小ネタ実験 1回路のスイッチ（SPDT）で両電源のON/OFFを制御する

TPA1629A2を使ったヘッドホンアンプを作ってみたものの、あまりしっくりこないので
秋月のキット（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-03016/）の回路図が公開されているので
参考にして考えてみた。

この回路の本体は反転増幅回路とボルテージフォロワーの組み合わせなのかな？

フィードバックに入っているCや出力に入っているRはよくわからないが安全のためには必要なんだろう。

ん～、やっぱりあまりよくわからん（＾ｑ＾；

で、一番の謎は電源部あたりの回路だった。

最初は仮想GNDをつくるためにトランジスタを使っているのかと思っていたが、よく読むと最初から1.5V電池を2個×２を使っていて、電池レベルで両電源なので仮想GNDをつくる必要はない。

そう思って回路を見直すとこのトランジスタは電源のスイッチングの働きしかしていない感じだ。

LTSpiceで似たような回路のシミュレーションをしてみた

RL+、RL-は負荷として30mAながすつもりで100ΩのRを入れてみた。

RL±の負荷抵抗を入れない状態ではON/OFFの切り替えはうまくいかないようだが

負荷抵抗として100ΩのRL±を入れるとシミュレーションはうまく動いた

ブレッドボードで実験しても、写真の黄色いジャンパ線を抜き差しすると出力側のON/OFFが切り替わった。

ブレッドボードでの実験でも負荷抵抗をいれないと常時ONになってしまう。

このキットではトランジスタのスイッチング回路の後に（スペース的にはかなりきついのに）1000uFの電解コンデンサーが2個並列で入っている。

電源としてはこれでいいのだろうか？

物理的なスイッチをつけるとケースに収めにくいのでキットとして売りにくくなりそうだしなあ・・・

よくわからないが、この回路で2回路のスイッチではなく1回路のスイッチ（スイッチ付のPOT）で両電源のON/OFFを制御できるようだ。

PT2399エコーキット 透明ケースに収めた

共立のPT2933エコーのキット（http://eleshop.jp/shop/g/g858415/）を秋月の透明ケース（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00358/）を2個使いしてケースに収めた。

ケース間のケーブルの長さがちょっと短すぎたかな

ケース内配線図

このあいだ考えた配線図（http://dad8893.blogspot.jp/2015/07/pt2399.html）はパイロットランプのLEDの付け方を間違えていた。

電源ラインにLEDとRを入れてしまっていたのでこれは動かない（＾ｑ＾；

とりあえず、LEDとRを取り去って配線した。

パイロットランプがないと電源が来てるかどうかわからないので、基板に直付けしようかな・・・

PT2399のインパルス応答

自作の「矩形波だけのファンクションジェネレーター」（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html）を使ってインパルス応答を見てみた。

ファンクションジェネレーターの出力は20Hz、Duty比はできるだけ小さい値にした。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

黄色が入力、赤色が出力

PT2399のキットのパラメータで、「Delay」はDelay音の出力を遅らせる時間、「Repeat」はDelay音の繰り返し回数、「Wet」は原音との混ぜる割合の設定だ。

この設定は、Delayさせる時間をできるだけ短く、1回だけ出力して原音とはできるだけ混ぜないというものだ。

オシロの波形をみると左右中央でトリガーがかかっていて、Delay音はこの後すぐ現る波形なので目盛りから読み取って約36msになる。

つまり、Delayの最小値は約36msだ。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

Repeat数を最大にしてみた。

Delayの波形が重なりあってしまってインパルス応答がちゃんと見れない。

「矩形波だけのファンクションジェネレーター」は単発のインパルスも出力できるようにしてあって、AVRの駆動周波数16MHzの1サイクル分の6.25usでON/OFFされるが、単発だと、このPT2399のキットを通すとオシロで補足できなかった。

ステップ応答

ファンクションジェネレーターのAVRの出力直（5Vp-p)でステップ関数を出力した。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

