ZO-3ギターを、ハム⇔シングルで切り替えられるようにする

ハムバッカー4芯化で学習した内容を実践してみる。

スイッチ増設するか迷った末、安さと実装の楽さからピンヘッダ方式に決定。どうせライブで使うわけではないので結果十分だった。

最初は、4芯化して2回路3ポジションのスイッチでシングル⇔ハム⇔パラレルシングルの切替をできるようにしようと考えていたが、できるだけボディを加工したくないし、まずはシングルの音が使えればいいと割り切った。

この場合、2つのコイルを結んだ部分とGNDを短絡するかどうかを切り替えるだけでよい。

原理は以下の図に示す通り。
A-～B+の結線を、B-が繋がっているGNDに図右側のオレンジの線で短絡させると、Bのコイルの信号はすべてGNDに吸われるので、Aの信号だけが出る"シングルコイル"として使えるようになるというわけ。

今回はピックアプの端っこにピンヘッダをくっ付けて、シングルにしたいときだけヘッダを短絡させる作りにした。

元々はこんな状態。

シングル化の効果は聞き分け・弾き分けできるくらい顕著。
パワーが落ちる分ボリュームを上げる等対応は必要だけど、1台で出せるキャラクターの幅が大きく広がって楽しい。

ボディの加工に比べると数段楽で、気軽に試せる範囲と思う。

Mini Watter 6DJ8を作る

http://www.op316.com/tubes/mw/mw-6dj8pp-2017.htmの6DJ8全段差動PPミニワッター2017を作った。

■回路

回路、ラグの配置は原典をほぼ踏襲。
ラグは配置の問題から10+10の2枚に分けて、30V ZDの部分だけを片ラグに置き換える。
また、MT9ピンソケット周りも片ラグを排して空中配線する。
原典より小さい100x50x200mm程度のシャーシを使ったので、クリアランスがかなり厳しかったので、もう少し大きいシャーシがオススメ。
電源と無線系はシャーシの側面に配置し、電源トランスやアウトプットトランスの上にも基盤を配置するなど結構無理やり詰め込んでいる。

■費用

トランスが非常にお高く、電源用とOPT2つで3万近くなり、今回の構築費用の7割程度を占める。
真空管はヤフオクで旧ソ産2本2,300円のものをゲット。

■写真など

まずは電源を作ってテスト。

余っていたアルミシャーシを加工。

穴はステップドリルで一発だが、ニブラで綺麗に直線を切り出すのが難しい。

トランスの結線と配線の色を確認。右上にうっすら見えているのはメインの回路を組んだラグ板。

粗く配置を検討。

位置が決まったら、どんどん実装していく。

だいぶそれらしくなってきた。

あともう一息。

ここまで配線すればパワーアンプとしては完成。このときはAC100Vの配線直結だったが、あとでメガネコネクタ化してヒューズも追加した。
最後に、M5stamp+PCM5102Aで作ったBluetooth＋I2Sユニットを組み込んで、スマホやPCから無線で直接ならせるようにしたら完成。

前に作ったトランジスタのTourer Part 5といい具合に収まっている。筐体は小さいが、トランスがあるので持ち上げると結構重い。

暗がりだとヒーターの灯りが映える。

せっかく旧ソ連の球なので、旧ソ連の音楽が聴きたくなる。

夜な夜な作業して、電源回路を組んでからパワーアンプとして動くまでだいたい7日、さらにBluetoothを組み込むのに4日くらいかかった。

慣れた人が集中してやれば土日で作れるかもしれない。

BOM（部品一覧）をちゃんと作って、1回の秋葉原詣でや通販で部品を仕入れ切るのがポイントかも。

音を出してみた感想は、さすがという感じ。

最初はヒーターの配線がイマイチでハムノイズがあったが、経路の見直しを行ったら非常にしずかで聞きやすくなった。

ハムバッカーの4芯化

 エレキギターのハムバッカーを4芯化するための有益なリンク集。

①https://pop-guitars.com/brog/?p=1252

②https://pop-guitars.com/brog/?p=1247

③https://www.soundhouse.co.jp/howto/guitar/wiring/sp/?srsltid=AfmBOop_2Lm9k61L8ytj1UVowcQcHN600Hiecq-8HFg7dg5Eg0Ds4Lx

