nabeの雑記帳

3端子レギュレーターで除去しきれない商用電源ノイズ（50Hz/60Hz）を除去するため、トランジスタで簡易レギュレーター回路を製作しました。

• ことの発端
• トランジスタ式レギュレーター回路
  • メモ
• 部品の選択と製作
  • 回路への部品追加
• 結果
• 問題のジー音は？
• まとめ

ことの発端

以前から書いてるとおり箱まで作りこんでるため、TPA3110D2アンプに少し負けるけどTPA1517 スピーカーアンプの製作を愛着を持って使い込んでいますが、このアンプちょっと気になることがあります。

• 電源はトランス式ACアダプタ（SBD改造済）
• 消費電力がそれなりにあること（100～200mA）

という状況なのですが、電源をonにすると商用電源ノイズ特有のジー音がスピーカーから漏れてしまいます。音を再生してないときにこれが結構気になってしょうがない。

このとき3端子レギュレーター手前をオシロスコープで見てみるとこんな感じです。

10mVppぐらいの100Hzのノイズです。これが原因であることは明らか。*1

トランジスタ式レギュレーター回路

3端子レギュレーターをもう1つ追加すれば良いのですが、電源電圧は固定されていない状況ですし、あまり中途半端に電圧を下げて3端子レギュレーターがドロップ電圧不足で性能を発揮しきれなくなったら元も子もありません。

ですので、100Hz程度のノイズ除去を目的として、電源から一定電圧をドロップさせるレギュレーター回路を作りました。

入力電圧のピークを平滑してC3に充電します。C3の電圧は入力電圧より0.2Vぐらい低い電圧になります。トランジスタQ1はC3の電圧を基準として、そこからVbe（0.7V）低い電圧を出力します。回路全体としては、入力から約1V低い電圧を安定化して出力するようになります。

100mA～最大1Aぐらいの出力を想定した回路です。電流が変わる場合はトランジスタの容量やhFEの選択、R1の値を変更する必要があります。

メモ

LTspiceでシミュレーションした感じでは、大きなコンデンサを載せるスペースがないとき、C1の容量を削るのが一番影響が少なそうです。

部品の選択と製作

最大入力電圧16Vを想定した部品選定です。電圧によってコンデンサの耐圧などを変更してください。

• Q1はコレクタ電流よりも、許容コレクタ損失に注意してください。
• Q1は高周波まで伸びていると高周波までのノイズ除去が期待できます。hFEも高いほうがのぞましいです。
• D1は100mA程度流せれば逆耐圧も、電流量も必要ありません。漏れ電流が少ないものを選択することが望ましいです。
• コンデンサは適当で大丈夫です。ただトランジスタの安定動作のため、1次側（入力側）にはそれなりの高周波性能があるものを使ってください。

回路への部品追加

ついでに高周波ノイズも少し減衰できるよう回路を変更しています。

• FB1は入力直後（C1手前）に入れました。
• FB2、L1はR1と直列に入れました。
• Cx,CyはC1,C3と並列に、トランジスタになるべく近づけて入れました。

結果

製作物は写真のようになりました。厳密にはこれはR1なくてC3と並列に抵抗入ってたりすると途中バージョンですが（苦笑）

電流をたくさん流すときは、Q1のコレクタ損失に注意して必要に応じて放熱板を付けてください。

完成した回路を組み込んで出力電圧を測ったところ以下のようになりました。

商用電源ノイズがまだ少し残っていますが、完全に除去することが目的ではないので今回はこれでokです。

問題のジー音は？

無事、電源onしたときにジー音がしなくなりました。

そして、それどころかアンプ全体の明瞭感が明らかに向上しました。わかってたことですけど、アナログ回路は電源重要ですね。

まとめ

ほとんどCRフィルタの効果なのでSBD（D1）はなくてもいいような気がしますが、気になる人は検証してください。ちなみにD1は入力側電源が負荷によって変動して下がった場合の影響を少なくしたり、商用電源変動のピークホールド的な狙いがあります。*2

結構応用範囲の広い回路なので、レギュレーターまでは用意したくないけど簡単に安定化したいとき等に使ってみると良いかと思います。小信号ならば2SC1815（と小容量コンデンサ）で十分ですし、負電源でもPNPで全く同じようにできます。除去ターゲットとする周波数が高めならばR1の代わりにコイルのみにするとか色々考えられます。

ポータブルDVDプレイヤーが転がっているのですが、レーザーがヘタってるのか光学系が歪んできたのか、2層DVDをうまく読み込まず困っていたので分解。

• メディアを拭く
• ピックアップレンズを拭く
• ピックアップレンズ裏のミラーを頑張って拭く

とかしても一向に改善せず……。

これは汚れとかではないと判断して、ピックアップ部のカバーを外して半固定抵抗２つ（赤丸）をいじってみました。ピックアップレンズの位置と、シークの初期位置を調整する抵抗だとは思いますがよくわかりません。*1

よく分からないものはしょうがないので

調整 → 読み込みテスト（数回） → 少し調整

を繰り返して、一番成績がよさそうな場所を探り当てました。２つとも。

色々調整して、よしほとんどエラーもなくなったと思ったら、通常画面を見る状態であるプレイヤーの縦置きをするとエラーで読み込まないという困った現象に。水平に置くとエラーなく読み込むのですが、画面を覗きこむプレイヤーなんていやだ（汗）

