 表の面でジャンパー線を複数回経由すればこの一本も無くすことは可能そうでしたが無理をしないほうが合理的でしょう。或いはフレキシブルなワイヤで表側で配線しても良かったかもしれません。 黒色の配線のほかに、何箇所か隣のランドパターンとの間で裏面のジャンパーがあります。

 一般的な試作用基板では、穴の周りにハンダ付け用の丸いランドパターンがあるだけです。 それに対して、こうしたブレッドボードスタイルの基板は電源用のラインはもちろんとして縦の5つの穴の間が繋がった「ブレッドボードと同じランドパターン」になっています。 このように穴の間が繋がっているのは部品配置の自由度が損なわれるので好ましくないと思っていました。 しかしうまく部品配置することでワイヤーによる配線を減らす効果があります。ブレッドボードでの製作に慣れてくると上手く部品配置もできそうです。 買ってはみたものの少々持て余し気味だったブレッドボードパターン基板も意外に使い易く感じられたのです。

 もっと部品実装密度を上げるにはどうしてもパターンカットが発生します。数カ所ならともかくあまりにもカットの箇所が多くなるようでしたら普通の蛇の目基板に組み立てる方が合理的でしょう。

OP-Amp.はLF356Hで
 OP-Ampはソケットにしたので交換可能です。 取りあえず設計通りのLF356Hを実装しておきました。

 周波数特性をとってみましたが、前のBlogで使ったOP-16GJと違いません。RIAAネットワーク部分の部品はブレッドボードからそのままそっくり移植しましたのでこれは当たり前でしょうけれど。

 1回路入りのOp-Ampは種類が限られますが、いくつかこうした用途に向いた品種もありますので、交換してみるのも面白いかもしれません。 電気的性能ではLF356Hでなんら問題ないので、測定用治具の扱いの本機はこのままで大丈夫です。

 このあとは箱に収納しなくてはなりませんが、電源部は内蔵せず外付けで行こうと思っています。AC電源を内蔵しておくと使うときには便利ですが大掛かりになるので外付けで行こうと思っています。 もちろん左右のチャネル分を製作してオーディオ用として常用するのでしたら電源内蔵に限りますね。

                   ☆

 こんど秋葉原に出たときにでもちょうど良さそうな「箱」を調達してきたいと思っています。 それまでには入出力の端子や電源コネクタに何を使うか決めておきましょう。 ケースや外装パーツを決めたら次は板金加工が待っています。(板金加工は苦手)

 ブレッドボードの製作は思いついた回路の検証にはたいへん便利です。 しかし上手く行っても恒久的なモノにはなりえません。 あらためてハンダ付けで作る必要がある訳です。 複数台作るつもりがあれば専用基板を起こすのが近頃のトレンドでしょうか。 綺麗にできますし数名で作るプロジェクトには専用基板化は最適です。 ここはごく個人的な興味だけでやってますのでお手軽さが最優先です。こうした試作用ボードが旨く活用できました。基板の納期を待つ必要もありません。 性能的にはなんら支障はありませんので写真のように作って旨く恒久化することができました。ではまた。 de JA9TTT/1

(おわり)fm

12 件のコメント:

JG6DFK さんのコメント...

 こんにちは。この近くでは葉桜が目立ち始めてきました。今年は咲くのも散るのも早いようです。

 写真を拝見しましたが、これだけきれいにまとまっていれば、「恒久的なもの」として十分通用しそうです。ブレッドボードライクなパターンの基板でうまく実装するのは大変そうなイメージがあるので、これは素晴らしいです。

 ブレッドボードライクなユニバーサル基板は未経験ですが、それに合わせたレイアウトを難なく考えられる人にとっては有用かもしれません。

 ちなみに、昔からあるサンハヤトの「ICB-91」もこれに似た設計思想で、昔は結構使っていました。ただ、サイズが小さいので簡単な回路しか組めません。「555」を2個使った「おばけ音サイレン」はこの基板で組みました。1970年代の後半、NHK教育テレビ「みんなの科学 たのしい実験室」で紹介されたものです。

 ここ最近は試作のときくらいにしかユニバーサル基板を使わないので、そのときは概ね雑な配線になります。ブレッドボードを使うこともありますが、そのときにはなおさらグチャグチャになります(爆)。いずれの場合も回路が決まったら専用基板を起こし、最終的にはそちらを残します。

 このご時世、回路シミュレーションで確認するのがスマートなのでしょうが。

 プリント基板(配線板自体)を「手作り」することはすっかりなくなりましたね。10日待てるのなら安く製造してくれるところがありますし、2層以上になるとスルーホールやビアのことを考えないといけなくなるので面倒です。

 今日まで10% OFFにしてくれるというので、先ほど新しい基板を発注してきました。海外ということで、製造費用と送料があまり変わらなくなってしまうのは悩ましいです。

TTT/hiro さんのコメント...

