▼マルツ パーツまめ知識
CR型トーンコントロール回路(音質調整)
◎原理ゲンリ
○トーンコントロール
オーディオ回路カイロにおけるトーンコントロール(音質オンシツ調整チョウセイ)にはいくつかの方式ホウシキがあります。
今回コンカイは動作ドウサ原理ゲンリが簡単カンタンな「CR型カタトーンコントロール回路カイロ」を紹介ショウカイします。
図ズ1に一般的イッパンテキなトーンコントロール特性トクセイを示シメします。
低域テイイキ(BASS)および高域コウイキ(TREBLE)における周波数シュウハスウ特性トクセイを上昇ジョウショウ(ブースト)、下降カコウ(カット)
させることが出来デキる、CR型カタコントロール回路カイロを図ズ2に示シメします。
これは文字モジ通ドオり、C(コンデンサ)とR(抵抗テイコウ)で構成コウセイされたもので、その組クみ合アわせで
周波数シュウハスウ特性トクセイを操作ソウサしています。
○CRによる特性トクセイ
R(抵抗テイコウ)は周波数シュウハスウの値アタイによらず、その抵抗テイコウ値チは一定イッテイです。
これに対タイし、C(コンデンサ)は周波数シュウハスウによってリアクタンス(インピーダンス)が変化ヘンカします。
したがって、図ズ3の回路カイロでは「ある周波数シュウハスウから上ウエ」になると出力シュツリョクOUTは減衰ゲンスイします。
CR型カタトーンコントロール回路カイロはこのようなCの特性トクセイとRを組クみ合アわせて、周波数シュウハスウ特性トクセイを上昇ジョウショウ/
下降カコウさせています。
図ズ4に高域コウイキでの回路カイロを示シメします。
VR2を最大サイダイ、最小サイショウにした状態ジョウタイでは図ズ4 b ) ,c ) のようになり、上昇ジョウショウ、下降カコウします。
図ズ5に低域テイイキ、高域コウイキにおける上昇ジョウショウ、下降カコウの周波数シュウハスウ特性トクセイを示シメします。
テキスト ボックス: 図5 CR型トーンコントロール回路の特性
◎製作セイサク例レイ
CR型カタトーンコントロール回路カイロを用モチいて製作セイサクしてみました。
○ブロック図ズ
CR型カタトーンコントロール回路カイロは原理的ゲンリテキに「低ヒクインピーダンス」で駆動クドウする必要ヒツヨウがあり、
図ズ6のバッファはその役目ヤクメです。
また、これも原理的ゲンリテキにCR型カタトーンコントロール回路カイロは「減衰ゲンスイさせて周波数シュウハスウをフラット(一定イッテイ)」
にしているので、入出力ニュウシュツリョクの利得リトク合アわせの目的モクテキで最終サイシュウ段ダンにアンプを設モウけます。
○回路カイロ
図ズ7に回路図カイロズを示シメします。
バッファおよびアンプは製作セイサクが容易ヨウイとなるようにオペアンプを用モチいました。
電源デンゲンは外部ガイブACアダプタが利用リヨウできるように、単タン電源デンゲン供給キョウキュウとし、内部ナイブで両リョウ電源デンゲン動作ドウサにして
います。(J1のGNDと回路カイロ中ナカのGNDシンボルは異コトなるので注意チュウイ)
BASS、TREBLEの上昇ジョウショウ/下降カコウ周波数シュウハスウはそれぞれ330Hz、3.3KHzとしてみました。
○部品ブヒン表ヒョウ
部品ブヒン番号バンゴウ 品名ヒンメイ   型番カタバン   メーカー 数量スウリョウ 備考ビコウ
C1,C8 ケミコン 10μF/50V 50YK10   Ruby-con 2  
C15,C16 ケミコン 10μF/50V 50YK10   Ruby-con 2  
C2,C5 フィルムコンデンサ223 CBB21-250-223J   2  
C17,C18 フィルムコンデンサ223 CBB21-250-223J   2  
C3,C19 フィルムコンデンサ224 CL21XB-DC100V0.22UF   2  
C4,C20 フィルムコンデンサ222       2  
C6,C21 フィルムコンデンサ104 CL21XB-DC100V0.1UF   2  
C7,C22 セラコン 47pF       2  
C9,C10 ケミコン 470μF/25V 25YK470   Ruby-con 2  
C11〜C14 セキセラ 0.1μF CT4-0805B104K Linkman 4  
IC1,IC2 オペアンプ   NJM5532D NJRC 2  
J1,J2 DCジャック   MJ14ROHS   2  
J3,J4 Φ3.5ジャック MJ073H     2 ステレオ
R1,R2 カーボン抵抗テイコウ 10KΩ       2  
R12,R13 カーボン抵抗テイコウ 10KΩ       2  
R3,R14 カーボン抵抗テイコウ 1KΩ       2  
