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Power Supllies

最終更新日2006-02-04


Design Concept

 電源はBNXというLCフィルターを使用したり,π型のLCフィルタを要所に挿入したりと高周波のノイズに気を使っています。 音声帯域のノイズが気になるところは3端子レギュレターの出力を直接接続せずにトランジスタを使ったリップルフィルタでノイズを低減しています。 後は左右独立電源だったり,トライダルコアを使用したり,筐体を別体にしたりという工夫をしました。

 アナログデジタル混載の装置設計ではデジタルからのノイズをどのように抑えるかがとても重要になります。 しかもオーディオでは信号に混入したノイズが音質を著しく劣化させるためノイズには気を使わなければなりません。

 真空管や半導体で信号を増幅する場合,電源はなくてはならないものです。 音声信号が通る経路と電源電流が流れる経路は必ず交わります。しかし同一視することはできません。音声信号と電源をまぜこぜにすると電源からノイズが混入します。

 電源は本来ノイズを載せやすいのです。直流で電力を得るためにはコンセントの電源から交流で電力を取り出して整流する必要があります。 壁のコンセントはノイズ源と考えたほうがよいです。実際にノイズ源かどうかは場所や時間によって変わります。 しかし,実際にどのようなノイズが発生するか予想困難であるため,本質的にノイズ源であると考えたほうが根本的な対策を取れるので結果としてハッピーです。 また電源は本質的にインピーダンスが低く重畳したノイズを取り除くことは困難を極めます。 通常フィルター回路言うものは線路のインピーダンスとGNDに対するインピーダンスの比で減衰比が決まります。 電源はもともとインピーダンスが低いので,GNDに対するインピーダンスを思い切って下げないと効果が得られにくいのです。

 LCフィルタは線路のインピーダンスを高周波に対してだけ高くしてフィルター効果を高めます。 DCに対しては巻き線の抵抗分だけになりますので電圧降下は最小限にとどめることができます。 使用上注意しなければならないのは,通過特性にピークを持つことがあり,ノイズを増幅する危険性があることを忘れないことです。 通常,電解コンデンサーは鍋底型のインピーダンス特性を示します。LCの共振周波数が鍋底に来るように設計することが重要です。 LCフィルタの目的はデジタルノイズを低減させることです。ノイズは受ける側の対策よりも発生する側の対策が重要です。 デジタル回路からノイズが発生しないようにデジタル電源にもLCフィルタを取り付けました。

 3端子レギュレタは便利でよく使用されますが,オーディオ的にはこれもノイズ源です。 3端子レギュレタのノイズは議論される機会が少ないですが,深刻な問題です。 しかも性質の悪いことに同じ5Vのレギュレターでもノイズの出方はメーカーによって異なります。 ノイズの成分はホワイトノイズ的なので問題となることは少ないですが,VCXOのように電源のノイズに敏感な回路では問題になります。 今回は3端子レギュレターで安定化した電源にトランジスタを使用したリップルフィルタ追加してノイズを圧縮しました。 トランジスタを使用したリップルフィルタは回路は簡単ですが,ノイズの発生が少なく,60dB程度のノイズ圧縮効果が簡単に得られます。 ただし,不帰還をかけない設計ですので温度によって多少(数十mV)電源電圧が変化します。この程度の変化はデジタル回路にとってはまったく問題になりません。

 今回電源の構造を工夫したなかで一番大掛かりなのが電源の別体化です。 電源は本質的にノイズ源です。整流ノイズも出しますし,コンセントからのノイズ源を直接受けて動作しています。 出力される電圧がどんなにきれいでも空中にノイズを放射します一番重要な音声回路をクリーンに保つためには電源の別体化は欠かせません。 直流となった時点で音声回路を含む筐体に電源を引き込んで使用すべきです。

 例えば,自宅の水道に雨水を使用すると考えるわかりやすいです。降る雨を貯水して貯水槽に溜めます。 水面の高さを一定に保てば水圧を一定に保つことができます。さらにフィルターでごみを取り除きます。 その後しかるべき殺菌処理などを行うとします。 このような設備を居住する屋内に置くでしょうか?臭いもありますし,衛生上,居住スペースに設置するのは非現実的です。別の建屋にするのが普通です。 電源も同じように汚れた交流をコンデンサーに溜めて,ある程度安定した直流にします。さらにレギュレターで電圧を一定に保ち,その後ノイズを除去してきれいな直流を得ます。 その直流をシールドされたケーブルでクリーンルームに引き込むわけです。


 DACは音の源です。レコードで言えばカートリッジみたいなものです。 ここに混入したノイズは取り除くことはできません。電源は極力きれいにする必要があります。


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