トラ刈りオヤジのノラないハナシ

アクセスカウンタ

zoom RSS 基板のレイアウト

<<   作成日時 : 2012/09/02 23:54   >>

ブログ気持玉 0 / トラックバック 0 / コメント 0

DigiFi(デジファイ)7号の付録、USBデジタルパワーアンプである。
キーデバイスとなる二つのLSIの概略が分かったうえで、基板の構成を確認してみると。
画像


このようなレイアウトになっていると思う。 オレンジ色の線で引いた各ブロックの境界はおおざっぱでいい加減である。 たとえば、USB DAC部にR14、R15、R16、R17を含めた形で線を引くのが正しい。
また、偉そうに断定的に書いているがあくまで素人が推測した見解なので、この後の内容も含めて見当違い・間違いがある可能性をご承知願いたい。
(「USB DAC部」から「パワーアンプの電圧ゲイン」にわたる記述を書き直しています。2012.09.03)

USB DAC部は、PCM2704のデータシート28ページの標準回路が元になっているようだが、アナログ出力回路では若干異なった設計になっている。 データシートでは出力コンデンサが100μFであるが基板ではチップコンデンサであるし、それに伴ってかポップノイズ低減抵抗も、データシートの330Ωが基板では3.3kΩになっているし、追加の回路もある。

アナログ出力は、データシート4ページの電気特性表では約1.8Vp-p(「Output voltage」が0.55Vccl、0.55Vccrと書かれている。このVccl、Vccrの電圧「Voltage range」は標準で3.3Vであるからピークtoピークで1.8V)、正弦波出力に直せば約0.6Vになる。 この電圧が標準回路によるかは分からないし、このアンプ基板では回路も違うが、仮に0.6Vの出力があるとして考えることにする。

電源はUSBバスパワーの5Vを使っている。


パワーアンプ部はD級増幅するLSI TPA3110D2を使っている。 アナログ信号をLSI内部でおよそ310KHzのPWM波形にし、電力増幅を行なう。 この電力増幅回路の電源電圧によって最大出力が変わる。 データシートには8Ω負荷の時、電源電圧16Vで15W、13Vで10Wのチャンネル当たりの出力があると書いてある。

パワーアンプの電圧ゲイン GAIN0である5番ピンは電源電圧にプルアップ、GAIN1の6番ピンのパターンがLSIの下に行っているので分からないが、同じくプルアップなら5番ピンつながっているはず。 よってグランドに落ちているものとして、データシートから26dBと読み取った。 この基板のDAC出力が最大0.6Vとすれば、その時のスピーカー出力は12V(18W)となる。
ただし、これは最大信号だった場合の計算であって、実際の使用時はパソコンで音量を絞っている。

パワーアンプの出力はローパスフィルターを通ってスピーカー端子に接続している。 ローパスフィルターの33μHと1μFの組み合わせはデータシートの通りで、さらにアンプの出力端子とグランドの間に、10Ωと(これもデータシートの通りなら)330pFのスナバ回路を入れるなど、ノイズ防止の点でかなり気を使っているといえる。
このローパスフィルター設置の目的は周辺機器へのノイズ放出防止であり、オーディオ帯域に対してメリットがあるからではない。 ドラム型(?)コイルと、おそらく積層フィルムコンデンサーを使ったローパスフィルターは、もしかするとTPA3110D2よりもお金がかかっているかもしれない。


電源部は・・・・、
ダイナミックパワー10Wの立役者である。 
USBバスパワーは5Vしかないので、昇圧型DC-DCコンバーター(10μHのコイルや大きめのダイオード、6ピンの小さなIC等々が見える)で13V強の電圧を発生し、何やらトランジスタ3個他の回路を通して16V6800μFのコンデンサーを充電し、TPA3110D2の電源となっている。 

「何やらトランジスタ3個他の回路」 これは電流制限回路であろう。 なぜならUSBバスパワーでは取り出せる電流に限度があり、やみくもに電流を使われてパソコン側のUSB回路を壊すなどしたらたまらないからだ。
 電流制限回路のおかげで多少電圧は下がりレギュレーションも悪化するが、TPA3110D2の電源としてデータシートの指摘に沿って対策が既に取られているので問題ない。 なお、データシートにはTPA3110D2の電源の推奨動作電圧は最小8Vと書いてある。

TPA3110D2の電源電圧が13Vあれば10W出せるが、そしたらたとえ片チャンネルであっても1A以上の電流が必要になる。 ところが電圧はあっても電流が取れない。 これをカバーするのがコンデンサーに蓄えたエネルギーで、しかしそれはほんの瞬間だ。 でもこれはこれでしょうがない。

それにそんな大音量でなくても十分大きい音で聞けている。 このUSBデジタルパワーアンプはそういう使い方をするためにある。


データシート参照
PCM2704 http://www.tij.co.jp/product/jp/pcm2704
TPA3110D2 http://www.tij.co.jp/product/jp/tpa3110d2



テーマ

関連テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ

コメント(0件)

内 容 ニックネーム/日時

コメントする help

ニックネーム
本 文
基板のレイアウト トラ刈りオヤジのノラないハナシ/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる