共立エレショップのUSBANA2704-KITの電源製作についてに質問

質問

共立エレショップのUSBANA2704-KITの電源製作についてに質問です。このキットにはopa2604用に±6VとPCM2704用に3.3Vが必要だということで、12V1AのSWアダプタを利用して電源供給しようと試み、過去の書き込みを参考にLTC1144を使って±6Vを作ろうと考えたのですが、データシートどおりの回路図（Battery Splitter）においてのoutputcommonをどう処理していいのかわかりません。また、キット側の3.3、+6、-6のグランドは電源側のグランド記号の部分とつなげばよいのでしょうか？
電子工作初心者ですが、自分で回路を描いてみました。これを元にご指導よろしくお願いします。

過去の書き込み
http://oshiete1.watch.impress.co.jp/qa5641946.html?order=DESC&by=datetime
データシート
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/lt1144.pdf

回答No.4

crant · ベストアンサー

回答が遅くなってごめんなさい。

まず、No.3のお礼に書かれた内容ですが、(5)はこちらの説明が悪く、危険でした。
正しくは、絶縁を測定するのは、
●ACアダプタのAC入力側＝コンセントに差し込む「プラグ」（「タップ」が間違えておりました）
●ACアダプタのDC出力のマイナス側（プラス側でも実質的に同じ）
の間です。壁コンセントにテスターを突っ込むのは危ないです。すみませんでした。

追加質問への回答です。
(1)アース記号の意味は一応、そのUSBANA内での「基準電位を示す」「基準電位の地点と繋ぐ」程度であり、実際の配線において、どこでアースを取るか、というのとは関係ないと思います。
(2)OPAまわりのアースですが、USBANAの回路図では、わざわざアースの地点をまとめてあるようですので（実際の回路パターンはわかりませんが）、ここと、3.3Vのアナロググランドを太目の線で、質問者さん作製の電源回路のアース部分＝Output Common（No.3お礼の(3)）につなげれば、おおよその目的は達成すると思われます。ある意味Output Commonが内部１点アースの場所だと考えます。
デジタルのグラウンドだけは別の細めの線で繋ぐか、ノイズを分離するためのコイル（L）をデジタルグラウンドの手前に入れたほうがいいかもしれません。
ただし、今回はそのアースもICで作られたアースであり、どこまでそれを気にするか、の差だと思います。
本当に気にするのでしたら、別売りキットにあるように、トランス電源ですべての電源を生成するべきです。
私もそのキットの作製を一時考えておりましたが、スイッチングACアダプタを使ったベターな策として、6VのACアダプタを2台使って±6Vの電源とし、そのうち+6Vからさらに2つの３端子レギュレータで3.3Vを二つ生成することを想定していました。
（もちろんACアダプタが「絶縁」なのが前提です。結局面倒くさくて作らなかったんですが。）

お礼

共立エレショップの対応電源キットの回路を良く見たら。
デジタル用とアナログ用にトランスが分かれていることがわかりました。
そして、自分のやっていることがcrantさんとのやりとりで無謀であることもわかりました。結局できたとしても、良い音が得られなければ目的を達成できたとはいえないので、今はヘッドホンアンプの電源分圧回路や片電源のトランス式電源などをもっと良く理解できたら、このキットにチャレンジします。
最後まで付き合っていただきありがとうございました。

回答No.3

crant

＞僕の回路は完全に 12Vから3.3Vを生成している
そうではありません。(1)とともにご説明します。
記載された回路はデータシートの図11、Battery Splitterとよばれるもので、
入力電圧を+12V,GND=0Vとすると、OUTPUT Commonとして電流の流出入可能な+6Vのレベル＝仮想GNDを作るものなのです。
なので、元の電源の12V, 0Vに対し、新たに6Vのレベルが出来るので、このレベルを利用先の回路内でGND=0Vの基準とすることで、元電源の12Vを+6V、元電源の0Vを-6Vとするのです。
（ご自分の回路を良く見てください。元電源の+12Vは+6Vに、元電源の0Vは-6Vに直接電線でつながっています）

