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2020年3月21日土曜日

再び　Bluetooth OPAMPによるバッファ + トランス　構想　　　　

今回使用予定のBTRのボード
今回のお題はこちら上のボード。_________________
詳細は調べていないが、アマゾンの利用者のコメントに2V出力であると記載されていたのと、アンテナのIFコネクタがあったので購入。　


前回の拙ブログで、真空管アンプの狭い所に収納時に、DCDCコンバータのインダクタの近くをアンテナ配線して、ノイズをジャンジャン拾った因縁のボードだ。配線を考えて広い場所に配置すればノイズの対策は出来ると信じている。
USBDAC/bluetooth  側のボードが完成品なら改造しなくて済ませたい。特に今回のボードは基板実装部品が小さすぎて改造には向かない。
以上を前提として上手く作り上げたい。
BTRのversion1はすでに作成済みなので、次を作るならば、
順当に考えると、
　version2のバッファ版  bt-bv2-schema1a.jpg
でも、天邪鬼なのと　たくさんあるトランスを使用したいので、
　version2のバッファversion ＋トランス
もう少し簡単に
　OPAMPのバッファ＋トランス
とした。

OPAMPバッファの調理_________________
素材は決まったので、次は調理方法を考える
自分なりにOPAMPのバッファを整理してみた。

OPamp の長所は　
入力インピーダンスが無限大（入力側の接続機器の選択肢が広がる。）
出力インピーダンスは０と思って設計して良いこと。（出力側の接続機器の選択肢が広がる。）
ゲインは抵抗だけで決まってしまうこと。（トウシロウの設計向き）

短所は
　音の自由度が無くなる。画一的？
　音の味付けはトランス頼みになる？
　失敗の発生は少ないが、楽しみも少なくなる。

作る上での短所は見当たらない。


料理する素材は以下の通り。
　Bluetooth ボード(BTR)
　600Ω:600Ω トランス(タムラ TK-10)
　ローパスフィルターLPF(LCR)
　OPAMP (コレは無いので素材ではないが……。)

を組み合わせる案を考える。単純に並べると以下の6通りがある。（順列なので、3!）

①BTR⇨OPAMP⇨LPF⇨トランス
②BTR⇨OPAMP⇨トランス⇨LPF
③BTR⇨LPF⇨OPAMP⇨トランス
④BTR⇨LPF⇨トランス⇨OPAMP
⑤BTR⇨トランス⇨LPF⇨OPAMP
⑥BTR⇨トランス⇨OPAMP⇨LPF

④以降は　BTRの出力をトランスが受けることになり、ボード側のコンデンサ付け替えの改修が必要になるので今回は採用しない。（要確認事項ではあるが、……。）PCM5102の場合は、HighPassなので、トランスの入力抵抗を気にすることはない。④以降も対象となる。④も良い。④は真空管USBのパターン。（赤字は後日修正）
①②③の違いはLPFをどこに割り込ませるか？の違いになる。
②のLPFを最後にする案は、散々ノイズを増幅して最後にフィルターを入れるのもどうか？　という道義的理由で△にしてみる。
①は　OPAMPまでをBTR側と考えると、後段側はLPF⇨トランスなので、トランス式USBDACで製作の実績がある。
③は、LPF⇨OPAMP：はFETのUSBDACや　FETのBTRのFET部分がOPAMPにすげ替えられたと思えば、ペルケさんのversion2に近い。
　原型　http://www.op316.com/tubes/pre/pre4.htm
　USBDAC版　 http://www.op316.com/tubes/lpcd/fet-dac2.htm
　BTR版　http://www.op316.com/tubes/lpcd/bt-receiver-v2.htm

わざわざトランスをつけるのも何だが、トランス出力例はぺるけさんの平衡プリアンプであったので、問題はなさそう。
　FET式　平衡型差動プリアンプ　version2
　http://www.op316.com/tubes/balanced/balprefet-v2.htm

という訳で、③の順に並べることにする。
以前書いた　アクティブフィルターの構想　と同じ事か？
　　https://iwharpar.blogspot.com/2019/09/usbdacbluetooth-opamp.html
何度も同じ事を書いている。違いは　opampが　反転出力か　非反転出力になる。


▪️各部の詳細化_________________
■Bluetooth ボード
　amazonで売っているボード
　AIYIMA　JC-303 Bluetooth 5.0受信デコーダーボード