④https://frontisland.com/reference-book/coil-tap/

①②はポップギターズ、③はサウンドハウス、⑤はフロントアイランド。

①は、どうやって4芯化するか？

②は、4芯化した後コイル同士をどうやって繋ぐとどんなピックアップとして使えるかの概要。

③は4芯の話とは離れるが、一般的なギターでどんな結線をしているか？

④は4芯ハムバッカーとスイッチ、ポッド、ジャックをどうやって繋ぐとどんなキャラクターのギターになるかの具体例集。

これらの文献で勉強すれば、あとは工作技術が十分あれば望むピックアップに改造できる。

ちなみに、4芯のケーブルはギター屋や配線屋で買うと結構高額だけど、データ用USBケーブルをハードオフなり百均で買ってばらせば同等の品質のケーブルを格安でゲットできるのでオススメ。

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10/03追加、手持ちのZO-3のピックアップをばらしてみた。

コイルAとBで、極性とコイルの白黒が逆になっている。通常のハムバッカーとして組む分には作業しやすいのかもしれないが、極性の判断はやりづらい。

6DJ8 Mini Watterのバイアス調整メモ

Tourer Part5に続き、ぺるけさんの6DJ8 Mini Watterを作った。

記事はこちら→http://www.op316.com/tubes/mw/mw-6dj8pp-2017.htm

本回路のバイアス調整のメモ。

こちらは6DJ8のGが16.2V、Kが19.2Vになるよう、初段の負荷抵抗と定電流回路を調整する必要がある。

手持ちの抵抗は6.2kΩと6.8kΩで、ZDは30Vのものを購入。

ZDは実測値30.5V、6.8kΩ、定電流回路の2SK30Aが3.9mAの組み合わせで通電すると、Gが18V、Kが21Vとなり、設計上のポイントから大きく外れてしまった。

これを回避するため、Idss=4.3～4.4mAとする必要がある。

手持ちの2SK30Aはすべて4.0mA未満で、逆に2SK170と2SK117は5.0mA以上で使えない。

残りのJFETを手当たり次第に探すと2SK184が1個だけあり、こちらがちょうと4.4mAだった。さらに、2SK30ATMで2.1～2.3mAのものがいくつかあり、2つ組み合わせると4.4mAになるペアを発見。

定電流回路をこちらに付け替えると、左右ともGが16V前後、Kが19.1前後となり、許容範囲に収まった。

FETの表面積が左右で大きく異なるので温度変化に弱くなるかもしれないが、ひとまずこの構成で動かすことに。

久々の真空管アンプ、真空管式スモーキーアンプを作る（3A5 + 3A4シングル）②

真空管スモーキーを段ボールブレッドボードで仮組したが、その回路図の話。

実物の写真や背景は以下①を参照してください。

https://matsu-log.blogspot.com/2024/08/3a5-3a4.html

黒字が定数値、赤字が実測値。

2枚のうち1枚目はリプルフィルタの抵抗が1kΩで、2枚目は220Ωに変えたもの。

カップリングコンデンサを104にしてライン入力で音楽を聞くとまあいい感じ。ウクレレのピエゾでは少し出力が物足りない。さらに電圧を上げるか、高能率のスピーカーに変えてみる？

2枚目のほうが高電圧のためか、少し大きな音が出る。

カソードのバイアス抵抗には、3A5だけでなく3A4のプレート電流も流れ込む。3A4の動作点を考えると-3.7Vのバイアスをかけたいので、180Ωから220Ωに差し替えたほうがよいかもしれない。