しかたがないので先ほどのテストを縦置きの場合でもう一度やり直して試行錯誤。水平置きよりも読み込み成績は悪くなりましたが、試行錯誤した中で一番成功率が高そうな場所にマーキングして半固定抵抗を調整しました。

数時間浪費（苦笑）

今のところ相変わらずエラーにはなりますが、読み込み成績は良くなった気がするので様子見です。

時間労力考えると買ったほう効率的なんじゃないかと思うのは気がいいんじゃないかと思うのはたぶん気のせいです（笑）

※新しい記事：ジッターの基礎（XOとTCXOとMEMSを聴き比べ）

Low Jitter XOとTCXOの音質を比べてみるの続編です。

比較条件

同一回路構成でPCM2704DACを２台製作して再生音に違いがないことを確認したあと、発振器のみをXOに入れ替えました。

• TXCO FOX924B 12MHz / ±2.5ppm / 6mA
• XO 636シリーズ(L3C012M00000) 12MHz / ±50ppm / 7mA

この２つはほぼピン互換です。低ジッタXOのときと違い、消費電流も似通っていますので、全く同一の回路でテストすることができました。

結果

TCXO搭載のほうが再生音が明瞭。XOの場合、比較すると音が少しがさついてます。

考察

試すまで差は出ないのではないかと思っていたのですが、ハッキリと言わないまでもそれなりに差の出る結果となりました。

TXCOの温度に対する周波数安定度(ppm)はジッターに何ら関係ないのですが、周波数安定度を高めるための回路が結果としてジッターを低減していたり、TCXOとして使用するための水晶自体の差か何か（素人発想です）が、ジッター低減に貢献してるのではないかと感じました。

次があるとすれば、低ジッタを目指した水晶発振回路を自作して比較したいところです。

Linuxで使用するのに苦労したLBP3310ですが、購入時のトナーがついに切れたので、リサイクルトナーに入れ替えました（Linuxでの使用で嫌な思いをしたから純正トナーは買いたくない）。*1

かすれてる……。トナー不具合かと思い、リサイクルトナーを交換しても同じ症状。購入時から、純正トナーでも真冬になるとトナーが定着不良を起こすすばらしい出来だったのですが、これを考えるとどうも相性問題っぽい。

【仮説】 プリンタのちょっとした不良 ＋ 互換トナーの非互換性 ＝ 半面かすれ

トナーユニットじゃなければ、もう定着ローラーしかないなと思ってプリンタを分解しました。

LBP3310の分解

分解の仕方ですが、ネジを2個外してまず側面パネルを外します。ツメ式になっているので、マークのあるところにマイナスドライバーなどを入れて側面パネルを外します。続いてネジを取って背面パネルを外します。これで上面パネルも外れるようになりますが、定着ローラーをいじるだけなら背面パネルを外せば十分です。

定着ローラー部分を分解するときはちょっとミスして部品を破壊してしまいました（プラスチックなので、ハンダごてで溶接して復旧）。正しい分解方法は、

1. 電線（ケーブル）を外しつつ、ネジを外して、黒いパネルを右にずらし外す（写真で宙に浮いてるやつ）
2. 定着部右側（側面ではない）のネジを外し、ツメのひっかけを外す。
3. ローラー金属シャフトのギアを外して（ツメ式）から、右を外して引き抜く。
4. さらに分解するときは、左右の緑のフックをロック側（上側）に。

定着ローラー自体を外すことはできませんでした。写真の状態が限界。たぶん上から本格的に分解しないと無理そう。

失踪したバネ

定着ローラー付近に用紙つまり検出用のギミックがあるのですが、そこに使用されているバネを間違って紛失してまいました。*2

しょうがないのでジャンパー線をドライバーとかに巻きつけて作りました。もう少し細いジャンパー線がよかったのですが、なかったので少し太めです。でも役目は果たしました。軸よりも少し大きく作るのがポイントなんですね。

それにしてもバネがこんな簡単に作れるとは思わなかった。*3

組立

そんなこんなで組立にものすごい時間を費やしましたが、なんとか組み立てて印刷してみると、リサイクルトナーでも綺麗に出てきました。定着ローラー付近の用紙ガイドパネルのツメが１ヶ所外れていたのでそれを戻したので回復したのか、レーザーユニットを乾拭きしたのが効いたのか、たまたまでまた再発するのかは不明ですけど（苦笑）

ちなみに最初の印刷物の上に置かれた部品は破壊したものの一部です（苦笑）。本当はこれは10cmぐらいの軸棒が付いてます。なくても動作に問題はないものだったのと、修復では強度的に問題ありそうだったのでこのままにしました。

参考 2012/09/22

• EPSON LP-2400 分解掃除 （naさん）

余談

PCパーツが余ってるので欲しい人にあげます。先着１名。コメントしてから送り先をメールしてください。送料着払い。miyaさんに差し上げました。

• Pentium3 1GHz（Coppermine）
• C3M266/CLE266（DDRメモリ計768MB）
• HDD : Maxtor 80GB ATA/133
• ファンレス用放熱フィン
• VT6122（PCIギガビットLAN/VIA）
• その他
  • CPUは低電圧駆動のためにソケットが改造されています。CPUをソケットから外さない方が懸命です。
  • マザーボードは電解コンデンサ交換済なので当分持つでしょう。