さくらのジャンク箱ロゴ

Sakura87がほぼ月刊でお届けするPCや電子工作と写真の備忘録てきなブログ @なんと20周年

TCB501HQを使って50W級パワーアンプを作る 復活編

皆様こん○○わ。Sakura87です。

最近は工作ネタが無かったのでもっぱら商品レビューしかしていなかったのですが、久しぶりにアンプを作ってみたくなったので作りました。

はじめに

今回は前回作成したTCB501HQを使ったアンプを作り直してみたいと思います。

基本的な部品、回路はデータシートの物を採用するなどは前回と同じですが、今回は以下の点を変更しました。

  • 基板をクエン酸エッチングで作成する
  • 4chのうち2chは殺して使う
  • 電源平滑コンデンサを2個にする
  • 制御部分は完全アナログで行う

なお、前回同様50W級と書いていますが一般的な家庭向けスピーカーのインピーダンスである8Ωで使用すると20Wくらいの出力です。

基板の選定・回路の考案

まず、基板ですが前回は2mmピッチのユニバーサル基板を使用して作りました。しかしながら、この基板で作っても結局は空中配線が必要だったりと、ただの板以上の使い方をしていませんでした。

そこで今回は、プリンタをレーザープリンタに買い換えたこともあり、前回のアンプ製作でやってみたエッチングを行ってみようと思ったので今回は基板エッチングで基板を作ってみることにしました。

その際、アセトン転写式を使って行ったのですが、あまり細いパターンだとエッチング不良が起きてしまう(そもそもアセトンで転写するときに潰れてしまう)ので配線を太めにして感覚を広めにしたことでちょっと4chでは無理が出てきましたので2chは殺してしまいました。
どうせ4ch使っても2chで作るので最初からパターンを起こさないことにしました。

平滑用コンデンサの選定

平滑用のコンデンサは公式の回路図では3900μFが指定されていますが、この大きさは自分が部品を調達する範囲では売っていないことと、大きなサイズになってしまうので今回は平滑用コンデンサを2つ並列にして使うことにしました。
並列に使えば合成容量で同等の性能が得られるはずなので。

平滑用コンデンサは公式データシートのC5で、3900μFが指定されています。

このサイズに近いコンデンサとなると前回使用した4700μFか、容量の小さい3300μFのどちらかに(秋月では)なってしまいます。
16V耐圧で作れば4700μFでも25mm程度のようですが、ICの設置高さである18.97±0.4mmをなるべく超えたくなく、出来ればヒートシンクに使用するアルミ板の高さである25mmは超えたくない最悪でも28.4mm(スペーサー+基板+上物で40mm)は超えたくないという事で小型のコンデンサを複数配置することにしました。

そもそもこのICはカーオーディオ向けなのでそれを見越してコンデンサ容量を決めているでしょうから平滑用コンデンサは3900μFも必要ない気もします。
そこで容量を減らさず基板の高さを減らそうと一番個数が少なく、高さが低くなる2200μFを2本使うことにしました。今回使用した16V耐圧品で20mm程度なのでICの高さを微妙に超える範囲で合格点です。

入手性を考えれば1000μFx4がいい気がしますが4つになると今度は幅が大きくなってしまうので。

と、ここまで書いてきましたが、よく考えたら3900μF1発と2200μFを2本では効果のある周波数帯域が異なる気がしますね。
まぁ良いでしょう。

制御部分について

前回、制御部分はAVRマイコンと電子ボリュームを使って作りました。

しかし、結局やっていることはボリューム調整だけなのと、そこまでする手間が面倒だったので今回はアナログのボリュームと機構スイッチによる制御を行うことにしました。

ポップノイズもIC側が良い感じに消してくれるので……というかBTLなので基本的に起きないので考慮不要なのでマイコンを入れる必要はほぼ無いです。

イコライザ積んだりMP3再生機能付けたりするなら良いかもしれませんが、今回は純粋なピュアアンプとして作るので。(純粋なピュアアンプってなんかチゲ鍋みたいな事になってないですか?)

