リレー式のアッテネータが完成しました

 今日は、穏やかな初秋の秋葉原で、「手作りアンプの会」主催のリレー式のアッテネータ作製会に出席して、最後の仕上げと動作試験を行いました。

ファイナルの抵抗の決定
 アッテネータの出力に繋がりメインアンプの入力と平行となつて、インピーダンスを決定る抵抗を取り付けました。この抵抗は、負荷が常時掛かる部分で、音質を決定する度合いが大きい部分です。そこで、今までの経験則から金属箔抵抗を迷わずに選定しました。
 取り付けた抵抗は、Vishay無誘導金属箔抵抗 VSR(0.25W) 0.1%で、このアッテネータに繋ぐメインアンプの入力インピーダンスを20KOhmと想定して、6.8KOhmとしました。R-Rの抵抗は、オリジナルのTAKMAN REY50 0.5W 1%で、音響用抵抗の品質として申し分ありません。

黒い四角のVishay VSR金属箔抵抗と、青磁色のTAKMAN REY50です。
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2Way電源への変更
 オリジナルの電源の仕様は、パワーパック(安定化スイッチング・ACアダプター、トランス式ACアダプター)ですが、それに加えて、筐体内部にバッテリー・チェンバーを設けて、AC電源とバッテリー駆動が可能な仕組みにしました。バッテリーで駆動しても、消費電力が6V/0.12VAなので、連続で数日連続稼動が可能なので、充分実用に耐えられます。

以下の様に、電源スイッチを設ける事にしました。バッテリーの重さにより適度な安定感が得られました。
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今後の予定
 リレー式アッテネータは、これにて完成として、オフ会等に持ち出して、有効活用を図りたいと思います。

リレー式のアッテネータを作製しました

 チャンネルセレクター付きのリレー式のアッテネータを作製しました。
 来る9月30日に「手作りアンプの会」の主催で、リレー式のアッテネータの製作会が催される予定ですが。それに先立ち、リレーのキットを作製させていただきました。

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作製した観想
 今まで作製したリレー式のアッテネータと比べて、極めて合理的に設計されて、インプリメンテーションが容易です。既製のケースを用いて、前面パネル、背面のパネルが、PCBとシルク印刷で出来ています。作製時間は2~3時間で完成する事が可能です。

内部の写真
 10個のラッチングリレー(赤)を用いています。部品は総てDIP部品で、製作に際して、目や指先に優しい仕様です。
 アッテネータで7個(7ビット)と、ミュート用に1個、入力セレクター用に2個で計10個という贅沢な設計です。
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簡単な仕様
 2Wayの入力セレクター機能
 入力のセレクション毎に減衰量の設定が可能
 赤外線リモコン機能あり
 チャンネル数:2
 最大減衰値:-63.5dB
 ステップ数:128
 ステップ毎の減衰量:-0.5dB
 インピーダンス:5kOhm
 外部表示装置で減衰値の拡大表示可能

アナログポートのノイズ対策

 今日は、アナログポートのノイズ対策についての考察です。
 オーディオ機器で特に入力端子が、ノイズのアンテナとなり低周波(ハム)、高周波(EMI等)が混入して、音質に悪影響を及ばすのは周知の事実です。当然の事ながら、使用しない入力端子は、ショートピンによりグラウンドにおとす対策を行うのは、オーディオの鉄則です。

RCAコネクタ
 コンシュマーユーズのプリアンプなどの殆どが、ノイズに弱い不平衡のRCAのコネクタで、高インピーダンスです。そこからの外来ノイズをシャットアウトするために、以下の様なショートピンを使います。上代50円程度で入手可能です。非磁性体ですが、材質が何だか良く解りません。金色のメッキですが、金では無いと思います。
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TRS/キャノンコネクタ
 業務用の平衡伝送のコネクタとして、TRSとキャノンコネクタがあります。平衡伝送なので、外来のハム等ノイズには、強いと思いますが、使用予定の無い入力チャンネルを、不平衡同様に:ポジティブとリターンをシールドに落とした方が良い事は当然の事です。以下の様に使用予定の無いフォーンプラグのポジティブをシールドに落としたプラグを入力のチャンネル数分作製しました。
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 ポジティブ(ホット)  リターン(コールド) シールド(グラウンド)
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入力を短絡させた結果
 RME FirefaceUCXの電源を投入して、totalMIXのアナログ入力のゲインを注意深く観察しますと、以下の赤く囲まれたレベルメータの最下部に信号がある旨の緑色のバーが、微かに動いて信号の存在を表しています。そこで、TRSのショートプラグをオープンのジャックに差込と、ノイズの混入を表していた緑色のバーが、現れなくなります。
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肝心な音
 気休めかも知れません、音の変化は解りません。しかし間違いなくノイズを検知していたレベル・メーターが、停止したので、有効だと思います。この様な小さな改善の積み重ねで、静寂性が確保されるのだと思います。