R4,R15 カーボン抵抗テイコウ 22KΩ       2  
R5,R7 カーボン抵抗テイコウ 2.2KΩ       2  
R16,R17 カーボン抵抗テイコウ 2.2KΩ       2  
R6,R18 カーボン抵抗テイコウ 100KΩ       2  
R9,R19 カーボン抵抗テイコウ 10KΩ       2  
R10,R11 カーボン抵抗テイコウ 1KΩ       2  
VR1,VR2 2連レンボリューム RD925G-QA1-A104 Linkman 2 100K,A
XIC1,2 ICソケット8P(板イタばね)       2  
  ユニバーサル基板キバン LUPCB-7247-NS Linkman 1  
  ボリューム用ヨウツマミ K-100-16RL-B   サトーパーツ 2 黒クロ
  ツマミキャップ K-100-16CL-GY   サトーパーツ 2 灰ハイ
  ケース   YM-100   TAKACHI 1  
  金属キンゾクスペーサ       一式イッシキ  
  ビス類ルイ         一式イッシキ  
トーンコントロール部ブのコンデンサはすべて「フィルム系ケイ」です。
なるべく小型コガタのほうが実装ジッソウが楽ラクになります。
ボリュームは「Aカーブ」です。Bカーブ特性トクセイを用モチいるとボリューム位置イチセンターで周波数シュウハスウ
特性トクセイがフラットにならないので注意チュウイ。
今回コンカイはこのボリュームにLinkman製セイを用モチいました。このボリュームは基板キバン実装ジッソウタイプで
余計ヨケイなワイヤー配線ハイセンをする必要ヒツヨウが無ナく、便利ベンリです。
DCジャックが2つあるのは、他ホカの機器キキに電源デンゲン供給キョウキュウさせるためのもので、電源デンゲンを独立ドクリツして
用モチいる場合バアイは不要フヨウです。
オペアンプは手持テモちの関係カンケイからNJM5532Dを採用サイヨウしました。
電気的デンキテキ特性トクセイは後述コウジュツしますが、オペアンプの特性トクセイがそのまま出デるようです。
(ただし、基板キバンの作ツクり方カタにより異コトなるかもしれません)
○製作セイサク
製作セイサクにはユニバーサル基板キバンを用モチいました。
Linkman LUPCB-7247-NS
基板キバンサイズ 72×47 で、写真シャシン1に内部ナイブの様子ヨウスを示シメします。
この基板キバンは「GND用ヨウパターン」があり、このパターンを利用リヨウしてケースにGNDを接続セツゾクします。
(図ズ8を参照サンショウ)
なお、この回路カイロはインピーダンスが高タカいので金属キンゾクケースに収納シュウノウしないとノイズを拾ヒロいやすく
ケース収納シュウノウが必須ヒッスです。
ケースにはTAKACHIのYM-100を用モチい完成カンセイ外観ガイカンを写真シャシン2に示シメします。
◎電気的デンキテキ特性トクセイ
作ツクりぱっなしではいけませんので、電気的デンキテキ特性トクセイを測定ソクテイしてみました。
○周波数シュウハスウ特性トクセイ
フラット(ボリュームセンター)、ブースト(ボリューム最大サイダイ)、カット(ボリューム最小サイショウ)時トキの
特性トクセイを表ヒョウ1、グラフ1に示シメします。
ブースト、カット時トキの特性トクセイは、ほぼ、設計セッケイどおりです。
○ひずみ率リツ特性トクセイ
表ヒョウ2、グラフ2に示シメします。BASS、TREBLEともにブーストした状態ジョウタイで測定ソクテイしています。
オペアンプの特性トクセイがそのまま現アラワれています。
(条件ジョウケン)
BASS、TREBLE最大サイダイ
10KΩ負荷フカ、THDN (LPF = 100KHz)
○SN
(条件ジョウケン) (結果ケッカ)
フラット時トキ、JIS-A Lch → 98.0dB
1KHz、0dBV出力シュツリョク、10KΩ負荷フカ Rch → 98.2dB
○チャンネルセパレーション
(条件ジョウケン) (結果ケッカ)
フラット時トキ Lch → Rch 78.2dB
1KHz、0dBV出力シュツリョク、10KΩ負荷フカ Rch → Lch 79.9dB
JIS-A
○コメント
製作セイサクは原理ゲンリ試作シサクを含フクめてユニバーサル基板キバンにて2台ダイ行オコナっています。
最初サイショの原理ゲンリ試作シサクではチャンネルセパレーションがかなり悪ワルい値アタイで、なおかつ、各カクチャンネルへ
の値アタイが異コトなっていました。
これは部品ブヒン配置ハイチおよびGND接続セツゾクをそれほど意識イシキしないで製作セイサクした結果ケッカです。
SNおよび周波数シュウハスウ特性トクセイは、どのように製作セイサクしても、それなりの特性トクセイは出デると思オモいます。
