▼マルツ パーツまめ知識 |
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CR型トーンコントロール回路(音質調整) |
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◎原理 |
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○トーンコントロール |
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オーディオ回路におけるトーンコントロール(音質調整)にはいくつかの方式があります。 |
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今回は動作原理が簡単な「CR型トーンコントロール回路」を紹介します。 |
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図1に一般的なトーンコントロール特性を示します。 |
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低域(BASS)および高域(TREBLE)における周波数特性を上昇(ブースト)、下降(カット) |
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させることが出来る、CR型コントロール回路を図2に示します。 |
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これは文字通り、C(コンデンサ)とR(抵抗)で構成されたもので、その組み合わせで |
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周波数特性を操作しています。 |
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○CRによる特性 |
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R(抵抗)は周波数の値によらず、その抵抗値は一定です。 |
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これに対し、C(コンデンサ)は周波数によってリアクタンス(インピーダンス)が変化します。 |
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したがって、図3の回路では「ある周波数から上」になると出力OUTは減衰します。 |
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CR型トーンコントロール回路はこのようなCの特性とRを組み合わせて、周波数特性を上昇/ |
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下降させています。 |
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図4に高域での回路を示します。 |
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VR2を最大、最小にした状態では図4 b ) ,c ) のようになり、上昇、下降します。 |
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図5に低域、高域における上昇、下降の周波数特性を示します。 |
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◎製作例 |
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CR型トーンコントロール回路を用いて製作してみました。 |
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○ブロック図 |
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CR型トーンコントロール回路は原理的に「低インピーダンス」で駆動する必要があり、 |
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図6のバッファはその役目です。 |
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また、これも原理的にCR型トーンコントロール回路は「減衰させて周波数をフラット(一定)」 |
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にしているので、入出力の利得合わせの目的で最終段にアンプを設けます。 |
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○回路 |
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図7に回路図を示します。 |
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バッファおよびアンプは製作が容易となるようにオペアンプを用いました。 |
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電源は外部ACアダプタが利用できるように、単電源供給とし、内部で両電源動作にして |
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います。(J1のGNDと回路中のGNDシンボルは異なるので注意) |
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BASS、TREBLEの上昇/下降周波数はそれぞれ330Hz、3.3KHzとしてみました。 |
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○部品表 |
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部品番号 |
品名 |
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型番 |
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メーカー |
数量 |
備考 |
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C1,C8 |
ケミコン
10μF/50V |
50YK10 |
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Ruby-con |
2 |
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C15,C16 |
ケミコン
10μF/50V |
50YK10 |
|
Ruby-con |
2 |
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C2,C5 |
フィルムコンデンサ223 |
CBB21-250-223J |
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2 |
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C17,C18 |
フィルムコンデンサ223 |
CBB21-250-223J |
|
2 |
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C3,C19 |
フィルムコンデンサ224 |
CL21XB-DC100V0.22UF |
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2 |
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C4,C20 |
フィルムコンデンサ222 |
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2 |
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C6,C21 |
フィルムコンデンサ104 |
CL21XB-DC100V0.1UF |
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2 |
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C7,C22 |
セラコン 47pF |
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2 |
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C9,C10 |
ケミコン
470μF/25V |
25YK470 |
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Ruby-con |
2 |
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C11〜C14 |
セキセラ 0.1μF |
CT4-0805B104K |
Linkman |
4 |
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IC1,IC2 |
オペアンプ |
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NJM5532D |
NJRC |
2 |
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J1,J2 |
DCジャック |
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MJ14ROHS |
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2 |
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J3,J4 |
Φ3.5ジャック |
MJ073H |
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2 |
ステレオ |
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R1,R2 |
カーボン抵抗 10KΩ |
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2 |
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R12,R13 |
カーボン抵抗 10KΩ |
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|
2 |
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R3,R14 |
カーボン抵抗 1KΩ |
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|
2 |
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|
R4,R15 |
カーボン抵抗 22KΩ |
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|
2 |
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R5,R7 |
カーボン抵抗 2.2KΩ |
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|
2 |
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R16,R17 |
カーボン抵抗 2.2KΩ |
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|
2 |
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R6,R18 |
カーボン抵抗 100KΩ |
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2 |
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|
R9,R19 |
カーボン抵抗 10KΩ |
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|
2 |
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R10,R11 |
カーボン抵抗 1KΩ |
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2 |
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VR1,VR2 |
2連ボリューム |
RD925G-QA1-A104 |
Linkman |
2 |
100K,A |
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XIC1,2 |
ICソケット8P(板ばね) |
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2 |
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ユニバーサル基板 |