久し振りに心に余裕をもって音楽を聴きました

製作に追われず久し振り心に余裕を持って音楽を楽しむ事ができました。
 ipadのアルバムアートから選曲を行い、音量調整はリモコンで行うという、マルチアンプシステムにおける理想の機器構成で聴く事が出来る様になりました。
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 リモコン投入の前はリモートディスクトップ経由でRME fireface(TotalMIX)の倍精度浮動小数点のデジタルボリュームで行っていましたが、操作は一寸不便でした。又、ipadのアプリで音量を絞ると、精細な音が消滅して、録音レベルの低いクラシックは聴くに耐えがたい痩せた音となります。比較的に新しい録音のジャスとか、ヒュージョンに音量をオプティマイズすると、それ以外のクラシック、ジャスを聴く気が失せてしまいます。
 しかし、これからは、総てのデジタルボリュームを無効化して、リモコンでDACのアナログ出力とパワーアンプ間のアッテネータで音量を調整します。得られた結果は、音量を絞っても精細な音が聴こえて、とても気持ちよいです。
 ようやく出来の良いアナログ・システムに一歩近づく事が出来ました。
 当然の事ながら、DACの出力はフルパワー(0dBFS)でデジタルボリュームによるビット落ちは皆無です。DACからの高音出力を0dBFS以上にブーストしてSNRを稼ぐ方法もありますが、アンプ、伝送路の総てが差動で動作しているので、十分なSNRが確保されており、サチュレーションのリスクを敢えて負う事は無いと思ってます。本来は、安全性から総てのチャンネルを-3dBFSに設定すべきです。先ずは、正統派の進化を遂げたと思っています。
 音量を適当な場所から調整できる事はとても快適です。

メインシステムのゲイン調整を行いました。

 オーディオ・インターフェース(RME fireface)とアンプのゲインの関係を整理すると、デジタルチャンデバとして高音質な出力レベルを如何に確保するかが問題です。アナログVUメータの0dBを基準とした最大レベルを 0dBFS(Full Scale)として判断して、デジタルデータの0dBを再生して、出力のレベルが+2dBV(約+4.2dBu)で出力されるように各チャンネルのレベルを調整します。そして、この出力レベルでチャンネル毎のドライバーの音圧を最適化する様に、アナログ出力チャンネルのアッテネータをオプティマイズする必要が有ります。

アッテネータの準備
 アンバランスの場合は、ポテンショメータ(potentiometer)をオーディオ・インターフェースとパワーアンプとの間に入れれば簡単に調整可能です。又、パワーアンプによっては、ポテンショメータが備わっているのも有り、その調整だけで済みます。完全差動アンプ(Fully-Differential Amplifiers)の場合は、かなり厄介で、チャンネル数だけ独立したバランス型のアッテネータを用意する必要があります。

 -16dBFSで大まかなレベルを合わせて、その基準からの+/-6dB程度の調整は、firefaceのデジタル・ボリュームに任せます。
 -16dBFSの基準合わせは固定のバランス型のアッテネータで実現して、インアウトのインピーダンスの整合を行います。

アッテネータの作製
 以下の様にユニバーサル基板を切断します。又、バランス型のアッテネータは、O型として、チャンネル毎に4本の固定抵抗で構成します。作製したアッテネータは、XLRプラグの中に仕込み、アンプの入力の直前で減衰する様に接続します。オーディオインターフェースの出力側で減衰すると、SNRが悪化します。アッテネータに用いる抵抗は金属皮膜で1/8Wで十分な耐圧ワット数で小型に作れます。事前に抵抗値を測定しましたが、廉価な抵抗でも1%の誤差範囲に収まってます。
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デジタル機器の基準レベル
 -16dBFS=0VUが一般的でありオシレーター、又は、1,000Hzの正弦波デジタルデータを基準信号として再生して、ピークレベルメーターが-16dBを示すように整えます。その時、firefaceの出力セティング基準を+4dBとして、アンプの音量を調整します。
 1,000Hz単音では、マルチチャンネルのレベルを同時に確認することが出来ないので、1,000Hz単音に200Hz、8,000Hzの変調を掛けて音源を作ります。

録音の国際基準
 デジタル機器の基準レベルは世界各国によって規定があります。基本的には0dBFSより20dB低いレベルポイントが基準(SMTPE、NAB)になっていますがこの基準レベルはダイナミックレンジの広いクラシックなどの録音を想定した値です。実際には音楽のジャンルや聴く環境を想定して、-18dBFS -12dBFS -6dBFSなどの基準レベルで録音されます。
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レベル合わせ
 1,000Hz単音に200Hz、8,000Hzの変調を掛けた音源をfirefaceで再生してTotalMIXでレベルを確認した結果、以下の様に-5dBuで各チャンネルで調整ができました。-5dBuの音はかなり大きな音ですが、限りなくこの値で快適な音量で聴ける様にアッテネートするすると、入り口から出口まで、デジタルデータのロスを最小限に調整する事が可能です。
①:ソフトウェアーチャンネル
②:アナログ出力チャンネル
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以下の様にゲインを調整すると、アナログ出力のフェーダーの減衰値を0dBとすると、最適な音量で音楽を楽しむ事が出来ます。
ウーファー: -21dBu
スコーカー: -24dBu
トゥーイータ : -26dBu

マルチチャンネルボリュームの代替策
 マルチチャンネルのボリュームは、悩みの種です、今回、SPL Volume8で玉砕状態となりましたので、従前の方法に戻す事にしました。RMEの製品の場合、内部処理をフローティング・ポイント46ビット(倍精度浮動小数点数)でDSP処理を行っているため、フェーダーを絞ることにより、ビット深度が浅くなることによる音質の悪化は、最小限にコントロールされています。そこで、各チャンネルのフェーダーを連動して、一括して音量の調整が可能となります。又、出力は、バランスのままで高いSNRのままメインアンプに出力する事が可能です。
A:ソフトウェアーからの出力
B:グルーピングされて、どのフェーダーを動かしても総てのグルーピングされた出力チャンネルが連動します。
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今後の予定
 やはり、操作性を考えると、マルチチャンネルのボリュームがベストだと思います。何とか実現したいと思います。