PT2399のキットは入出力がACカップリングされているので、入力のH/Lが切り替わる時に微分波形が現れて、1回だけ反復されている感じだ。


Delay:最小 Repeat:最大 Wet:最大

Repeatだけ最大にした。反復回数が増えて時刻とともに減衰されて収束している。

Delayの間隔はやはり30ms前後のようだ。

「矩形波だけのファンクションジェネレーター」の改修案

インパルスの理想は、時間0で大きさが無限大だが、こんな波形はさすがに現実には作れない。

5Vp-p、6.25usだとオーディオ回路の測定では使いにくいようだ。

今回は普通の矩形波の周波数を設定できる最小値（20Hz）に下げてみたが、まだ波形の間隔が狭すぎる。

インパルスに関しては矩形波をもっと下の周波数から出力できるようにすれば、インパルス関数的な応答が見れると思うので、ファームウェアを変更して対応しようと思う。

ぴゅんぴゅん3号との組み合わせ

ぴゅんぴゅん3号の出力にエコーをかけてしばらく遊んでいましたが、かなり面白いです。

そのうち動画にしてアップしたいと思います（＾ｑ＾／

HUAWEI P8liteのオーディオ出力をチェック （ファンクションジェネレーターとして使ってみた）

Androidアプリの「Keuwl Dual Channel Function Generator」をインストールして出力をオシロでチェックしてみた。

出力オフ

赤色はLch、黄色はRchの出力

配線等セットアップしてP8liteの電源もオンにして「Keuwl Dual Channel Function Generator」の出力をオフにした状態。

1kHz Sin波

拡大

やはり線が太くなっている（←ノイズが乗っている）。出力レベルは違うがAsus MemoPad 7と大差ないかも。

「タブレットのファンクションジェネレータの問題点」
http://dad8893.blogspot.jp/2015/03/blog-post_29.html

ジッターのせいかパッと見でノイズの周波数域がわからないが、可聴帯域外なのは間違いなさそうだ。

10kHz Sin波

ノイズと同時に階段状のガタガタが出ているようだ

20kHz Sin波

ガタガタがはっきりしてきた。これだけガタガタがちゃんと出るということはDACのbit数が16bitないのかな？（憶測）

自作のLPFを通してみる

タブレットのファンクションジェネレーターの出力を使ってオシロで見るために作成したLPF（http://dad8893.blogspot.jp/2015/04/lpf_6.html）を通してみた

1kHz Sin波

自作のLPFが1chのみの対応なのでオシロの計測も1chだけ。

線のブレはジッターだと思う。LPFを通してもノイズはあまり取れていないようだ。

10kHz Sin波

10ｋHz程度になるとノイズがかなり取れてきているようだ。

理由はわからない。

矩形波を出力してみる

1kHz 矩形波

10kHz 矩形波

矩形波やっぱり使い物になりそうにない。ガタガタの数を（なんとなく）数えると16個はありそうかな？

ということはDACは16bitはありそう。

<追記:20150731>いや、ガタガタが16個だったら2の５乗なので5bitか？よくわかりません（＠＠；</追記>

WaveSpectraで可聴帯域をFFTしてみる

1kHz Sin波

THD: 0.00616%
S/N: 71.64dB

1kHz Sin波 ＋ LPF

THD: 0.00650%
S/N: 70.62dB

オシロでの計測とは打って変わって、可聴帯域はかなり良好だ。

2次高調波歪が多少出ているが、WaveSpectraの入力に使っているオーディオ・インターフェイスの入力レベルを下げていくとノイズに埋もれてわからなくなるレベルだ

自作のLPFを通すとノイズが増えるだけ（＾ｑ＾；


思ったこと

音量も十分だし、イヤホンで普通に音楽を聴く分には全く問題なさそうだ。

ファンクションジェネレーターとして使うにはなかなか厳しいがLPFの特性を変えていけばSin波だけならオシロでの計測にも使えるかもしれない。

Xperiaとかのハイレゾ対応のスマホも試してみたいが、高すぎる（＠＠;

ぴゅんぴゅんコントローラー２号 でけた

Arduinoと接続してテスト

厚紙でモックアップを作ったとき左下の十字キーの位置が若干ずれていたので、本番では約1mmずらして穴あけしたが、逆に穴の中心位置がずれてしまうハメになった。

中心が1mmずれてしまって開ける穴のサイズが巨大化してしまった。

φ8ぐらいまで拡大してなんとかタクトスイッチを押せるようになった。ふぅ・・・

ケース加工図

↑加工図の十字キーの位置は1mm下にずらした方がいいです。

位置決めがシビアなのでモックアップは厚紙ではなくこないだ買った塩ビの透明板で作ればよかったかなと反省。

横から

スペーサーはプラ製の10㎜長のものを4mm程度にカットして使った

タクトスイッチとジョイスティックの高さが1㎜程度合わなくて、基板を少したわませながら固定している。

ちゃんとやるならタクトスイッチ用の基板とジョイスティック用の基板を分けて高さ合わせをした方がよさそうです。

ケースの下半分はまるまる空いているのでやはり制御用のマイコンを入れたくなる。

タクトスイッチのチャタリング防止用のロジック回路も入れてみたりという妄想も広がりますが、気が向いたらやることにします。

資料等はGithubで公開しています。
https://github.com/ryood/Pyun2Controller2

IIJmioにMNPした

AsusのMemoPad　７の液晶を割ってしまって、ずっと使っているdocomoのガラケー（P905i)の電池も完全にヘタっているので、まずはガラケーの電池を交換しようと思い、ドコモ・ショップに連絡して店まで出向いたが、ドコモ・ショップの店員の対応（態度）がひどすぎてMNPすることにした

