音場感の改善

 先日、目白のminnさん邸を訪れてRAALのダイポール特性のリボントゥーイーターを聴かせていただいてから、ダイポール特性の音が気に入りまして、何とか自宅で実現できないか悩んでいました。RAAL DIPOLE 140-15Dは予算的に簡単に入手できないので、何とか他の方法で近似の音が出せないか考えました。悩んだ末、ケンさん宅のシステムを思いだして、スーパー・トゥーイーターもどき追加による音場感の改善を行う事にしました。

音場感の改善方法
 以下の様に、休眠中のリング・トゥーイーターをMidの背後に反射を期待して備え高域が拡散するようにしました。トゥーイーターのドライブは高域のアンプから小容量で高域の特性が素直なムンドルフのフィルムキャパシター(MCap SUPREME SilverGold.Oil)1本で接続しました。
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位相とトゥーイーターの種類
 15,000Hz/-6dBの遮蔽特を期待して、1.5μfと1.0μfを用意しました。接続は現行のトゥーイーターにキャパシターを通してパラレル接続しました。位相に関しては、スピーカーの極性を変えても良く解りません、更に聞き込むと相違が解りそうです。初めにScanSpeak Discovery R2604/8320を投入しましたが、磁性流体の無いScan-Speak Illuminator R3004/662000の方が、音場感が豊かで効果に差があります。

肝心な音
 ダイポール特性のスピーカーまで行かなくとも、何とか音場感に変化を加える事が出来ました。この音場感の変化に相応しくない音源もあり、音が改善されたのか、はたまた改悪なのか良く解りません。変わった事は確かで、低音の切れが増して、聴いていて一寸楽しいです。高域が不必要に強調されたという感じはありません。
 
改善の向き不向き
 効果が得られた音楽は女性ボーカル系で、不向きなのは大編成のオーケストラ、教会音楽(オルガン)の様です。全く駄目なのは初めからエコーバッチリのJpop系でうるさく感じます。

今後の方針
 スーパー・トゥーイーターもどきの追加による音場感の改善を継続するか、否かは未定です。やはり一寸不自然な時があります。
 例えると、ESS TechnologyのES9018Sでエコー感が強調される様な感じです。次世代の ESS SABRE PRO Seriesは、結構太い音がして不自然さが改善されていますが・・・

RAAL 140-15D dipole amorphas

先日、目白のminnさん邸を訪れてRAAL DIPOLE 140-15D DIPOLE TRUE RIBBON DRIVERを聴かせていただきました。

RAAL 140-15D dipole amorphas-1
 通常のリボントゥーイータは、リボンの付け根部分にストレスが集まり、歪が集中しますが、それを上下のディフューザー(異形のスポンジ)で吸収消音するという合理的な設計です。この方法は他のリボントゥーイータに応用できそうです。
 大きさは 242mm(H) × 194mm(W) × 67mm(D) で、リボン特有いの低域と振幅を確保するためのコルゲーションが存在しません、この辺がノウハウの様です。

140-15D DIPOLE TRUE RIBBON DRIVERは、以下のURLで参照
http://www.raalribbon.com/

RAAL 140-15Dのブローシャ
http://solen.ca/wp-content/uploads/DIPOLE140-15D.pdf

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RAAL advanced loudspeakers d.o.o.
 RAALのスピーカーは、セルビア東部のZajecarを拠点とする、1993年に創業の若い会社です。
 RAALのリボンツィーターは、注文時にトランスに限り仕様選択が可能な仕組みとなっています。通常トランスの一次インピーダンスは8Ωですが、高インピーダンスとすることが出来ます。又、トランスのコアー材もより高級なアモルファスにすることも可能で、聴かせて頂きましたトゥーイータは、その仕様でした。Dipole 140-15Dは、最近注目されているダイポールタイプで大型ですが、更に大型のダイヤフラムを採用した受注生産品のLazy Ribbon 9が有るそうですが、歪み特性は好ましく無い様です。
https://www.madisoundspeakerstore.com/ribbon-tweeters/raal-lazy-ribbon-9-ribbon-tweeter/

裏面
 裏面もそっとお見せします、ダイポール特性ですので、裏面も表と同様にディフューザーがあります、フムフムなるほど・・・
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肝心な音
 極めて自然で、主張が控えめな為に一寸物足りない印象になりがちですが、低歪みで静かな音です。特にクラシックの弦を聴くと素晴らしくリボントゥーイータのもう一方の雄であるハイルドライバーと聞き比べると、遥かに上品で、素晴らしいトゥーイータだとおもいました。中域はFPS社のFPS2030M3P1R、低域はAudioTechnology社10c77 2510KAP (Flexunit)で、今まで聴いた事が無い素晴らしい音で、団塊世代御用達の古典的なJBL、ALTECのホーンとは対極的な音です。クラシックが聴きたくなるスピーカーに仕上がってました。

リレー式アッテネーター 動作確認と改良 その2

 リレー式アッテネーターの基本的な動作確認と、3wayに適応した改良を行いました。3Way×L/R×バランス = 3×2×2 = 12チャンネルが同時に昇/降(increment/decrement)出来る電源パワーの有無と動作タイミングに問題が生じないか調べました。LEDの表示装置は3Wayをダイレクトに表示する為に3段(Low/Mid/High)として、それ毎に独立してゲインの調整が可能な仕組みとしました。
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動作試験
電源オン→音量最小→音量最大→音量中→ミュート→ミュート解除→電源オフ
以下の動画で上記の動作確認の状況が解ります。


エンコーダーの試験
 日本電産コパル電子製の光学式インクリメンタル・ロータリーエンコーダー(REC20D25-201-1)を用いて動作確認を行いました。とてもスムースで理想的な動作です、又、ダイアルのクリック感も高級カメラの様です。その筈、コパルの創業はカメラ部品を作ってました。コパルの名称は独逸デッケル社(Friedrich Deckel )のコンパー(Compur)が由来の様な気がします。

問題点
 基本的な動作については、特に問題無いのですが、IRレシーバーからの信号でロスト・インターラプトが起きる様で、IRレシーバーのノイズ対策(CRVP1738に代替)、負荷、取り付け方等を検討する必要があります。思い切ってLow/Mid/High毎にIRレシーバーを設ける方法も検討してみます。

最後に
 主要部品が揃いましたので、予定通りケースを作成する予定です。

参考にしたサイト
対数抵抗ラダー(Logarithmic resistor ladder)
https://en.wikipedia.org/wiki/Logarithmic_resistor_ladder

対数減衰器の計算(Logarithmic Attenuator Calculator)
http://www.eijndhoven.net/jos/attenuator-calculator/index.html

スイッチング電源のフィルター作製

 お寺大会(2017年夏)のお題が「スイッチングB電源による真空管パワーアンプ」が予定されましたので、早速、スイッチング電源のノイズフィルターの実験を行ってみました。スイッチング方式の電源は効率、レギュレーション、重量等を考慮すると極めて優れた電源方式であり、唯一のウイークポイントとしてノイズ対策が難しく、オーディオでは少々使いにくい側面があります。しかし、最近の優れたD級(PWM)アンプの様にノイズ対策をセオリーどおりに行えば、特に問題の無い方式と言うより、極めて優れた方式と言えます。かのジェフローランドは、IcePower、Hypex等のアンプモジュールを使いスイッチング電源で優れたアンプを生み出しています。

フィルターの構成
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 入力段で低ESR電解コンデンサーとノーマルモード・フィルターでリップルを減らして、後段ではコモンモード・フィルターで、EMI(Electro Magnetic Interference)高周波ノイズをリダクションします。

回路図
In → Out
Yschematic.jpg

フィルターの素材
 EMIのフィルターは、既製品で優れたムラタ製EMIフィルタ(BNX016-01)を用い、リップル対策は低ESR電解コンデンサーのニチコン・オーディオ用として、あわせて日立金属製ファインメット・コアーを用いてコモンモードのフィルターを手巻きで作製してみました。

スイッチングアダプターの周波数
 安物のスイッチングアダプターはスイッチングの周波数が低く、高級なスイッチングアダプター程、スイッチングの周波数が高く可聴周波数から遠くに追いやっている様です。特に、ノートパソコンのアダプターは、容量と小型化に力を注ぎノイズ対策が好ましく無く、オーディオには対策無しでは使えません。それを考慮して、低い周波数で効果が得られる様に、ファインメットコアーを採用しました。