■LPF
今の仕様は上記のversion1(ペルケさんHPから借用)
いつもお世話になっている大川電子HPから借用
http://sim.okawa-denshi.jp/RLClowkeisan.htm
　　R =750Ω
　　L =2.7mH
　　C = 8200pF
 上記の特性は
遮断周波数（カットオフ周波数）　fc = 33.8kHz
減衰比ζ　ζ = 0.654

遮断周波数を上げるには、Cを下げて　こんな感じ。
　　R =820Ω
　　L =2.7mH
　　C = 6800pF
　　　fc=37.1kHz
　　　ζ=0.651

■ライントランス
TK-10　
仕様
　　・Primary/600Ω CT
　　・Secondary/600Ω
　　・周波数特性/20~20kHz(±0.5dB)
　　・最大使用レベル/10dBm
形状　
　https://store.shopping.yahoo.co.jp/toutsuhan/10-06-000001.html
　　　驚きの高価格（定価は税前14k円のようだ。知らなかった。）
　　　商品レビューが無いので全く売れていない模様。
　　　2個で5k円程度なら買うけど……。
特性
　http://www.op316.com/tubes/datalib/line-trans.htm
　　測定条件：
　　　　送り出しインピーダンス＝50Ω
　　　　受け側負荷＝1.5kΩ、1kΩ、680Ω
　　　　0dB＝1V
　　昇圧比：
　　　　1：0.897（680Ω）
　　　　1：0.929（1kΩ）
　　　　1：0.953（1.5kΩ）

■OPAMP
OPAMPは反転型とする
トランスの昇圧比から、取り敢えず1.1~1.2倍を目指す
（1倍近傍が難しかったら、BTRの出口でアッテネーションしてゲインを自由に選ぶのも考え方としてある。）

以下のOPAMPを使用したヘッドホンアンプの記事を読んで、考え中。
　http://www.op316.com/tubes/hpa/ophpa.htm
　回路
　http://www.op316.com/tubes/hpa/image/ophpa-sche1.jpg

上記HPから引用－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
■回路説明
＜アンプ部＞
入力抵抗には47kΩを充てていますので、アンプ部の入力インピーダンスは47kΩということになります。これよりも大きくすると雑音性能的に不利になり、小さくすると入力インピーダンスが下がってしまいます。音量調整ボリュームに50kΩタイプを使用したため、入力インピーダンスが低いとボリュームの音量変化が不自然になってしまいます。この回路方式で最もシンプルな反転回路というと出力側から100kΩ～150kΩくらいの抵抗1本で入力側に負帰還をかける方法一般的ですが、高抵抗は浮遊容量があること、ジョンソンノイズ的に不利であることなどからちょっとだけ工夫を入れて負帰還回路を2段階に分けてあります。1つめの負帰還回路は2個の47kΩによって構成され、2つめの負帰還回路は680Ωと1kΩによって構成されます。1つめだけですとこのアンプの利得は1倍（0dB）となりますが、2つめが2.47倍の利得を持ちますので、総合利得は約2.5倍になります。負帰還抵抗に高抵抗値のものを使わずに済むというメリットがあります。ジョンソンノイズも2dBほど低くなっています。
ここまでーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

こんな回路をベースに考え中
1次のローパスフィルタ
http://sim.okawa-denshi.jp/opampkeisan.htm
1次フィルタの反転増幅OPアンプ
2次のローパスフィルタ
http://sim.okawa-denshi.jp/OPtazyuLowkeisan.htm
2次フィルタだとこちら

入力インピーダンスは気にしないパターンで考えるとこんな感じ。
　R1 = 8.2kΩ
　R2 = 6.2kΩ
　R3 = 9.1kΩ
　C1 = 1200pF
　C2 = 220pF
遮断周波数（カットオフ周波数）
　fc = 41.2[kHz]
f=0Hzにおける利得
　Gpk = -1.11[倍] (0.90)[dB]
減衰比ζ
　ζ = 0.632

インピーダンスを上げるとこんな感じ
R1 = 22kΩ
R2 = 43kΩ
R3 = 24kΩ
C1 = 330pF
C2 = 47pF
遮断周波数（カットオフ周波数）
　fc = 39.8[kHz]
f=0Hzにおける利得
　Gpk = -1.09[倍] (0.756)[dB]
減衰比ζ
　ζ = 0.669

 今日は、ここまで。

■関連の記事　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　構想　トランス式　USB DAC＋Bluetoothレシーバー
　構想　USBDAC/bluetooth ＋ OPamp によるアクティブフィルタ + トランス式
　構想　真空管(メタル管)バッファ式　BlueTooth Receiver
　
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