LUPCB-7247-NS |
Linkman |
1 |
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ボリューム用ツマミ |
K-100-16RL-B |
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サトーパーツ |
2 |
黒 |
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ツマミキャップ |
K-100-16CL-GY |
|
サトーパーツ |
2 |
灰 |
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ケース |
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YM-100 |
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TAKACHI |
1 |
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金属スペーサ |
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一式 |
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ビス類 |
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一式 |
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トーンコントロール部のコンデンサはすべて「フィルム系」です。 |
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なるべく小型のほうが実装が楽になります。 |
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ボリュームは「Aカーブ」です。Bカーブ特性を用いるとボリューム位置センターで周波数 |
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特性がフラットにならないので注意。 |
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今回はこのボリュームにLinkman製を用いました。このボリュームは基板実装タイプで |
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余計なワイヤー配線をする必要が無く、便利です。 |
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DCジャックが2つあるのは、他の機器に電源供給させるためのもので、電源を独立して |
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用いる場合は不要です。 |
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オペアンプは手持ちの関係からNJM5532Dを採用しました。 |
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電気的特性は後述しますが、オペアンプの特性がそのまま出るようです。 |
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(ただし、基板の作り方により異なるかもしれません) |
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○製作 |
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製作にはユニバーサル基板を用いました。 |
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Linkman LUPCB-7247-NS |
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基板サイズ
72×47 で、写真1に内部の様子を示します。 |
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この基板は「GND用パターン」があり、このパターンを利用してケースにGNDを接続します。 |
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(図8を参照) |
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なお、この回路はインピーダンスが高いので金属ケースに収納しないとノイズを拾いやすく |
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ケース収納が必須です。 |
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ケースにはTAKACHIのYM-100を用い完成外観を写真2に示します。 |
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◎電気的特性 |
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作りぱっなしではいけませんので、電気的特性を測定してみました。 |
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○周波数特性 |
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フラット(ボリュームセンター)、ブースト(ボリューム最大)、カット(ボリューム最小)時の |
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特性を表1、グラフ1に示します。 |
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ブースト、カット時の特性は、ほぼ、設計どおりです。 |
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○ひずみ率特性 |
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表2、グラフ2に示します。BASS、TREBLEともにブーストした状態で測定しています。 |
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オペアンプの特性がそのまま現れています。 |
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(条件) |
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BASS、TREBLE最大 |
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10KΩ負荷、THDN (LPF = 100KHz) |
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○SN |
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(条件) |
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(結果) |
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フラット時、JIS-A |
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Lch → 98.0dB |
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1KHz、0dBV出力、10KΩ負荷 |
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Rch → 98.2dB |
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○チャンネルセパレーション |
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(条件) |
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(結果) |
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フラット時 |
|
Lch → Rch 78.2dB |
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1KHz、0dBV出力、10KΩ負荷 |
|
Rch → Lch 79.9dB |
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JIS-A |
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○コメント |
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製作は原理試作を含めてユニバーサル基板にて2台行っています。 |
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最初の原理試作ではチャンネルセパレーションがかなり悪い値で、なおかつ、各チャンネルへ |
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の値が異なっていました。 |
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これは部品配置およびGND接続をそれほど意識しないで製作した結果です。 |
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SNおよび周波数特性は、どのように製作しても、それなりの特性は出ると思います。 |
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製作される方は、なるべく部品配置はL/Rの距離を離し、GNDラインは極力短く、共通 |
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インピーダンスを作らないほうが良い結果が出ると思います。 |
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表1 周波数特性 |
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表2 ひずみ率特性 |
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VP-7725B |
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AG16C/AD725D |
100KHz-LPF |
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周波数(Hz) |
フラット |
ブースト |
カット |
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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
|
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◎使用感 |
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仕事場では「LM4752を用いたミニアンプ」と「ミニコンポ用スピーカ」をBGM用として |
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用いています。ミニコンポ用スピーカは小型ですから、若干、低域不足と感じてい |
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ましたので、この組み合わせに今回のトーンコントロールを付加しました。 |
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特にBASSをブーストするとかなり迫力がある低域となっています。 |
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ミニコンポ用スピーカの低域増強に効果があり、筆者はBASSをブースト最大で用いています。 |
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ブースト/カットを強調したい場合は図9のようにFL、FHを現在の設計値から内側にすると |
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良いです。変更は前記の図5のように定数を変更します。 |
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最近は回路シミュレーションソフトが容易に入手できますから、このようなツールを利用して |
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事前に特性を確認してから製作することをお勧めします。 |
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