docomoは20年近く使ってきたがこんな対応は初めてだ

P905iは相当古い機種だが、２台持ちしていたSHARPの端末（ガラケー最終世代）は故障して使えなくなったのに905iは電池はヘタっているもののいまだに正常動作する。こんなに長持ちする端末をそうそう簡単に手放したくなかったが

山登りをする人ならわかると思うけど、スマホは怖すぎて使いにくい

キャリアはdocomo意外の選択肢はない。それもLTEではなく3Gだ（800MHz帯）

山奥で繋がるか繋がらないかは、たとえ話ではなくまさに死活問題なのである


最近発売されたTORQUEも考えたがauなのであきらめた

IIJはＩＩＪ４Ｕをずっと使っていて特に不満もなかったし、docomo回線ということでIIJmioにした

（ＩＩＪ４Ｕは来年ＩＩＪmioに統合されるそうです）

いろいろ考えるのもめんどくさいので、端末は一緒に申し込めるHuawei P8liteにした

申し込み時に記載ミスがあって1回差し戻されたが、22日に申し込んで今日の朝に届いた

SIMカードを入れたらすぐつながった

キャリアメールが使えなくなったのはそこそこ痛いが、これでドコモ・ショップのクソ店員の相手をしなく済む。くっくっく（＾ｑ＾／

スマホ自体には大して興味もないので、またファンクションジェネレータとしてがんばってもらうことにする（＾ｑ＾；

ぴゅんぴゅんコントローラー２号 モックアップ作成

厚紙でケースのモックアップを作った

タクトスイッチを出す穴の位置はかなりシビアだ

ガバガバの穴を開けて余裕持たせておいた方が無難そうだ

横から見たところ

ケースと基板の間の高さもシビア（＾ｑ＾；

定規で測ると
スペーサーは4mm、ねじの長さは12mm以上でプラ製が良さそう

ジョイスティックの基板の上面のはんだの盛り上がりは削らないとだめっぽい

ケースの底側はまるまる開いているので配線は楽かな？

裏側

ケース内配線図

ケースの外に出すケーブルはAnalog、Digital、PWR系の3系統に分けて、Arduinoのシールドのソケットにさせる用にしたつもりです

明日、ホムセン行ってねじ買ってこよう

ぴゅんぴゅんコントローラー２号 基板のはんだ付け完了

ケースが届いたのでハンダ付けした

↑3.3Vの電源供給でテスターでジョイスティックの中立点の電圧を測定している

このPARALLAXのジョイスティック（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06807/）は抵抗値の精度はあまり高くないが操作感はなかなかしっかりしている

ハンダ付けで多少部品の取り付けが斜めってしまったが
スペーサーは5mm～7mmぐらいがよさそうだ

PARALLAXの基板に付いているピンヘッダのはんだの盛り上がりがちょっと悔しい（＾ｑ＾；
（このピンヘッダはもともとついていた）

タクトスイッチのプッシュするところの上面までが8mmぐらいなので、なかなかシビア

ケースの板厚が2mm程度ある

電子工作というよりは工作の世界だな、これは・・・

はんだを盛り過ぎてるところやハンダ付けしていないところもあるが、それはおいておいて（＾ｑ＾；

基板固定用のホールが2個だと安定しなさそうなので、基板設計を終えてから急遽右上のあたりにもう一つホールを開けた

ここを金属製のネジやナットで固定すると配線がショートする

なので、ネジやナットはできれプラ製にしたい

売って無ければ被覆線で配線し直すしかないかなあ・・・

ケースにはまあまあ余裕をもって収納できそうだ

これだけ余裕があるなら、制御用のマイコンを仕込めば外部とはシリアル通信にして線数を減らせるなあ

う～ん、いや、まあ今回はやめておこう（＾ｑ＾；

回路図

基板図

PT2399エコーキットをケースに収めることを考えてみた

POT類を仮のハンダ付けをして、とりあえず音が出たのに満足して放ったらかしにしていた

「PT2399の音出しとまとめ的な」
http://dad8893.blogspot.jp/2015/01/pt2399_21.html

いろいろ音出しして遊ぼうと思うと、バラック状態だとなかなかしんどい

共立で買ったこのキット（http://eleshop.jp/shop/g/g858415/）の資料にはケースへの収め方も載っていて前作った「Foxey Lady」（http://dad8893.blogspot.jp/2014/05/foxey-lady_22.html）みたいにアルミダイカストのケースに収めようかなあと思っていたが