JG6DFK/1 児玉さん、こんにちは。 こちら昨日の強風で桜吹雪になってしまいましたが、まだまだお花見は十分可能です。 風も収まってFBなお天気ですね。

早速のコメントありがとうございます。
> 「恒久的なもの」として十分通用しそうです。
本文には書きませんでしたが、少々メッキの質が良くないようでハンダ付けの時に気をつけないとイモハンダがたくさん発生しそうでした。 おそらく鉛フリーなメッキになっているのでしょう。気をつければ安心して「恒久化」できると思います。

> レイアウトを難なく考えられる人にとっては有用かもしれません。
ブレッドボードのメリットは部品配置が簡単に変更できることにあります。いくらか試行錯誤を繰り返すと自然に良い部品配置になるように思います。 なので、あとはそれを参考にして移植すればうまく行き易いと思うのですが・・・まあ、いろいろ経験して上手になるんでしょうね。(笑)

> そのときにはなおさらグチャグチャになります(爆)。
これは好みの問題かもしれませんが、フレキシブルで長めのジャンパーワイヤを使って配線すると混み入った感じのブレッドボードになり易いです。 なるべく必要なランド間を最短で結ぶジャンパーで配線するとすっきり見えるようです。

> 回路シミュレーションで確認するのがスマート・・・
シミュレーションだけでは済まないのがアナログですからブレッドボードが活躍するのでしょうね。 明らかな間違いを見つけるのにはたいへん有効ですけれどシミュレーションは所詮絵に描いた餅です。いくら完璧に動いても食べられませんから。(爆)

> スルーホールやビアのことを考えないといけなくなるので面倒です。
コンパクトで性能の良い回路を実現するには多層基板が最適なので4層くらいが手軽に作れるとRFには最適なんでしょうね。 それだけで安定で確実な動作に寄与できると思いますので。

> 製造費用と送料があまり変わらなくなってしまうのは悩ましいです。
それでもトータルのコストは昔に比べたらずいぶんお得になっているのでしょう。 複数枚の予定があるなら絶対に基板化すべきですね。 注文された基板がうまく行きますように。

中身のないのでコメントしにくいBlogだと思います。どうもありがとうございました。
内容に関わらず適当にコメントお願いします。=>皆さま。 (笑)

jn3xby@岩永 さんのコメント...

TTT 加藤さん、おはようございます。

昨日の朝、早い時間に電車に乗っていてこの記事を読み、コメントしていたのですが、残念ながら反映されていなかったようです(ja6irkでログイン:過去にも失敗していた)。

ブレッドボードと同じ構造の基板があるとは全く知りませんでした。
作ったブレッドボードを見ながら配線すると部品が2倍必要になるので、動作が確認出来たら写真を撮ってそれを見ながら、はんだ付け作業するとよさそうですね!
普通の蛇の目基板に、動作したブレッドボードから移植したらレイアウトが変わってうまく動作しないかもしれませんし(?)、同じ構造の蛇の目基板というのはなるほどと納得してしまいました。
しかし、ネットで検索してみましたが、価格は意外と高そうですね。

逆RIAAアンプもできたので次はRIAAイコライザーの製作でしょうか?!