参考文献は以下。

Haruさんのコントロールアンプから、3A5の電圧増幅回路やグリッド抵抗の取り廻しを真似させていただく。

http://haru-audio.sx3.jp/controlamp/3a5controlamp.html

UX生さんが、3A5の低電圧での詳細な実測Ep-Ip図を公開してくださっており、動作点の検討に生かさせていただいた。

http://web1.kcn.jp/tube/3A5.tube.data.html

3A4はあまり作例がないので、昔のアプリケーションノートを参考に定数を決めた。

https://www.radiomuseum.org/tubes/tube_3a4.html

以上。

久々の真空管アンプ、真空管式スモーキーアンプを作る（3A5 + 3A4シングル）①

■電池管スモーキーの構想

ずいぶん昔、知人の愛煙家にアメスピの缶を大量にもらったので、スモーキーアンプのメタル版を作った。
久々に物置から出てきたのでいじってみたが、それなりに遊べる感じの音だ。
回路は本家の完全なパクリだが、実装は昔の自分ながら結構いい仕事をしていた。

　ボリュームに基板を固定し、いい具合にコンパクトに収めている。

　

スモーキーと一緒に死蔵していた電池管たちも発見。そういえば、メタルスモーキーの次は真空管スモーキーを作ろうと考えていたことを思い出した。

スモーキーアンプの回路図を探す中で以下の川端様のページを見つけ、自分でも作りたいと思って秋葉原で部品を集めたのだった。

http://www.hi-ho.ne.jp/ux-45/smokey.html

当時は技術も知識も今以上に乏しく、ノイズ発生器しかできずに諦めてしまった。

今回は、当時の反省を生かしつつ電池管を生かし、ちゃんと音が出るものを目指して作ってみる。

■ブレッドボードで仮組

できたものがこちら。仮組だが、それなりのものにはなった。

ライン入力では一昔前のPCで鳴らしたくらいの音にはなる。

ウクレレのピエゾやギターを繋ぐといい感じだが、欲を言うともう少しゲインが欲しい。カップリングコンデンサが104のままだと低音が煩いので、472に変えるとちょうどよかった。

回路は以下の通り。

1. A電源
1. 構成
1. アルカリ電池1.5V
2. B電源
1. 構成
1. AC100V直結、ブリッジ整流、2段リプルフィルタ
2. 供給電圧
1. DC120V
3. 主要素子
1. 秋月の100uF/400V
2. 抵抗は1kΩ、これで十分にリプル除去できていた。
3. 増幅回路
1. 構成
1. 3A5電圧増幅2段、3A4電力増幅1段　※無帰還
2. 主要素子
1. OPTはTOEIの一番安いもので、7kΩ:8Ωのタップを使用
2. スピーカは秋月の安い樹脂コーンのもの。
3. 3A5のプレート抵抗は両方とも33kΩ
4. カソード抵抗は全体共通で180Ω+220uF。
5. グリッドはすべて1MΩで設置
6. カップリングコンデンサはフィルムの104 or 472。
7. 各プレートには申し訳程度で1uF/250Vのセラコンも追加。

一応オリジナルの回路だが、ほぼ先人の回路を切り貼りしただけ。

回路図や参考資料などはまた後日記載予定。

できれば、電源のDC-DCコンバータ化、高電圧化、負帰還の追加あたりもやってみて、うまくいったものをちゃんと実装したいところ。

オーディオの電源検討

■前提

BLE→I2S→パワーアンプ→スピーカという構成でオーディオ環境を構築しようとしている。 BLEで繋ぐと、PCでもスマホでもワイアレスで簡単に運用できて便利。

• 機器構成
• BLE→I2S
• M5ATOM Lite
• I2S→アナログ
• PCM5102A
• アナログのパワーアンプ
• 自作の386アンプ or ぺるけさんのTourer Part5
• 各機器の電圧と消費電力
• M5ATOM Lite
• 5V or 3.3V
• 80mA-125mAくらい
• PCM5102A
• 3.3V or 1.8V※デジタル部のみ
• 10mAくらい
• パワーアンプ
• 12V
• 数百mAくらい
• 希望スペックというか制約条件
• それぞれ必要な電圧が違うので、電圧変換が必要。
• 主電源は12V1系統にしたい。（秋月ACアダプタ）
• コンバータや3端子レギュレータはなるべく減らしつつ、省エネにしたい。