部品構成

という事で部品一覧です。今回はツマミ以外の全ての部品を一新しました。
本当は外装部品とか過去作から取り外して作る予定でしたが外している最中に壊したりしたので。

追加した頼れる工具

これのレビューは特にないです。

基板やケースの穴開けに便利なボール盤を買いました。
2万円前後で売っている中華製のお買い得ボール盤ですがあるとないとでは製作クオリティが結構違います。

アンプ本体

アンプ部分の部品一式

今回は最初から2chぶんしか作らないので部品もシンプルです。

合計 1959
部品 型番 購入店 単価
オーディオパワーアンプ TCB501HQ 共立 825 1 825
電解コンデンサ
16V 2200μF
1CUTWE222M0 共立 60 2 120
電解コンデンサ
16V 10μF
1CUTSJ100M0 共立 66 1 66
電解コンデンサ
50V 1μF
1HUTSJ010M0 共立 66 1 66
フィルムコンデンサ
0.22μF100V
MEM224J101RB-5 秋月 25 2 50
フィルムコンデンサ
1μF100V
MEM105J101RB-5 秋月 50 1 50
積層セラミックコンデンサー
0.1μF50V X7R 2.54mm
RDER71H104K0P1H03B 秋月 10 1 10
カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W47kΩ CF25J47KB 秋月 1.5 1 2
何らかの端子台2ピン 任意 共立 120 5 600
何らかの端子台3ピン 任意 共立 170 1 170

共立は共立エレショップ、秋月は秋月電子通商です。

電解コンデンサは全て東信工業製、2200μFが通常の105℃品で、それ以外は音響用のJovial UTSJを使いました。
フィルムコンデンサは全てメタライズドポリエステルフィルムコンデンサで、秋月電子でよくおいてある台湾のFAITHFUL LINK INDUSTRIAL CORP.製の特に何の変哲も無い黄色い奴です。
本当はWIMAとか使いたかったんですが共立に在庫がなかったんで。

セラコンについてはいつもの村田の奴です。まだ沢山余っているので暫くこれになると思います。

抵抗はただのミュート用の抵抗なので普通のカーボン抵抗です。秋月で100本入りしている奴の1本の値段相当を書いています。
ポップノイズの切り替え時間に影響があるようですが、ちょっとくらい前後したところでたいして問題ないでしょうから安いカーボン抵抗で良いです。
そういや、この抵抗値は制御電圧で変える必要があるそうなので仕様書の計算式によって変えてください。

今回は47kで付けましたが12V電源そのまま流すなら112.8kになりますので100kか120kの抵抗にしてください。

基板との接続は今回も例に漏れず端子台を使いました。使用した端子台はありますが、基板の設計ミスで裏返しでないと付かなかったので「何らかの端子台」にしています。
各自良い感じにしてください。別に端子台でなくてもOKです。

外装部品

外装部品一覧。好きな物選んでください。

外装部品はこんな感じ。基本的には好みで選んでOKです。

スイッチの選び方

スイッチはよくあるニデックのトグルスイッチ。ミュートと電源に使います。
ミュートと電源に使いますが、今回は電源は常時通電として、このスイッチで主電源をオンオフするのではなくICのスタンバイ機能を生かして電源をオンオフするのでスイッチには1Aも流れないため小型のスイッチでOKです。
見た目重視で大きなスイッチを使っても良いので好きにしてください。

接続端子

RCAはいつもの奴……よりはちょっと小型のようですが似たようなタイプです。これは完全に好みや操作性、入手性で選んでOKです。
音質に拘る人な拘るようですが余程の粗悪品を使わない限り一般的な人には差は分かりません。ただ、金メッキがカッチョイイのでどうせなら金メッキパーツを選びましょう。

その下の電源入力は使用するACアダプタの仕様に合わせて決定します。基本的に選択肢はありません。12V5AくらいのACアダプタなら内径2.1、外径5.5mmのコネクタになるでしょうし、外装取り付けタイプならだいたい入手できるのはこのタイプになります。
ほか、取り付け方法の違いやスイッチが付いてるかどうか程度の選択肢しかないので目的に応じて決めます。