今日は当局も色々やりたいことがあったのですが、昨日花粉にまみれて帰ってきたので、就寝中から花粉症に悩まされて体調不良でなにもできそうにありません(笑;

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、おはようございます。 今日も穏やかな晴天ですね。 近所の公園も花吹雪になっています。

いつもコメントありがとうございます。
> 残念ながら反映されていなかったようです・・・
確認してみたのですが、コメントいただいた記録が残っていませんでした。 おそらく、サーバーに送る段階で何らかのトラブルが起こったのではないかと思います。 私の場合、プレビューしてからコメントすると言った手順でやると必ず失敗します。何かのバグがあるみたいですがこのBlogの仕様のような物なので手出しできないのです。どうもスミマセン。

> 同じ構造の基板があるとは全く知りませんでした。
写真のものは秋月電子通商で購入したものです。 それほど高くなかったと思いますが、汎用の基板とも言い難いのでしばらく使わずに置いてありました。

> 動作が確認出来たら写真を撮ってそれを見ながら・・・
今ですから、デジカメで撮影し、タブレットに表示しながら配線を行ないました。 ただし、簡単な場合は回路がほとんど頭の中に入っているため確認程度に参照すれば作れそうです。

> 移植したらレイアウトが変わってうまく動作しないかも・・・・
低周波回路の場合は配線間違えさえしなければほとんど問題ないとは思うのですが、デリケートな回路もないとは言えないのでそっくり移し替えるのも悪くないと思います。 教育現場などには向いているような気もしますが、今時は電子工学の実験でもブレッドボードに作ってオシマイなのかも知れませんね。技量から教えてハンダ付けさせるのは厄介ですので。(笑)

> 次はRIAAイコライザーの製作でしょうか?!
回路設計は済んでいますが、RIAAネットワーク部分の部品集めで停滞しています。 こんどは2回路分作らないといけないので手間が倍増なので止まってます。(これではイカンなあ)

> 就寝中から花粉症に悩まされて体調不良で・・・・
大変そうですね。 そろそろ杉は終わりそうですが、私はヒノキにも感じるのでGWまではあまり外出したくないです。 良い季節なのに残念です。 ・・・と言うことで今月のQRP懇親会は欠席です。「箱」も買わなくてはならないので5月5日には行きたいですね。

JR1QJO/矢部 さんのコメント...

加藤さん、花粉症お見舞い申し上げます。秋葉懇親会のい復帰をお待ちしています。

さて、すっかり春めいて、我が家の裏手の桜並木は「遠山の金さん」状態です。

ブレッドボード型ジャノメ基盤を見たとき思わずGood Idea!と思いました。
実はジャノメ基盤の製作が苦手で部品面と半田面の左右上下変換に戸惑い、
何度も基盤をひっくり返して確認する始末です。ブレッドボードの配線は
分かりやすいので3次元変換が楽です。

RIAA補正回路といえば1%誤差のスチロールコンデンサが定番ですが最近見かけ
なくなっていますね。以前、「秋葉神社」にないる前のお店で見かけたのですが、
目的の値があるとは限りませんでした、真空管なら耐圧からディップマイカですね。
まだラジオデパートで見かけますがプレミアム価格なのでなかなか手が出ません。
大事に取っていたモールドのマイカコンデンサ(外し品)を素子テスターで測った
のですが経年変化でかなり「グレ」てしまいまいた。

DSPの時代にアナログを極めるのはある意味で贅沢な趣味ですね。

TTT/hiro さんのコメント...

JR1QJO 矢部さん、こんばんは。 花粉症のお見舞いありがとうございます。 なんせ、一番良い筈の季節がコレですから困ったものです。 5月の懇親会には復帰したいです。

いつもコメントありがとうございます。
> 裏手の桜並木は「遠山の金さん」状態です。
こちらもソメイヨシノはすっかり桜吹雪ですね。 枝垂れ桜のような遅咲きが見頃になっています。 まだまだ花見客はいるようですよ。(笑)

> ジャノメ基盤を見たとき思わずGood Idea!と思いました。
そうですか! 是非お試しください。 写真のサイズでしたら秋月で売っていますのでお手軽だと思います。 実装密度は上げられませんが配線が分かり易くて良いと思います。 意外に便利に使えています。

> スチロールコンデンサが定番ですが最近見かけなくなっていますね。
良いコンデンサなんですが熱に弱いので手ハンダになってしまうためニーズが減っているんでしょうね。 ある程度持っていますので必要なら差し上げます。 どんな容量でも有る訳ではないですが大きめの容量なら結構ありますので・・・。お問い合わせを。

> 真空管なら耐圧からディップマイカですね。
ディップドマイカならまだ売っていますけれどずいぶん高級な部品になっていますね。 VFOとか高周波にはなくてはならないコンデンサですが・・・。 性能的にはNP0のセラコンでも行けそうなんですが、オーディオで使うのは躊躇われます。無線の世界なら気にしません。(笑)