質問者さんの書いた回路で、GNDを示す記号がありますが、これがUSBANA内でのGNDとなるので、OUTPUT Commonは、ここに繋ぎます。
そして、このレベルに対して、3.3Vを作るので、３端子レギュレータの入力は+6V（元電源の+12V）、GNDはOUTPUT common＝GND（LTC1144で作られたGND）に繋ぐわけです。

で、注意しなければならないのは、元電源のマイナス側=0V=GNDは回路内では-6Vとして扱うわけですから、
他のGNDとつながっていてはいけないのです。（絶縁といったのはそういう意味）
だから、Batteryのような他から絶縁されているマイナス端子なら安心ですね。
というか、電池駆動のヘッドフォンアンプなどでは良く用いられる方法です。

(2)の回答
USBANA内ではGNDは1点アースにしてもかまいませんが、音質のためにはデジタルとアナログ部分を分けたいでしょうから、
アナログ部分だけを内部1点アースにすることをオススメします。ケースに接続すると良いかどうかは微妙です。その内部の１点から太目の線でケースに繋ぐようにしておけば、うまくいかなかったときはずすだけですむと思います（個人的意見です）
（もっとも、そのGNDもLTC1144で作られたGNDなので、もともと音質を追求される方には向かないのですが）
上記の説明のように、元電源の0V（回路内では-6V扱いなので）は繋がないよう、くれぐれもご注意ください。

(3)の回答
ACアダプタがスイッチング電源なら、AC入力とDC出力が絶縁されているはずですが、念のためご確認ください、という意味でした。
確認方法は、ACアダプタをはずした状態で、出力接点の外側（マイナス側）とコンセントに差し込むタップの間の抵抗値を見ます。測定不能（オーバーロード、デジタルならO.L.など）なら絶縁のはずです。
この部分がしっかりしていれば、問題は起きないと思います。

上で説明したように、もし、ここが絶縁でなく繋がっていると、他のオーディオ機器のGNDと繋がってしまう可能性があり、回りまわって、USBANA内で-6Vと扱っていた部分と0Vが繋がってしまうショートを心配していました。

お礼

ありがとうございます。ある程度理解できました。
結果としては
(1)回路はOK
(2)1144からの出力±6VはOPA2604側の入力±6Vに実配線してOK
(3)三端子側のグランド（記号）と1144側のグランド（記号）とOUTPUT commonは実配線では三点をまとめる。
(4) (3)で三点まとめたグランドを分配して、OPA2604(アナログ)側の入力グランドと、PCM2704(デジタル)側の入力グランド2つ(AVCC,DVCC)には実配線する。
(5)SWACアダプターは壁コンセントに差し込まない状態でコネクタの外側と、壁コンセントの間にテスタを挟んで（コネクタの外側にテスタの片方の棒を-もう片方の棒をコンセントにブッサス）、抵抗があるかどうかを確認して、OLならOK(→実際に検査したら無反応でした)

また質問ですが
1,(3)をした場合1144側のグランド記号の必要性がわかりません、描く必要はない？
つまり、1144側のグランド記号を取った状態で実配線を考えると、三端子側のグランド記号とoutput commonの二点をまとめて、USBANA側の三箇所のグランドに分配してつなげることになります。
2,OPA2604(アナログ)の内部一点アースは(3)の時点で、無理ではないのでしょうか？

質問攻めですみません

回答No.2

crant

データシートを見ると、そのつなぎ方は12Vのスプリッターなので±6Vが得られたような気になると思いますが、そのICが実際に出力しているのはその間にある仮想GND＝OUTPUT Commonです。これは、USBANA内の共通GNDになります。（元のSW電源のGND＝0VはLTC1144以降は-6Vとして考えること！）
この新しくできたGNDと＋6V（もとの+12V）の間で３端子レギュレータで3.3Vを作るのですから、回路上は合っていると思います。くれぐれも、SW電源GNDと回路内のGNDを接続しないように注意してください。