測定結果
スパイクノイズの状況
 スパイクノイズはLT3042やTPS7A4700,ADM7150等のHigh PSRRのLDOでも減衰できずに殆ど出力側に漏れ出てきます。しかし、以下のグラフで青がフィルターの入力の波形で、赤がフィルターからの出力で、スパイクノイズが遮断されている事が解ります。
spick.jpg

スペクトラム・アナライザーの測定結果(負荷電流200mA)
-95dB(青)から-110dB(赤)にノイズが削減されています
-120dB程度まで下がるのが理想です。
speana.jpg

可聴帯域
(~12KHz)では、緑で囲った周波数のピークが削減されています。
speana2.jpg

肝心な音
 フィルターを使うと、高音のヒリヒリする感じが収まり聞きやすくなりますが、まあ~無いより有った方がましかな?と言ったところです。お寺大会用のスイッチングB電源による真空管パワーアンプには、設計段階から組み込みノイズ対策を施します。ノイズ対策を行わないスイッチング電源は、オーディオでは使い物になりません。

リレー式アッテネーター 着手 その1

 かねてオーディオの懸案事項の一つとして、マルチアンプのボリュームがあり、それもバランス伝送での実現があります。マルチアンプのボリュームについては、BurrBrown(T.I)製のPGA2310を用いた8チャンネルの電子ボリュームの作製に始まり、カーボン・ポテンショメータを8連に改造して8チャンネル連動のポテンショメータをも作りましたが、どの方法も満足できずRMEのTotalMix FXデジタル・ミキサーを用いたデジタルボリュームでお茶を濁してきました。アンバランスの8チャンネル規模でしたら、東京光音電波製あるいは、米国Goldpointのアッテネータを用いれば、容易に実現できますが、何れの方法もリモートコントロールとバランス伝送を条件とすると、なかなか実現できないのが現状です。しかしWebを漂流して調べると世界に、特に欧州にはコアなオーディオユーザーが存在して、リレー(継電器)を用いたバランス型ボリュームが数多く存在している事が判明しました。そこで、2018年は、長年の課題でした、リレー式R2Rシャントアッテネーター12チャンネル(バランス6チャンネル)を実現する事を目標としました。これが実現すると、パワフルなデジタルチャンデバを、思うところ無く採用できて、最終目標のPCとの決別の布石となります。

リレー式アッテネーター
 チャンネル毎に6個のリレー(bit)を用い、1dB減衰で×63ステップのアッテネータを実現する事が可能ですが、3Wayでバランス型となると、3Way×2(バランス)×12個(63ステップ)により72個のリレーが必要となります。又、それに見合った高精度の抵抗が必要となります。特に、減衰に用いる抵抗は、最大の減衰時点で6個の抵抗がシリーズ接続となるので、精度と音質面を決定する重要な要素となります。

バランスはそんなに重要か
 たかが3mの伝送路にバランス伝送が必要でしょうか?、又、定インピーダンスのアッテネータが必要なのでしょうか、バランス伝送と、定インピーダンス化は、現状のシステムで実現しているので、現状よりクオリティーを落とさずに、マルチボリュームを実現するのが、最終目標です。

リレー式バランス型アッテネータの現状
 海外では以下の様にかなりの件数で探し当てる事ができました。
-Relay Attenuator
http://www.elma.com/en/products/rotary-switches/audio-solutions/product-pages/relay-attenuator-detail/

-RelaiXedSMD -- DIY balanced pre-amplifier
http://www.eijndhoven.net/jos/relaixedsmd/index.html

-Audio Volume Relay Attenuator with IR Control
http://www.vaneijndhoven.net/jos/switchr/design.html

-Volume attenuator with input selector and IR remote control
http://www.diysoundlab.com/

-The δ1 relay-based R-2R stereo attenuator
http://www.amb.org/audio/delta1/

-R-2R / SHUNT VOLUME CONTROLLER
http://www.vicol-audio.ro/volume-controller.php

-TentLabs Volume control
http://www.tentlabs.com/Products/page31/page31.html

プロトタイプ
 以下の様に、シンプルな外観として、音量調節のノブと減衰値の逆数を表示するLED程度に留めました。LEDではなく、白のアイトロン(蛍光表示管:Vacuum fluorescent display)が希望ですが、ドライブに高電圧を要するので、今回は避けました。