現在、バラック構成で複数系統の電源を繋いだ状態ではいい感じの音で鳴らせている。

これを、ひとまとまりのシステムとしてまとめたい。

そのために、電源をなんとかしたい。

■検証1：レギュレータ1発

NJM722333で単純に降圧し、ATOM LITEとPCM5102を繋いでみた。

12V->3.3Vでは電位差が大きすぎて、ヒートシンクをつけても手で触れないくらい熱くなる。
電流を計ってみると80mAくらい。
(12-3.3)*0.08=0.696≒0.7Wの消費。

■検証2：スイッチング電源
熱対策で、DC-DCコンバータを仕込んでみる。
12VからDC-DCで5Vを作ってそのままATOM LITEに入力し、さらに5V->3Vを722333で賄ってDACを動かすようにする。

NJM2460かMC34063を使えば、僅か8点で12Vから5Vが作れる。

ブレッドボードで上記の回路を組んで、定数と種類を変えてうまく動くか試験してみる。

しかし、ATOM LITEを動かせるくらいの電力を賄おうとすると、正しいパーツを選定しないといけない。

具体的には、C1の容量、L1のインダクタンスと種類が重要。

最初、有り合わせでC1に103＝0.001uFを使っていたが、周波数が足りないようでどのL1と合わせても、無負荷では5Vになるが、マイコンを動かすだけの電力を作れなかった。

C1を先人の回路に合わせて470pFにしたうえで、L1も値と種類を変えて試してみたが、マイクロインダクタでは十分な電力が取れなかった。

マイコンどころか、100Ωの抵抗を繋ぐだけで電圧降下してしまう。約50mAの負荷にも耐えられないということ。

スイッチング周波数を計算すると、だいたい470pFでは40kHzで、0.001uFだと半分の20kHzになるようだ。

左の3つはNG,右の3つはOKで、特に一番端の220uFが安定した。
どうも、十分なコアを持つ巻き線型でないとスイッチング電源には不向きのよう。

今回は検証していないが、ダイオードも高速かつ低閾電圧のものを選ぶ必要がある。逆起電力への耐圧も必要。

奥深い。

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2024/8/18追記

スイッチング電源はうまく動いたものの、どうしてもノイズが乗ってしまうし、ATOM LITEの起動時のコンデンサの電荷の溜まり具合などの影響か、マイコンの起動がうまく動く時と動かない時があって安定しない。

また、7805で12V→5Vを作ってから他のLDO、AP7375で3.3Vを作るようにし、ATOM LITEは5Vで動かすようにすると、意外と大したことない発熱で済んだ。

7805側は、(12-5)=7Vで80mA、0.56Wの消費電力。小さいヒートシンクか、アルミケースに接触させれば十分放熱できた。

AP7375は、(5-3.3V)＝1.7Vで20mA程度のため、34mW。SOT-23でも基板と配線だけで十分放熱できていた。

2段階で降圧することで、1段目のLDOの電位差が1.7V, 136mW減少する。数字で見ると大したことないが、いざ手元で作ってみると馬鹿にならない違いだった。

事前にあれこれ希望スペックを出して考えていたが、机上の空論よりまずやってみることが大事かも。

上記より、スイッチング電源は諦めて、LDOのみの構成とすることにした。

セラコン、マイクロインダクタ、3.3V LDOは表面実装にしたので表面はほとんど部品無し。

細かいので最初は手間取ったが、慣れればリード部品よりも早く実装できるくらい。

7805は実装面積を減らすため、基板裏面に配置し、そのままアルミケースに接触させるつもり。

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2024/08/26追記

今回の方式、単電源をそのまま使う386アンプではうまくいくが、ぺるけさんのTourer Part5ではうまくいかない。12Vを内部で疑似的に±6Vにして中点をGNDとしているので、そのままだとBLE DACのGNDとパワーアンプのGNDが異なってしまうため。

これを解消するため、7805の代わりに、12V→5Vの絶縁型コンバータを購入予定。

小さい巻き数2:1のトランスに12V方形波を突っ込めば何とかなりそうな気はするが、500円で買えるのでわざわざ組むより買うことに。