スピーカー端子はコストとの相談で決めてOKですが、写真のようなバナナプラグと裸電線両対応のタイプが値は張りますが見た目も良く操作性も良くて良いと思います。
場合によっては廃棄するまで触らない部品なので耐久性などはあまり考えなくても良いですが、写真のタイプの方が耐久性はあるようです。

LED

LEDは写真では青色と透明が写っていますが、微妙だったので今回はすべて透明の方に入れ替えました。
透明のLEDはオプトサプライのパステルカラーLEDシリーズのさくら色LED(OSK64L3131A)にしました。
このLEDは紫寄りのピンク色で結構いい感じのピンク色になります。

LEDはお好みで決めてください。写真のLEDの隣に写っているのはLEDの電流制限抵抗で使用するLEDの仕様と電圧、目的の明るさに応じて決めます。
今回は暗くても眩しくないように150kΩの抵抗を入れました。12Vで駆動させる場合、アンプ部の抵抗が120kΩになるので同じものを使って良いと思います。
これでハッキリと動作が解るけど明るくないくらいの明るさになります。必要な明るさになるかどうかは実際に試してみるのが一番確実です。

LEDの固定方法はブラケットを用いるのが良いと思います。ブラケットは1個100円前後で売られている金属製の物が見た目もよく見栄えがしてよいでしょう。
基板などを使って固定し、小さな穴を開けるタイプが最近流行ですから、そういうやり方でも良いです。もちろんプラの安いものでも良いでしょう。いっそフロントパネルに接着しても問題ないかと。

ボリュームその他

ボリュームはステレオですので2連ボリュームを使います。音質に影響しますし、操作性、耐久性にも関係してくるのでマジメに選ぶべきですが、写真のようなよく売っている汎用ボリュームで特に問題になることもないです。
大体このクラスのアンプであればどのアンプもこれか、ちょっと良くてアルプス製の汎用ボリュームが使われているので。最近は音質特化のボリュームも余り見ませんので音質気にするなら電子ボリュームにするのが良いかもしれません。

以上でパネルの部品は終わりですが、配線の判別に写真左下に移っているテプラの熱伸縮チューブを今回使ってみました。結構いい感じでした。

ケース

UC型ユニバーサルアルミサッシケース(ブラック/放熱穴無)

今回ケースはいつもタカチのお買い得アルミケースYMシリーズを使っていましたが、良い感じの大きさがないのと、せっかくボール盤を買ったのでちょっと良いケースを使ってみようということで今回はちょっとお高いUC型をチョイス。

大きさは200x140mmで高さが50mmのケースです。もう一つ小さい方は配線や端子類の寸法を考えたらちょっとギリギリ入らなさそうだったので一つ大きなものを買いました。
結果大きさは丁度良い感じで質感も良く良い感じでした。共立エレショップで3641円と、いつもの倍はしますが。

分割式ケース

そもそもこの分割式がどうも気に入らなかったのでこれを避けていたというのもありますが、やっぱり分割式は使い勝手が良いです。

基板パターン

回路は前述の通り今回もデータシートそのままです。基板パターンは以下のようにしました。

Kicadで作成した基板パターン

100×50の2:1のサイズで良い感じに作れました。
ターミナルが逆向きじゃないと付かなかったのは、この一番下のセラコンに干渉するからなのでこのあたりは実際に入手したコネクタに合わせて微調整する必要がある。

それ以外は、出力と電源はなるべくパターンを太く、今回はそこまで大きくパターンが信号に影響するような制作物ではないので、その他の信号線などは見た目や使い勝手、エッチング不良を起こさないように太さや長さを決めました。

あとは空き部分を埋めているグランドパターンはノイズ対策という所もありますが、どちらかと言えばエッチング液と時間の節約ですね。全部溶かすと大変なので。基板の作成に関しては前回作ったアンプの記事を参考にしてください。

