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
 指数関数の抵抗を7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。
リレーポジション1 -1dB
リレーポジション2 -2dB
リレーポジション3 -4dB
リレーポジション4 -8dB
リレーポジション5 -16dB
リレーポジション6 -32dB
 リレーポジション7 ∞(グラウンドに落とす)

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。

コメントの投稿

非公開コメント

No title

おめでとうございます。本年もよろしくお願いいたします。

ついに一切の妥協無き究極のマスターボリュームを目指したプロジェクトの始動ですね! 進捗を楽しみにしております。また完成の暁には是非とも拝聴させてください。

No title

 grigriさん 開けましておめでとうございます。

 リレーアッテネータも結構ありますね。今回用意されたのはどこのものですか。
 R-2Rタイプでなく、指数関数?値ということですが、どの様な計算なのでしょう。うまい抵抗値は見つかりましたか。

Re: No title

ゴンザエモンさん おめでとうございます。本年もよろしくお願いいたします。

シェイクダウンしましたら、試聴していただきまして、忌憚の無いアドバイスをお願いします。
受動部品が抵抗だけなので、音の変化は少ないと思います。
リレーの動作音が大きいので、対策を考えています。

Re: No title

ケンさん おめでとうございます。本年もよろしくお願いいたします。

ボリュームコントロールの最新の動向は、信号経路成分を減少させることの様です。
以下に対数減衰器の計算方法が開示されてます。又、その抵抗セットも入手する事が出来ます。
http://www.eijndhoven.net/jos/attenuator-calculator/index.html

入手したのは、以下のコピー版です。
http://www.diysoundlab.com/documents/VC03-DIYSoundLab_Manual.pdf