エレキギターはもう売ってしまって持ってないので、フット・スイッチでON/OFFを切り替える必要もないし、蹴飛ばしても大丈夫な頑丈さも必要ない

こういうケースに収めると実用的にはとても使いやすいが
逆に一旦収めてしまうと基板の挙動を見るというのがなかなかしんどくなる

なので、むき出しとガッチリの中間をとって秋月の透明ケース（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00358/）に収めることを考えてみた

ケース1個では収まりきりないので2個使いすることにした

このケースなら気軽に蓋を開けてプローブを当てられそうだ

基板と入出力用のジャック（フォンだとでかいのでRCAにした）を1つのケースにおさめて
DELAY（Delayの時間）、REPEAT（Delayの持続）、WET（Delayのかかり具合）を調節するPOTと電池関係を別ケースにしてみた

POTはぴゅんぴゅんコントローラーみたくケースの上面に軸を出す予定

ケース間のケーブルは各POT3本×3個で9本＋電源の2本で計11本になってしまうが（＾ｑ＾；

ケースを上下にスタックさせても縦に並べても使えるかな？という目論見

遊びつくしたら、あらためてダイカストケースに入れなおせばいいかな？

矩形波だけのファンクションジェネレータ PWMの音出し

自作の矩形波だけのファンクションジェネレータ（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html）で50Hzの矩形波を生成し、Duty比を変化させて音出ししてみた

※音量がちょっと大きいかも

モノラルだがうねりっぽい感じが聞こえますか？

Supersawほどではないが音色を変化させるのに使えると思う

パルス幅が狭い時に変化が飛び飛びになっているのはファームウェアでDuty比（パルス幅）の設定値を%刻みにしているからで音源として使うには多少考慮したほうがいいかもしれない

MIDIでも128段階なので変化のカーブを調整するとかかなあ？

ぴゅんぴゅんコントローラー２号の検討

アナログ・ジョイスティックを追加して、プッシュスイッチも増やしてPOTも3個はキープという方向で考えてみた

基板には収まりそう

L型のピンヘッダを使えば高さ的にも基板の配線も大丈夫そうだが

POT×3個を入れるスペースがなさそう（＾ｑ＾；

調べたらタカチでPB-2という一回り大きい透明ケースがあるみたいなので仕入れつつ
もう少し考えてみたいと思います

2出力のヘッドホンアンプ TPA6139A2編 でけた

ケースに収めた

3.3V-5V安定化電源と接続すると、まあまあでかい（＾ｑ＾；

ヘッドホンアンプ専用の電源ではないので、しかたないかなあとあきらめる

電源とヘッドホンアンプをスタックして、ぴゅんぴゅん3号（http://dad8893.blogspot.jp/2015/04/3vcvs-lpf_29.html）と接続してみた

これで一応ぴゅんぴゅん3号の試聴環境は整った

なんとなく、モバイルシステムっぽくなってきたかな？

TPA6139A2を使ってみて思ったこと

良い点

3.3Vの単電源駆動できて仮想GNDも作る必要がなく増幅率の設定も抵抗1本で済み、外付け部品が非常に少なく済む

また、SSOPなので素子自体の実装面積もコンパクト

値段も安い（258円＠共立）

困った点

ノイズが多い

500kHz付近で可聴帯域外なのでヘッドホンで聴く分には問題とならないと思うが、気にするとやはり気になる（＾ｑ＾；

おそらくIC内部で負電圧を作り出すチャージポンプ回路で発生しているんだと思うが、ヘッドホン出力用のアンプなので、このノイズを低減させる方法はなさそうだ（最終段にLPFを入れるわけにもいかない）

