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2019年8月 4日 (日)

フィルター(ファイナル)

ある日、この「フィルター」シリーズを見てくださったブログ友から「ウチにFM03D382MPFがあるんだけど使ってみる?」と、嬉しい提案をいただいたジャイアンです、こんばんは!

 

前回からの続きで、果たして高周波ノイズを十分に取り切れているのだろうか問題を、私のクソ駄耳伝説を持つ聴覚で検証してまいります。
例によってクソ駄耳ですので、参考程度にもならないと思います。

 

 

そのブログ友が太っ腹でして「10個までなら無償で譲る」とのたまうじゃありませんか!
アリガタヤ!アリガタヤ!

 

しかし、そこは見た目はジャイアンなくせに、性格はチキンなジャイアン。
「んじゃ6個だけ」と、チョットだけ控えめなおねだりをしたのであります。

 

で、届いた...

 

Coil_01

 

以前は秋月電子通商で普通に売られていたそうです。
(今はこの型番自体がディスコン)
中のブツはこうなっています。

 

Coil_02

 

ザ・コイル!って感じで、形状から言ってもコモンモードチョークコイルそのものです。

 

この子の何がスゴイって、インダクタンスの値が10kHzで15.0mH以上あるんです!
前回使ったブツの三倍近い値です。

 

そのくせ特性が良好で...

 

Coil_06

 

青い線がそれなんですが、本来ならコンデンサーで抑えなきゃいけない周波数のピークの山がなだらかなんですね。
例によっていただきもののシミュレーショングラフですが...

 

Coil_07

 

本来インダクタンスが15mHもあると、DC-Arrowに使うと30Hz当たりにノイズのピークが来ちゃう可能性あるんです。
十分に可聴域内ですから、これは問題になり得ます。

 

しかし、いただいたFM03D382MPFは日立金属製で、コアにファインメットが使われています。
そのため前述したように、コイルとしては非常に優れた特性を備えています。
だから15mHと高インダクタンスでありながらも、安心してこの実験に使えるというわけなのです。

 

で、先日加工を施したDC-Arrowを引っ張りだし...

 

Coil_04

 

FM03D382MPFで置き換えてやりました。

 

Coil_05

 

ちなみに、この2つのコイル、見た目の大きさの違いはこんな感じ。

 

Coil_03

 

FM03D382MPFの足は長くて柔軟なので、作業はとても楽でした。
で、前回と違ったのは、実装の場所です。
こうなっています。

 

Dcarrow-dcinput-circuit2

 

なので、入力の極性が逆になりました。

 

その使用結果ですが、私のクソ駄耳では違いを全く感じ取れませんでした。
一つずつ替えていき、最後には全てのコモンモードチョークコイルを置き換えたのですが、全く違いを感じない。
なので私の環境では、前々回使った5.8mHのコモンモードチョークコイルで、十分にノイズが除去できていたと判断しましたとさ。

 

良かった良かった!

 

最後に、何度も書きますが、この「フィルター」シリーズで行っているのは、あくまでも実験です。
本来のDC-Arrowの使い方ではありません。
またDC-Arrowの改造を薦めるものでもありません。
この件に関して、DC-Arrow開発者たかじんさんに質問など決してなさらないでください。

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コメント

チョットだけ残念な結果でしたね。でも、誰もやらない事って楽しくないですか?
特にノイズ除去のフィルターなどは、簡単では無いと思っています。
なので、悪くならないなら成功だと言えるかなぁ、私でしたら。

> ta_syumiさん


この度はホントーにありがとうございました!
残念な結果だったとは全く思ってないんですよ。
もしかしたら私の聴覚に問題があるのかも知れませんし、環境そのものに依存する問題があるのかも知れません。
そもそも、前回使ったコイルと比べて全くネガティブな結果は出ていないんです。
そこが一番知りたかったポイントなので、これで大成功なのですよ。


今は日立金属製コモンモードチョークコイルは、どうも小売市場から撤退しているみたいです。
扱いをB2Bに限ったんじゃないでしょうか。
今回はta_syumiさんのおかげで奇跡的に入手できましたけど、他の人はこれを追試できません。
そういう意味では、前回使ったパナソニック製のコイルで十分な効果があるらしいことが分かったというのは、大変に意味があることだと考えているんですよ。

こんばんは

一つ疑問があります。DC-Arrowのダイオードを外す必要があるのかと言うことです。
単にDC-Arrowとスイッチング電源の間にコモンノイズチョークを入れるだけで良いように思います。極性を気にせずに接続できますから事故も無くなります。
ブリッジのうち2個がお休みで残りの2個は単なる抵抗とみなすことが出来ます。ダイオードはスイッチングノイズが問題なのであってそれがなければかなり良質な抵抗と思います。

秋月のファインメットコモンノイズチョークは私もかなりの数を買い使っています。1mmぐらいの単線で巻き直し、安井式フィルターやトランスと電源基板の間に入れたりすると効果が出ます。

> moctさん

コメントをありがとうございます。

DC-Arrowのダイオードを外す必要性は全くありません。moctさんの仰るとおり、DC-Arrow基板の前段にコモンモードチョークコイルを入れるだけで事足ります。
ではなぜ私は外したのか?
単純にコモンモードチョークコイル用基盤を追加する手間を省きたかったからです。DC-Arrow基盤一枚で完結させたかったんです。せっかくDC-Arrowの基盤があり、そのスルーホールをそのまま流用できるのであれば、その方が手っ取り早いじゃないかと考えたまでです。
もちろんSBDを取っ払う手間を考えると、この考え方が完全に当てはまるのは、DC-Arrowを新たに組む場合のみですね。

入力極性を間違うリスクは確かにあります。しかし普通は、一旦取り付けたらひんぱんに取り外す部分ではないとも思っています。一番最初だけちゃんとチェックして正しく作業すれば、そうそう事故も起きないんじゃないでしょうか。それにこうした改造を試みる人は、そうしたリスクも心得ていて当たり前だとも考えています。仕様外の使い方なのですから。

ファインメットコアを使ったコイルの自作も書こうかなとも思いましたが、趣旨が違ってくるのでやめました。

オット、私はこの改造を人に勧める立場じゃなかった!すいません。

nzatoです

秋月の5.8mHのコモンモードチョークコイル、実測してみると12.5mHありました。直列接続にすると50mHになります。

二つのコイルを使ってフィルターを作り、三端子レギュレターで5Vにすると、秋月の9V2Aのスィッチング電源でもDC-Arrowに負けない音が出ています。

電圧は、少し高い方が迫力のある音になるので、5.36Vにしています。

みなさん、こんばんは


moctさん

ご指摘のとおり、改造に自信のない方は取らない方が賢明だと思います。取らなければDC-Arrow自体には手を加える必要はありませんし、間違うとコンデンサが破裂する可能性がありますしね。
ただ、SBDの働きはそんなに単純にはいかないように思います。流す電流が一定の負荷であれば良いですが、オーディオのように変動の大きい負荷には電源のインピーダンスを上げるだけであまりメリットは無いように思います。

ダイオードにはVfという特性がありますね。SBDの場合0.3~0.5Vあたりでしょうか。Vfはほぼ一定なので流れる電流で抵抗値が変化するという事になります。
計算を簡単にするために仮に0.5V とした場合に、電流が1Aであれば、SBDの内部抵抗は0.5/1=0.5Ωです。ところが、電流が1mAの場合は、0.5/0.001=500Ωとなります。流れる電流が変動するとSBDの内部抵抗も変動する事になりますね。