フォトショップでシミュレーション
relay_vol_Prototype.jpg

リレー式アッテネーターの要件
 1.アッテネータ抵抗の切断はリレー式とする。
 2.赤外線(IR)リモコンでNECフォーマットとする。
 3.減衰のステップは最低1dB以下として、最大63dBの減衰とする。
 4.バランス型で最低6チャンネルの回路を設ける
 5.リモコンの他フロントパネルのロータリーエンコーダでも加減を可能とする。
 6.減衰に用いる抵抗は音質を考慮して、Vishay無誘導金属皮膜抵抗とする。
 7.電源はAC電源供給として、トランスは低漏れ磁束のトロイダル型とする。
 8.入力/出力コネクタは、キャノン又はTRSとする。
 9.可能な限り小型に作る
 10.ヒューズは設けるが電源スイッチは無しとする。
 11.リレーの動作音が極力漏れないようにインナーケースを設ける。
 12. キャパシターは、導電性高分子固体電解コンデンサ(OSコン)とする。

使用する抵抗
 6個×4×12チャンネルで、288の指数関数の抵抗が必要となります。
 R-2Rに用いる固定抵抗は、低ノイズ高精度のVishayのMELF形無誘導金属皮膜固定抵抗を用います。
VIS-2.jpg

アッテネータ基板
 白い箱状のリレーは、テルコーディア(旧ベルコア)の規格品でデファクトスタンダードの高品質オムロン製の超小型2接点ラッチング・リレー(G6KU-2P-Y)と、その前面に並ぶVishay無誘導金属皮膜抵抗です。
DSC02266.jpg

Left/Right(2チャンネル)の基板を上下二段でバランス伝送を形成します。
右上のXH-2Pのポストとフォトカプラ817は、ペリフェラル電源のリモコン用端子です。
DSC02271.jpg

基板の裏面に制御用のPICとリレーの制御IC)があります。ビアの代わりを成すソケットで、上下の基板を接続して平衡回路を構成します。
DSC02270.jpg

Relay Position
以下の様に減衰値にあわせて、指数関数の抵抗を6個のリレーをOn/Offします。又、-64dB以上の減衰は、ミュートリレーで∞値とします。
Disp  mute   6 Relays
-dB  Relay   Status
0      1    111111
1      1    111110
2      1    111101
3      1    111100
4      1    111011
5      1    111010
6      1    111001
7      1    111000
8      1    110111
9      1    110110
10    1    110101
11    1    110100
12    1    110011
13    1    110010
14    1    110001
15    1    110000
16    1    101111
17    1    101110
18    1    101101
19    1    101100
20    1    101011
21    1    101010
22    1    101001
23    1    101000
24    1    100111
25    1    100110
26    1    100101
27    1    100100
28    1    100011
29    1    100010
30    1    100001
31    1    100000
32    1    011111
33    1    011110
34    1    011101
35    1    011100
36    1    011011
37    1    011010
38    1    011001
39    1    011000
40    1    010111
41    1    010110
42    1    010101
43    1    010100
44    1    010011
45    1    010010
46    1    010001
47    1    010000
48    1    001111
49    1    001110
50    1    001101
51    1    001100
52    1    001011
53    1    001010
54    1    001001
55    1    001000
56    1    000111
57    1    000110
58    1    000101
59    1    000100
60    1    000011
61    1    000010
62    1    000001
63    1    000000
64    0    000000

ロータリーエンコーダー
 エンコーダーとリレーのチャタリングの防止を考慮して光学式(無接点)のコパル製にしました。リレーを駆動する場合は必須と考えました。以下が、コパル(日本製)のロータリーエンコーダー(REC20D25-201-1)で、流石測定器用で、極めてステディーな動作をします。
DSC02283.jpg

音量調整のノブ
 比較的大型のノブを用い使い易くします。ロータリーエンコーダーの場合、左が良さそうです。
KNOBS.jpg

今後の予定
 部品の総てが揃ったので、これからユックリと時間を掛けてケーシングを行います。その後、脱PCの手始めとして、dbx DriveRack VENU360-D(Complete Loudspeaker Management System with Dante)を導入して、USBを用いたパソコン・チャンデバを主軸から外す予定です。12チャンネルのリレーによるボリューム(アッテネータ)は、事例が無いので、とても楽しみです。