> 経年変化でかなり「グレ」てしまいまいた。
モールド型の通称「キャラメル」型のマイカはダメですねえ! リードの根元から湿気の侵入があるようで劣化してしまいます。 大丈夫なものは稀かも知れません。 古い八重洲無線の真空管式リグに使ってあるんですがそろそろ通電には不安があります。

> アナログを極めるのはある意味で贅沢な趣味ですね。
デジタルは量と力わざで極める感じですが、アナログは質の方で極める感じですね。 金メッキなら何でもありがたい訳ではありませんが、折角でしたら真にクオリティの高い部品で作りたいものです。 近頃は秋葉原にも良いアナログ部品は少なくなってきました。

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、おはようございます。

こちらも汗ばむほどの良い天気が続いています。

ブレッドボード互換?のユニバーサル基板、秋月でも取り扱っていたのですね。
僕はブレッドボードを綺麗に配線するのが下手なので基板のメリットは少ないのですが。Hi

FT-101などの八重洲の古いリグではキャラメル型のマイカコンデンサが壊れてパーツが焼けるトラブルは良く起こりますね。所有するFT-101Eも定電圧基板が高圧の逆流でパーツが燃えてましたw

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、こんにちは。 良いお天気が続いています。 今日は26℃になるとか・・・。 ちょっと前には雪が降ったのに。w

いつもコメントありがとうございます。
> 秋月でも取り扱っていたのですね。
秋葉原のお店に寄ったとき、面白そうだと思って10枚入りを買ってきたのですがそのまま使わずだったんですよ。 今は扱いの種類が増えたかも知れませんね。

> 基板のメリットは少ないのですが。Hi
はっは(笑) 高橋さんはさっそく感光基板を起こされてしまうので必要なさそうですね。

> キャラメル型のマイカコンデンサが壊れてパーツが焼ける・・・
道連れで抵抗が焼けたりするのはまだ良い方で、ファイナル管のグリッドに+電圧が掛かって瞬間にお釈迦になるとか、結構大事故になります。FTDX-400/401なんかも危ないです。

> 定電圧基板が高圧の逆流でパーツが燃えてましたw
低圧電源の方へ高電圧が回り込んだんですね。 これも大事故になってしまいますね。 危ないと思ったら交換するようにしているんですが、手持ちで間に合わないことが多いので困ります。 たしか、FT-101用に交換用のマイカコンがセットで売っていましたね。(かなり高額だったと思いますけど・笑)

FT-901ではALC回路のマイカコンがリークしてデュアルゲートMOS-FETが死んだことがありましたっけ。思い出してしまいました。 代替にスチコンを使ったように思います。hi hi

Kenji Rikitake さんのコメント...

スチロールコンデンサはさすがにもう使うのをやめています。溶けてしまうので…。マイカコンデンサもないかなあ。高周波は大変そうです。

低周波の信号系はセラミック以外だとフィルムコンデンサだけになっちゃってますね。入手性の下がった部品に依存しちゃうと後が大変なので。最近は電源関連でもセラミックの表面実装の部品を集積した基板を秋月で出してますね。ESR等の面では良いのでしょうけど、気をつけないと突入電流で盛大なノイズ源になってしまいそうです。電解コンデンサも減ってくるのかなあと思ってます。

ブレッドボードの格好をした基板というのはいいですね。たぶんレイアウトを同じにしたいんだろうなあと思います。

缶入りのオペアンプは新鮮でした。DIPソケットに挿さっているのもかっこいい感じです :) 実は私はまったく使ったことがありません。OPampはDIPだけです。

Kenji Rikitake, JJ1BDX(/3)

TTT/hiro さんのコメント...