40W級オーディオアンプの製作 TDA7375編

完成した基板

完成して部品を乗っけた基板

完成して組み立てた基板です。見事に端子台が逆向きですが気にしないでください。

本当はもう少し凝った回路を作ってあげるべきなんでしょうが、あまり色々設計したりする時間が取れないのでこうなります。
今のアンプICは基本的に必要最低限の部品で組むと結構スリムになりますね。

今回はニチコンではなく東信のコンデンサを使いましたので普段と色味も違ってなんか良い感じです。

動作確認

基板の動作確認。問題なく動作しています。
もうこの時点で音が良いですね。って言うかこの適当に買った小型スピーカーわりと音良いんですよね。

組み立て

それでは組み立てていきます。

現物合わせ中

まぁまずは現物合わせで乗るかだけ確認していきます。それ以前にある程度概算で乗ること自体は確認していますが、結構寸法が違っていたり、考慮漏れがある事があるため、一度は現物合わせ必須です。

図面合わせ

現物合わせをしたら、CADなり定規で線を引くなりして穴開け位置を考案していきます。
最近はCADソフトもフリーのものがあったりサブスクがあったりで入手しやすくなっているのですが、この程度であれば手書きCADでも全然問題ないと思います。

で、CADで設計したらあともCAD図面の印刷データと現物を合わせて確認します。これをやらないと悲しい事になるので穴開け前の最終確認ですね。

モニタのDPIが正しく設定されていれば印刷までしなくても良さそうですが、どうせこの後アタリを付けたり加工するのに使いますから印刷しちゃってください。

穴開け前の最終確認。

で、CADを用いてちゃんと作りました。
CAD図面が完成したら最終的に本当に問題ないかを確認します。

なお、裏面に転写して作るので表は左右反転しています。
裏も厳密には左右反転しますが正面から見たらこの位置に付きます。

転写

もしかして銅張基板に転写できるならこっちもいけるのでは?ということでアセトンで転写してみました。
結構いい感じに転写できました。

センターポンチで当たり付け

転写したらセンターポンチで当たりを付けます。
今回はボール盤を使いますが手工具を使うのであればセンターポンチは必須。ないと余程腕が良くないとズレます。
ボール盤を使う場合でもドリルのブレをこのくぼみがある程度吸収してくれるのでやった方がいいです。

なお、センターポンチの穴がズレてたら意味ない模様

と言うわけでセンターポンチで当たりを付けました。
なお、当たりの位置が微妙にずれていますね。人として軸がぶれているから仕方ないです。

ポンチで当たりを付ける→1割引きくらい小さめのドリルで穴を開ける→リーマーやヤスリで広げる。と言う感じで目的の大きさの穴にしていくと綺麗に穴が開けられます。最終的に目的の穴より大きなドリルを使ったり専用の工具を使ってバリを取って終わり。

写真は撮り忘れました(爆)

組み付け

組み付け中の写真も撮り忘れました(木亥火暴)

現物合わせをしてきちんと設計をしても、やはりちゃんと組み付けられるかは最後まで不安ですね。これも実際メイン基板の固定穴が微妙にずれてしまったのでちょっと窮屈になってます。

配線

なんとまた、途中の写真はないんですよ!

配線しました。

電線はスピーカーケーブルと電源線がその辺のホームセンターにも売ってるフジクラのKIV線0.75sqです。
音声入力線がちょっとちゃんとしたホームセンターには売ってる富士電線のマイク用シールド線MVVSの0.5sq2芯。

KIVは当然1:1ですがMVVSは一本でステレオ通してます。配線自体は剥きやすく加工もしやすかったですが、ちょっと太かったのでもう一つ細いものでも良かったかもしれない。って言うかこの距離なら金属筐体だし、ノイズの影響を考慮する必要は殆ど無いだろうから、別に全部KIVでよかったのでは。

赤い細い線はいつも使っている電子部品屋ではだいたい売ってる耐熱電子ワイヤーです。多分協和ハーモネットのAWG20だったはず。

裏面の処理

まぁこんな感じ。RCA入力のグランドはもうここで一つにしちゃいました。

だいたい設計者が悪い

配線がごちゃっとしてますが基板部分です。
このタイプの端子台ってぶっちゃけあんまり信頼性良くないっすよね?なんか使い方間違ってるかなぁ?