製作セイサクされる方カタは、なるべく部品ブヒン配置ハイチはL/Rの距離キョリを離ハナし、GNDラインは極力キョクリョク短ミジカく、共通キョウツウ
インピーダンスを作ツクらないほうが良ヨい結果ケッカが出デると思オモいます。
表ヒョウ1 周波数シュウハスウ特性トクセイ 表ヒョウ2 ひずみ率リツ特性トクセイ
VP-7725B AG16C/AD725D 100KHz-LPF
周波数シュウハスウ(Hz) フラット ブースト カット 出力(Vrms) 1KHz 100Hz 10KHz
20 0.1 14.4 -15.86 0.2 0.019 0.019 0.0175
30 0.74 14.36 -14.38 0.4 0.0095 0.0095 0.0092
40 0.82 13.73 -13.42 0.6 0.0063 0.0063 0.0060
50 0.74 12.94 -12.64 0.8 0.0047 0.0047 0.0046
60 0.61 12.1 -11.91 1.0 0.0037 0.0037 0.0036
70 0.46 11.33 -11.2 1.2 0.003 0.003 0.0030
80 0.32 10.6 -10.6 1.4 0.00265 0.00265 0.0026
90 0.21 9.93 -10.00 1.6 0.00235 0.00233 0.0023
100 0.13 9.3 -9.40 1.8 0.0021 0.002 0.0021
200 -0.3 5 -5.40 2.0 0.00182 0.00187 0.0018
300 -0.35 2.89 -3.10 2.2 0.0017 0.0017 0.0017
400 -0.3 1.77 -1.85 2.4 0.00155 0.00155 0.0016
500 -0.28 1.14 -1.00 2.6 0.0014 0.0014 0.0015
600 -0.22 0.75 -0.58 2.8 0.0013 0.00135 0.0014
700 -0.16 0.53 -0.25 3.0 0.00125 0.00125 0.0013
800 -0.1 0.4 0.00 3.2 0.0012 0.0012 0.0013
900 0 0.32 0.13 3.4 0.0012 0.0012 0.0013
1000 0 0.3 0.23 3.6 0.00115 0.00115 0.0013
2000 0.23 0.97 0.00 3.8 0.0011 0.0011 0.0013
3000 0.31 2.19 -0.80 4.0 0.00108 0.00108 0.0014
4000 0.34 3.5 -1.87 4.2 0.22 0.4 0.2450
5000 0.35 4.74 -2.94 4.4 1.3 1.9 1.3500
6000 0.36 5.88 -4.00
7000 0.35 6.9 -5.00
8000 0.35 7.81 -5.90
9000 0.35 8.64 -6.70
10000 0.35 9.39 -7.50
20000 0.26 14.1 -13.10
30000 0.13 16.38 -16.73
40000 0 17.5 -19.40
50000 -0.26 18 -21.48
60000 -0.5 18.3 -23.30
70000 -0.77 18.4 -24.88
80000 -1 18.35 -26.30
90000 -1.3 18.23 -27.56
100000 -1.6 18.07 -28.75
◎使用シヨウ感カン
仕事シゴト場バでは「LM4752を用モチいたミニアンプ」と「ミニコンポ用ヨウスピーカ」をBGM用ヨウとして
用モチいています。ミニコンポ用ヨウスピーカは小型コガタですから、若干ジャッカン、低域テイイキ不足フソクと感カンじてい
ましたので、この組クみ合アわせに今回コンカイのトーンコントロールを付加フカしました。
特トクにBASSをブーストするとかなり迫力ハクリョクがある低域テイイキとなっています。
ミニコンポ用ヨウスピーカの低域テイイキ増強ゾウキョウに効果コウカがあり、筆者ヒッシャはBASSをブースト最大サイダイで用モチいています。
ブースト/カットを強調キョウチョウしたい場合バアイは図ズ9のようにFL、FHを現在ゲンザイの設計セッケイ値アタイから内側ウチガワにすると
良ヨいです。変更ヘンコウは前記ゼンキの図ズ5のように定数テイスウを変更ヘンコウします。
最近サイキンは回路カイロシミュレーションソフトが容易ヨウイに入手ニュウシュできますから、このようなツールを利用リヨウして
事前ジゼンに特性トクセイを確認カクニンしてから製作セイサクすることをお勧ススめします。