JJ1BDX/3 力武さん、こんばんは。 今夜は少し冷え込んできた感じもします。 気温の変化が大きいですね。

いつもコメントありがとうございます。
> ・・・はさすがにもう使うのをやめています。
私も手持ちがある分を消化しているだけで、新規に購入するつもりはないです。hi hi

> マイカコンデンサもないかなあ。高周波は大変そうです。
セラミックコンデンサが充実していますのでRF回路では問題はないと思っています。 あと、米国ではマイカトリマを使う例をよく見ますが日本ではセラミックトリマでしょうね。

> フィルムコンデンサだけになっちゃってますね。
いまでしたらスチコンの代用にはポリプロピレン・フィルム・コンデンサあたりでしょう。 ほとんどの用途なら安価なマイラコンでも大丈夫だとおもいます。意外に性能も悪くないです。(温度特性はダメですけど)

> 気をつけないと突入電流で盛大なノイズ源になってしまいそうです。
積層セラコンはESRの面では良いのかも知れませんが、印加電圧で容量が大きく変わると言う特性と何がしかの圧電気特性を持っているので信号系には使えないと思った方が良いですね。 高周波特性は巻回型のフィルムコンよりもずっとFBです。 まあ何でもそうですがコンデンサは適材適所でしょう。 それが意外に難しいのですが。

> レイアウトを同じにしたいんだろうなあと思います。
そのための基板なんでしょうね。初めて見たときは驚きましたが、最近は種類を増やしているようです。 BBで上手くいった回路はそのまま恒久化したくなりますから。(笑)

> 缶入りのオペアンプは新鮮でした。DIPソケットに挿さっているのも・・・
私くらいの世代はOP-Ampといえば缶パッケージが一般的でした。 DIP型は何となく安っぽく感じます。(笑)  RCAからはDIPのソケットに刺さるように最初からリード線をフォーミングしてある缶入りのOP-Ampも出ていました。でも、もうないでしょうね。 パッケージングに手間がかかるので缶パッケージではもう作られないと思います。 缶入りを使うのも拙宅の手持ち部品の事情からです。DIPタイプもない訳ではありませんけど。(笑)

JA2HVW水島 さんのコメント...

TTTさん
いつも拝見しています。使ってみたかったので出張ついでに秋月で例の基板を見てきました。
穴が大きめの割りにランド幅が狭くスルーホールメッキ無しだったので躊躇して買わずに帰りました。スルーホールメッキ品があったのかも知れませんが見当たらずちょっと残念。
ところでエッチングで基板を作る際、私は通常とは銅箔面に部品実装します。
穴あけ不要と調整の際部品変更が楽、配線が追い易いなどのメリットがあります。
その際エッチング面積を最小にするべくパターン設計するとインピーダンスも下がるしエッチング液も少で済みます。見た目は美しく仕上がらないのが難点ですが。



TTT/hiro さんのコメント...

JA2HVW 水島さん、こんばんは。 いつもご覧いただきありがとうございます。

久しぶりでしょうか。コメントどうもありがとうございます。
> 割りにランド幅が狭くスルーホールメッキ無しだったので・・・・
おっしゃる通りです。 高周波用にはもう少しパターンが太い方が良いのかも知れませんが、元々がブレッドボードからの移植用なのでこんなものなのでしょう。 ただ、パターンは見かけよりも丈夫です。 カットするのはたいへんでした。 スルーホールでないのはコストの問題かも知れませんが誤実装した際の部品交換は現状の方が容易そうです。 初心者向きなんでしょうね。 基板材質はエポキシのようです。

> 私は通常とは銅箔面に部品実装します。
そのように製作されるお方も時々おられますね。 上手に作るとGNDがどこでも落とせるなどのメリットもあって悪くない方法だと思います。表面実装の一種ですね。 確かにみばえは今ひとつかも知れませんが。 hi hi

> 穴あけ不要と調整の際部品変更が楽、配線が追い易いなどのメリットがあります。
穴あけはけっこう面倒臭いので部品交換の容易さとともに大いに評価できると思います。 パターンの途中を当たるのもいちいちひっくり返さなくても良いので合理的ですね。

私は磨いたベタの銅箔面に小さく切ったランドを瞬間接着剤で貼り付けながら作ることがあります。 水島さんの手法と通じるところがあって、部品交換が楽ですし配線を当たるのも便利ですが、如何にもバラック的なので見映えはよくありません。
しかしRF的には安定していて構造的にも意外にしっかり作れます。 難点は、完成したら早めにコーティングしておかないと銅箔面が10円玉色に錆びてくることです。(笑) いまは対策として早めに高周波ニスを塗っておくようにしています。 薄めた高周波ニスを塗ると後から追加のハンダ付けも容易なのでFBでした。