フロント側のLEDは空中配線

前側はスイッチとLEDくらいしかないので空中配線してます。本当は基板とか付けた方がいいのでしょうが。

あと、LED用のGNDを忘れたので入力のGNDからとっていますが、ノイズを拾う可能性があるので本来なら基板の付近から取るべきです。

LEDの配線についてはほぼ基本的な配線なので回路図等は省きます。
通電ランプは基板に設けた12V出力直結、電源(スタンバイ)はスイッチ→基板の配線とGNDに。

ミュートはミュート動作時(スイッチオフ時)に光らせたいので、ホタルスイッチの仕組みと同じように12Vとスイッチ→基板の間に設置。
これでスイッチがON(12V供給中)にはスイッチでバイパスされ光らず、スイッチがオフになると基板へいく配線と12Vの間に電位差が生まれてLEDが光る。しかし、スイッチはGNDに堕ちているから基板側には電気は流れず(厳密に言うとちょっと流れる)ミュート機能が動作すると言う仕組み。

仮組みで最終動作確認

ここまで来たら再度動作確認します。ボリュームコントロールやミュート、スタンバイ機能が正常に作動しているか、L・Rが間違っていないか、位相がおかしくないかを確認します。

裏面

蓋を閉め、ゴム足を付けて完成!

できあがったもの

フロントパネル

フロントパネルはこんな感じに。このテプラをどうにかしたいですなぁ。
ボリュームつまみはずっと使ってるいつもの奴。多分これや。

リアパネル

リアはこんなかんじになりました。センターポンチの位置が少しずれていたのでちょっとズレてますがなかなか良い感じに

音を出して動作確認している所(という体でとった写真)

完成!(音質と総合評価、その他)

音質は前回とほぼ同じ。

上から下まで無理なく十分に出ていて、素直で綺麗な音が出る。低音も十分響く程度のパワフルさがあり音の分離もよくしっかりとしたステレオ感がある。
ノイズもほぼなく非常にクリア。このICは足が2mmピッチ(1mmピッチの千鳥配列)なのでユニバーサル基板で扱いにくいためあんまり広まってませんが、音は良いので自作基板とか2mmピッチのユニバーサル基板を使う人はもっと使ってみてほしいところですね。部品もそんなに多くないし。

前回のアンプとの違いは、コンデンサが変わっている分若干変化があるかな?といったところ。

音質以外の部分では今回初めて別のケースにしましたが、これがなかなか良いので少し高いですが今後このケースを使っていきたいと思います。板厚も厚いですし加工もしやすい。

あとはやっぱりちゃんとしたボール盤(って言うほどちゃんとしてないですが)を使うと結構違いますね。ハンドドリルだとどうしてもズレるので。

というころで、今回は以前使用して音質が良かったICのリベンジというか作り直しを行いましたが、やはりちゃんとした基板を作ってちゃんとした道具を使って加工するだけで一気にクオリティが上がりますね。
手工具でユニバーサル基板で作るのも手作り感が出てよいですが、どうしても2.54mmのピッチに縛られるのと、あまり複雑な物は作れないのでやっぱりオリジナル基板を作ると工作の幅が広がりますね。

今時は基板加工サービスも低価格で出来るので少量作って即売会で頒布するみたいなことをするなら加工サービスに出すのもいいでしょうが、一品しか作らない場合、コスパよりもやりがいを求めるならやっぱり自分で作るのが一番ですね。

ところでせっかくなのでかバナナプラグも新調しました。

新旧比較。
古い方は共立にあったDIGITALなやつです。新しい方が高級感がありますね。(実際倍くらいするけど)

新しい方はセパレート式でこの間に導体を挟む方法。

剥いて通す

折り返して

絞まらなくなるまで締めたらOK

結構いい感じ。

終わりに

という事で新しいアンプを作りました。

さて次回ですが、Amazonで売ってる中華なお買い得CNCルーターを買ったので、それまでに特に何もなければそれの記事を書く気がします。

それでは。

総閲覧数:235 PV

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です

このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください