D級アンプをでっち上げた

こんばんは、Operaです。
というより新年初の記事なのであけましておめでとうございますかね、まあもう1/31なので今更感漂っていますが。
新年になったからと言って身の回りの環境が変わるかといえば何も変わらずいつも通りの変哲のない時間が流れるだけですねー。まあ今年も適当にワケの分からないものを作って遊んでいけたらいいなと思います。
さて、年も変わり1月も終わりを迎え、学生の皆さんはそろそろ年度末に向けた怒涛の課題ラッシュが降ってくる時期ではないでしょうか。
えっ、僕だけですか、そうですか僕だけですか...今回はそんな課題の中で色々あってD級アンプを作っちゃった話です。

話を遡れば、最初はテスラコイル用のD級アンプを作ろうと思っていたんですね。それでこんな本→D級/ディジタル・アンプの設計と製作―高効率に電力を増幅できるパワー・アンプの作り方のすべてを買って読んでいまして、結局テスラコイル用には作りませんでしたが以来ずっとD級アンプに興味を持つようになりました。が、まあやる機会もなくずっと放置していたんです。そして本を放置してどこに置いたか忘れきた頃、ここに来て学校の実験のプレゼンネタとして使えそうでしたので一念発起して作ってみました。
ちなみにこちらの本、D級アンプの設計法などのノウハウがしっかり書いてあり、読みやすくて原理の理解にも繋がり興味のある人には是非ともおすすめしたい一冊です。元はトラ技の記事を再編集したものだったりするので、読みやすいのは当然なんですけどね。ただ、基礎的なディジタル回路・パワーエレクトロニクス・アナログ回路の知識がないとちょっと読むのが厳しいかなって感じもするので初心者向きかといえばちょっとそれは厳しいかも...

んでまあその本を参考に超絶適当な最低限動く程度のアンプをでっち上げました。

装置

なんという適当な配置。最初ステレオ化も見越して場所空けといたんですけど、性能があまりにもゴミだったので無駄になりました。どんなゴミが出来上がったかというとこんなゴミです。

DSC_1118 - コピー

別に波形が歪んでいるとか高周波のスイッチングノイズが残っているとかそんな話はどうでもいいのです。この波形の問題の本質は出力波形の振幅をこれ以上大きくすることができないことなのです。つまり最大出力電圧がVp-p=1.7V, これより0.6Vほどしか出てないってワケ。お笑い草だよこれじゃ。
さすがに困ってしまったので、プレゼンの時には増幅率にはあんまり触れずにD級アンプの原理について話していたらどうにかなったのでまあよかったです。というか、実機作ってきた馬鹿者は自分だけで他の人は調べたりシミュレーションしてたりだったんで、実機があるというだけでインパクト的には大きなアドバンテージだったんじゃないかなと思います。

まあそんなこんなでとりあえずプレゼン用にでっち上げたD級アンプはでっち上げたなりの性能しか発揮してくれませんでした。みなさんがD級アンプを組むことがあったら、アナログ-PWM変調回路にノイズ対策を施し、適切なデッドタイムを設計し、適切なLCフィルタの定数を決め、適切に負帰還をかけることをおすすめします。

ちなみに僕にはまだ同じような学校の課題でロジックICを使った2bitCPUの製作なんていうネタが余っているのでそれが完成したら次の記事に書きたいと思います。どうもこれから春休みに入るまでは課題から逃げることが難しいようですね...
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