ヘッドホン（や耳）が自然とLPFになっているので割りきるのが良さそう

GNDの扱いに要注意

仮想GNDを使っている自作のMini Mixerと同じ電源（電池）を使って接続すると動作がおかしくなる

まだ、きっちりした実験はしていないが別の電源を使えば大丈夫そうだ

同一電源だとACカップリングを入れてもダメだった

だが、仮想GNDを使いつつカップリング・コンデンサを入れているぴゅんぴゅん3号なら同一電源でもちゃんと動く

いずれちゃんと実験する予定

DIP変換基板を使うと結局でかくなる

せっかくSSOPなのにユニバーサル基板に実装しようと思うとDIP変換基板を使うしかない

「しかない」というわけでもないが、自分のハンダ付けレベルではまだムリそう

もったいない話ですが（＾ｑ＾；

結局・・・

例えば単電源で動作するマイコンからのPWM出力やDACからの音声信号をそのままTPA6139A2につっこむというような使い方が一番良さそうだ

それもユニバーサル基板ではなくてプリント基板を使うとしっくりする

SSOP（0.65mmピッチ）なのでプリント基板の製造も気をつけたほうがいいかな？

まだプリント基板を焼いたことがないのでなんとも言えないですが

資料等はGithubで公開しています
https://github.com/ryood/HeadphoneAmp_TPA6139A2

2出力のヘッドホンアンプ TPA6139A2編 最終音出しテスト＆もろもろ

ジャック類をつないで実際に音出し実験してみた

30分ぐらい聴いていたが、特に異音等はなかったようだ

オシロで見るとノイズがひどいが、実際ヘッドホンをつないで聴いてみるとそんなにダメダメというわけでもない

このまま透明ケースに収めてしまおうと思う

ケース内配線図

ワイヤーの出し方を多少変更

ケース加工図

電源電圧は3.35Vで、入力信号がないときの消費電流は16.18mAだった

Mini Mixerとの相性問題

Mini Mixerとこのヘッドホンアンプを別の電池で駆動したら、正常に動作した

TPA6139A2→自作の可変安定化電源、3.3V出力
Mini Mixer→自作の5V-3.3V安定化電源 5V出力


ACカップリングコンデンサーを入れてもいけるかと思ってたが

10uF/両極性ケミコン、100kΩだとダメだった

fc = 1 / ( 2 * pi * C * R ) = だいたい0.16Hz

電源は自作の5V-3.3V安定化電源で、Mini Mixerが5V、TPA6139A2が3.3Vから給電

なんでだめなのかは頭がまわらないのでよくわからない（＠＠；

2出力のヘッドホンアンプ TPA6139A2編 はんだ付け完了

余裕を見て多少CRの定数を変えてはんだ付けした

回路図

基板図

TPA6139A2の増幅率を決めるR1は一応ピンソケットにしておいた

いつもは普通のピンソケットを使っていたが高さが結構あるので共立で売っている「SILソケット」というのを今回は使ってみた

http://eleshop.jp/shop/g/gA3541D/

高さは半分ぐらいになるが、普通のピンヘッダやQIピンはピンが太すぎてささらない

抵抗やコンデンサーみたいな部品の足や、「細ピンヘッダ」というタイプのものならささる

TPA6139A2のDIP変換基板（画像のD014と書かれている基板）には普通のピンヘッダを使ってしまってたので、ここの基板側の受け用には普通のピンソケットを使った

結果として全体としてはこのDIP変換基板の高さが一番高くなってしまったが
スペーサーを使わないで両面テープ固定にすれば透明ケースになんとか収まりそうだ

部品をならべた

汎用性はあんまりないかもしれないが、自分の持ってるヘッドホンのプラグが6.3φのものと3.5φのものなのでジャックも6.3φと3.5φにした

なんとなく不細工だが、ケース内の配線を考えて左側が入力系、右側が出力系のジャックという配置にした

ケース内配線

Mini Mixerとの相性について考えてみた

前回、ブレッドボードで実験したとき（http://dad8893.blogspot.jp/2015/07/2-tpa6139a2.html）
Mini Mixerから入力すると出力がおかしくなった

DATASHEETをみるとTPA6139A2は「DIRECTPATH」というチャージポンプを使った技術で負電圧を作っているようだ

なので、この回路のGND（回路図ではAGNDと表記）の電位は信号の正負の中点ではなくて一番低い電圧（両電源回路だとV-とかVeeとか）になっている

Mini Mixerの出力のGNDは小細工をして信号の中点に来るようにしているがこれが仇になっているような気がする

どちらも「5V/3.3Vの安定化電源（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/5v33v_13.html）」から電源をとっているので、GNDレベルがずれてしまっている結果なのかもしれない

Mini Mixerの出力段にカップリングコンデンサーを入れたり、電源を分けたりすればはっきりするかな？


ちゃっちゃとやってしまいたいんだが、なかなか気合が入らない（＾ｑ＾；