なので、外してしまって代わりにコモンモードチョークコイルをつけてみては、と提案した次第です。


nzatoさん

拙宅でも測定してみたところ12mHありました。誤差多すぎですね(笑)
3端子レギュレータでも質の良い物を選べばおそらくDC-Arrowと渡りあえると思いますが、どれを選択するのが良いのかは私にはノウハウがありません。ご紹介頂けると幸いです。

nzatoさん

コメントと情報をありがとうございます。
Passさんに右へならへです。


Passさん

大変勉強になるコメント、ありがとぅございます。
私はこういう電気のことになるとからっきしダメなので、こうしたコメントは大いに助かります。

nzatoです

私は、特別なものでなく、秋月で手に入るものを使用しています。

スイッチングACアダプター9V2A(950円)で2Aまでの電源を作ると
カタログからノイズは240mVPP以下

可変電圧タイプの三端子レギュレター
ナショナルセミコンダクタのLM350T(130円)最大出力電流3A
リップルリジェクション 86dB(CADJ=10μF)

データから100kHz以上で 40dBくらいになってしまうので。

LCフィルターで100kHz以上で-40dBが得られれば、充分ではないかと考えます。

12mHのコモンチョークコイルに、OSコン100μ(50円)を組み合わせれば
充分な値を出せます。

nzatoさん
こんばんは

情報ありがとうございました。次回試してみたいと思います。

12mHに10uのコンデンサですと320Hzあたりに大き目のピークが出来てしまいますので、コンデンサは8200u以上の大きめの方が良いように思います。
後段のレギュレータがさらにピークおさえてくれるので、ほとんど気にならないレベルになってくれると思います。
フィルターのみでも100kHzで-140dbぐらいまで下がるはずです。

LCフィルターは効果的に高域ノイズをとってくれますが、ピークができやすく下手をすると発振しかねないのでご注意下さい。

下記サイトで、シミュレーションできます。
http://sim.okawa-denshi.jp/RLClowkeisan.htm

nzatoです

情報、ありがとうございます。

 ACのトランス電源では整流した50Hzや100Hzの高い山が含まれた電流を扱いますが、
スイッチング電源にすると周波数が数十kHzに高くなり整流され定電圧で出てきます。
問題は、高い周波数のスイッチングノイズなので、高域をLCフィルターで除き、
再度三端子レギュレターで安定化する考え方です。

 低い周波数は三端子レギュレターの低インピーダンスが働くので、高い周波数
の低インピーダンス化だけの対応なので、小さな容量のコンデンサーですむと考え
ました。今回は100μを4個しか使っていません。

 電源回路なのでインピーダンスが低く、ノイズのコイルやコンデンサーに蓄えら
れた程度のエネルギーではと、甘く考えています。フィルター部分は増幅していない
ので、発振に関しては、考えていません。

 今のところ、思うように動いているので、良しとしました。

nzatoさん


実は、昔レギュレータの後段にLCフィルタを何気なく挿入したところ、原因不明の電流発振をおこして後段の素子をことごとく破壊された経験があり、それ以降コイル恐怖症です(笑)

LC回路ですが、共振点に入ると増幅しますよ。
シミュレータでご確認頂くと∔20db程増幅側にピーク(共振点)が出来ているのがお分かり頂けると思います。
常用して問題が無ければ良いと思いますが、もしレギュレータが壊れるようなら疑ってみてください。

nzatoです

Passさんは、レギュレータ発振の経験があるのですね。

 レギュレータは基準との誤差を求めるためにアンプが入っています。
このアンプが後段の条件で発振します。

 今回の電源回路でも、RasPiに抱かした1000μや
Digioneに抱かした2000μでは問題は無かったのですが、
コンデンサー・アレー(8000μ)を挟むと数Hzで発振しています。

 DC-Arrowは、このコンデンサー・アレーでも発振はしないですね。

こんばんは


コンデンサの組み合わせの情報ありがとうございます。今度、試してみたいと思います。

電源の発振は嫌ですよねぇ、スイッチング電源が発振して壊れた時は悲しかったです。。。

その点、DC-Arrowはフィードフォワード方式なので、まず発振しないでしょうから安心ですね。

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