DAC＋D級アンプ その後 - 古舘＠横浜さんの日記

電源ユニットが無いと始まらないので中華街近くのジャンク屋街へ行って探して来ました。
タック電子の店頭で5Vで10A容量のスイッチングレギュレータが700円（税込735円）で売っていたのでこれにしました。
新品ですがバルク品で厚紙のケースに入っているだけで説明書は一切有りません。
貼ってあるラベルに入力が100～115V　1.2A　50/60Hz、出力が5V　10Aと書いてあります。
出力付近には半固定ボリュームが付いていて電圧調整が出来るようです。
基板はガラスエポキシ（コンポジット？）の片面パターンで裏面にM51995AFPというICがマウントされています。（三菱かと思ったらDigi-keyのスイッチングレギュレータ用のICのようです）
お店の人が入出力端子のコネクタハウジングとピンをサービスで付けてくれました。

全ての配線、改造を済ませてから一気にという手も有りますが、上手く行けば良いのですが、何かトラブルが起きた時に何処が問題で何が悪いかが分からなくなりますので、少しずつ進めることにします。

まずは電源ユニットのチェックから。
一次側は基板にフューズが載っているのでAC入力端子に直接ACコードを繋ぎます。
折角サービスで付けてくれたコネクタハウジングを使います。ピンは圧接なのですが、専用工具など有る筈も無く、車で使うギボシ端子用の圧着工具を使います。
しかし、大き過ぎて完全に締まらないようです。これがスっぽ抜けると重大な事故になりかねないので隙間にハンダを流し込んで確実に接触するようにします。
まずはこの状態でACコードをコンセントに差し込んで出力に5Vが出てくるかデジタルテスターでチェックしますが、問題無く5.03Vが出ていました。出力電圧調整用のボリュームを回すと出力が変わります。無負荷で4.3～6V程度まで調整出来るようです。
ただ、電圧を6V以上にすると突然電圧が出なくなります。壊れたかと思いましたが、暫く時間が経つ（1分位？）と復帰するようなので過電圧防止の保護回路が働くようです。
手持ちの3.3Ω15Wの抵抗を4コパラにして繋いでも（6A程度流れる計算になる）、電圧は0.01V変わるか変わらない程度なので、使用する範囲でのレギュレーションは充分のようです。

電源はOKなので次はいよいよアンプモジュールとの接続です。
スピーカーを鳴らすにはチップの0Ωジャンパーを取り外し、ビニールジャンパーで２ヶ所接続する必要がありますが、その前にヘッドホン端子があるのでその確認とUSBインターフェイス部分が正常に動くかの確認です。
アンプモジュールにはUSBミニBソケットを繋いでPCと繋がるようにしておいて、火を吹かないことを願いつつ電源を繋ぎます。
幸い火は吹かなかったのでPCとUSBコードで接続すると、インストールしている旨のダイアログが出て正常に認識したようです。順調順調！
今度はモジュールのヘッドホン端子に壊れても良いヘッドホンを繋いでYou Tubeで再生してみます。小さいですが音が出ました。
コントロールパネルからハードウェアとサウンドのサウンドを開くと今まで使っていたUSB DACと別の新しいデバイスが追加されています。
プロパティの詳細を見ると以前は48kHz16ビットまでしか無かったのが48kHz24ビットが選択出来るようになっています。
しかし、秋月の説明通りここでレベルを最大にしても音は小さく、能率の良い大型密閉ヘッドホンに変えても若干物足りない音量でした。

動作する事は確認出来たので、この状態でモジュールに載っている三端子レギュレータの入力の電圧を測定すると11V位有ります。やはり何らかの方法で昇圧してたようです。アンプのICの最低動作電圧が8.5V位でしたから、この電圧であれば十分動作する筈です。ひとまず安心です。

ここまで来たら後は基板の改造をしてスピーカーを鳴らせるようにするだけですが、チップ抵抗が傍にあるところからチップの０Ωジャンパーを外してそこから数mm離れたところのチップ抵抗やチップコンデンサの片側にビニール線を半田付けするのだが、下手にコテを当て過ぎると付いているチップ抵抗まで剥がれてしまうので細心の注意が必要。
照明を当ててルーペで拡大しながらやっとのことで終了。

仮の壊れても良いスピーカーを接続して準備を済ませ、基板にはボリュームなど付いていないのでPCのレベルを最小にして電源投入し恐る恐るレベルを上げていくと無事音が出た。
ただ、ゲインが小さいようで一杯にレベルを上げても夜中だとちょっと気が引ける程度の大きさしか出ないので出来るかどうか分からないがパターンを探ってみる。
アンプのゲインは仕様書を見ると入力の反転増幅器の抵抗で変えられるようだ。
と言ってもチップ部品なので半田コテの届かない場所や余りに密集している場所だと変更は不可能だが、パターンを追うとそれらしき抵抗を見付けた。
両面スルーホール基板なのでICの下などを通っていたりで全てのパターンは見えないが周辺のパターンからほぼ間違いない。
入力抵抗22kΩ、帰還抵抗も22kΩでこの部分のゲイン（利得）は1で使っているようだ。
ゲインを上げるには入力抵抗を小さくするか帰還抵抗を大きくすれば良いが、大きくするのは一旦抵抗を外す必要がある。反面小さくするのは抵抗はそのままで並列に抵抗を追加すれば良い。
しかし簡単に追加と言っても1mmも無い部品の両端にハンダ付けは事実上無理。
しかしパターンをルーペで観察すると幸運にも片側にはスルーホールが、もう片側にはチェック用のランドが有るのを見付けたので、これを利用する事にした。
しかし、これらのランドはΦ0.5mm程度しか無いので下手にリード線をハンダ付けすると剥がれてしまう恐れが有るし、周りの部品に触らずにハンダ付けは相当困難。

そこで角形の金属皮膜抵抗を基板に両面テープで固定して、そのリード線をフォーミングしてピンポイントでランドに当たるようにし、コテはリード線に当てて予めリード線に予備ハンダしておいた半田でパターンに半田付けするようにした。素早く確実に半田付けするためにリード線と基板のランドにはフラックスを塗布した。ほぼ点接触に近い感じで付いたようだ。

何とか成功したみたいで、テスターで抵抗を測定すると、後から足した6.8kΩの抵抗と元々の抵抗22kΩの並列値の5.2kΩを指した。一応近くの部品とタッチしていないか確認して改造終了。ゲインは当初の1から5.5倍になった。

ちょっぴり不安を抱きつつ電源を入れると、以前とは比べ物にならない音量で鳴り始めた。
以前は音量が小さく音質の良否の判断も躊躇う程だったが、十分な音量で鳴り出して同じ条件では無いので正確な判断ではないが、以前ん使っていたDAC＋自作デジタルアンプより良い音に聞こえる。（16から24ビットになったというプラシーボかも？！）

ヘッドホンだけではなくスピーカーの音も小さく、一時はどうなる事かと思ったが、どうにか使えるレベルになった。

モジュール、電源、USB端子の部品代で約1600円、これでDAC付きのアンプが出来れば上々だろう。
アンプの入力が分かったので（すなわちDACの出力）分離も可能だが、ハンダ付けのスキルなどちょっと難度が高いかな？