2016年7月5日火曜日

LME49600を使ったヘッドホン・アンプをLTSpiceでシミュレーション

LME49600のDATASHEETのApplication Noteに載っているヘッドホン・アンプの回路をシミュレーションしてみた。


U1-Aは非反転増幅回路、U3はLME49600自身のバッファで全体として負帰還がかかっている。

U1-Bは負帰還の途中に入っていて意味がわからなかったが、DATASHEETの説明を読むと、出力のDCオフセットをキャンセルするサーボ回路らしい。R10とC5でLPF(fc=0.16Hz)を構成し、LME49600の出力とGNDを比較してU1-Aに負帰還をかけているようだ。

U1-Bの負帰還にはC5しか入っていないので直流の増幅率は無限大になる。(と思う(^q^;

LME49600のLTSpiceのモデル


spiceモデルはTIのWebサイトから入手出来るが、そのままではLTSpiceのコンポーネントとして使えない。ググっても某知恵袋のいじわるな?回答ぐらいしか出てこない(^q^;

少し調べてLME49600のシンボル(asy)ファイルを作ってみた。

LME49600.asy

Version 4
SymbolType CELL
LINE Normal -32 32 32 64
LINE Normal -32 96 32 64
LINE Normal -32 32 -32 96
LINE Normal 0 32 0 48
LINE Normal 0 96 0 80
LINE Normal 4 44 12 44
LINE Normal 8 40 8 48
LINE Normal 4 84 12 84
WINDOW 0 16 32 Left 2
WINDOW 3 16 96 Left 2
SYMATTR Value LME49600
SYMATTR Prefix X
SYMATTR Description LME49600 High-Performance, High-Fidelity, High-Current Headphone Buffer
SYMATTR ModelFile mylib\LME49600.lib
PIN -32 80 TOP 0
PINATTR PinName BW
PINATTR SpiceOrder 5
PIN -32 48 BOTTOM 0
PINATTR PinName In+
PINATTR SpiceOrder 2
PIN 0 32 NONE 0
PINATTR PinName V+
PINATTR SpiceOrder 3
PIN 0 96 NONE 0
PINATTR PinName V-
PINATTR SpiceOrder 4
PIN 32 64 NONE 0
PINATTR PinName OUT
PINATTR SpiceOrder 1

LME49600.asyをLTC\LTspiceIV\lib\sym以下のフォルダに置けば普通のコンポーネントの様に使えるようになる。

モデル・ファイルのLME49600.libをLTC\LTspiceIV\lib\sub\mylibに置いてい使っているが、他のフォルダに置くなら
SYMATTR ModelFile mylib\LME49600.lib
のパスの指定を変えれば使えると思う。

LME49600のシミュレーション



BWはVEE(V-)につなぐとBandWidthが大きくなるので、R1(Rbw)を、ステップ解析で1fΩと1MΩに切り替えて、V-につないだ場合とフロートにした場合のシミュレーションをしてみた。

AC解析

DATASHEETの特性グラフと似た感じなのでちゃんと使えてると思う。

Application Noteのヘッドホン・アンプのシミュレーション



電源系のデカップリングコンデンサは省略した。U2、U3のオペアンプはUniversalOpamp2。

過渡解析

V(n001):入力波形

入力はDCオフセットをプラス側に偏らせてみたが、出力はDC成分が除去されてGNDレベルを中心に振れている。ACカップリングしていないのに不思議なものだ。こういう回路を考えられるのはすごいなぁ。

AC解析

DC成分をカットするために低域(10Hz以下)が減衰している。

サーボ回路を外した場合もシミュレーションしてみた。


低域の減衰は見られず、増幅率も小さくなっている。

OPAMPを交換


アプリケーション・ノートはLME49720を使うようになっているが、Spiceモデルが見つからなかった。他のOPAMPでも大丈夫だと思うのでOPA2134とOPA2604でシミュレーションしてみた。

OPA2134

OPA2604

高域(と言っても100kHz以上)が多少変化している。

ステップ応答

ステップ応答も一応シミュレーション。

UniversalOpamp2

V(n001):入力

OPA2134

OPA2604

以前、実際にOPAMPのステップ応答を比較したときと傾向は似ている。

参考:「OPAMPのステップ応答の比較してみた」(GND→5Vのステップ波形で実験している)

メモ:

そろそろ何か作りたい気もするので、作ってみる方向で考えようか。

LME49600はバッファICとしては相当優秀なので出力にOPAMPの特徴が現れることを期待。

PCM2704の出力部として、サイズは気にせず据え置き型?オーディオグレードの電解コンデンサの買い置きを全然使ってないので消化したいという目論見もある(^q^;

電池だとヘタりが早そうなので、いずれはAC100V電源を使うつもりでまずは電池駆動かな。