そこで確認しなくては行けないのが、SWアダプタのGNDがAC電源のGNDと絶縁されているかどうかです。（コンセント側のどちらかと、SW電源のGNDに導通がないことを確認すれば良い）。USBやアナログ出力装置のGNDが、AC電源のGNDとつながっていると悲劇が起きますので。

その心配をしたくなければ、LTC1144のもう一つの使い方である、負電源生成を使って、＋6VのSW電源から、ー6V電源を作る使い方をすれば（この場合、LTC1144の出力は-6V）、SW電源のGNDとUSBANAのGNDは共通です。
（データシートのFig.8を参照）

お礼

crantさん、ご指導ありがとうございます。
諦めかけていたところに光をいただき、感謝いたします。
だいぶ混乱してきたので整理します。
僕の回路は完全に12Vから3.3Vを生成しているので、＋6Vから3.3Vを生成の回路に直す必要があると思います。
そうすると、USBANA側のAGND２つとDGND１つは共に OUTPUT Commonに接続すればよい
僕の回路図中のグランド記号とSWACアダプタの0Vは絶対にくっつけない。
ここから質問になります。
(1)
＞±6Vは得れたような気になる
これは得られてないということですか？別にOPA2604用にまた±6Vが必要なのでしょうか？
(2)
＞僕の電源回路のグラウンド記号2つは金属ケースに一点落とししてOKなのでしょうか？
(3)
＞そこで確認しなくては行けないのが、SWアダプタのGNDがAC電源のGNDと絶縁されているかどうかです。（コンセント側のどちらかと、SW電源の GNDに導通がないことを確認すれば良い）。
ここが全くわかりません。
壁コンセントに挿し、SWACアダプターのコネクタを未実装のジャックに接続して、テスターで計ったら、アダプターを表裏ひっくり返して挿しても、ジャックの内側の接点をテスターの黒い棒で、外側の接点を赤い棒で挿したら-12Vでその逆をすると12Vです。
・・・意味不明でしたらごめんなさい。
使ってるSWACアダプタは以下です。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-01804/

回答No.1

noname#252929

＋６，－６Ｖの電圧は、出ないか不安定です。
１２Ｖの電源から、±６Ｖの出力は作れません。
出力電圧＋２Ｖ程度の差は必要です。
(内部のトランジスタなどを動かす為の電圧として必要になるものです。)

ですので、この回路で動かすには、入力電圧は１２Ｖではなく、１６Ｖ以上必用となるでしょう。
(部品の耐電圧などはご自分で確認されてください。)

対象ボードとの接続に関しては、対象ボードのＡＧＮＤに、電源回路のコモン、ＤＧＮＤに入力電源のＧＮＤが接続される事になります。

ただ、この電源で作った場合、注意しないと何かのときにトラブルが起こる可能性があります。
理由はアナログ様電源の基準ＧＮＤとデジタル側電源の基準電圧ＧＮＤが違う為、ハムが乗ったり、アナログ機器を接続した場合、アナログ出力回路がショートして駄目になる可能性があります。
アナログ出力部にフローティングトランスなどを入れて作る必要がある電源タイプです。
まぁ、お楽しみで個人で使うものですから、そこまで気にしなくても良いのかもしれませんがけどね。

簡単に言えば、そのアンプでアナログ化した音の出力を、モニターについているアナルグ音声入力に接続すれば、モニターの増幅回路か、貴方の作ったＵＳＢアナログ変換ユニットが壊れる可能性があります。
そういう程度の問題です。

まぁ、電子工作と言うのは、壊しながら覚えるというのも勉強です。
壊した数が経験になりますので、全く壊さないで何時も作ろうなんて思われていないかもしれませんけどね。
そもそも壊したくないなら、既製品を買ったほうが安く付きますので。

お礼

kisinaituiさん ご指導ありがとうございます。
LTC1144はデータシートを見ますと18Vから±9Vが直にとれるので、３端子レギュレータような損失はないようなのですが・・・DGNDが心配なのであきらめます。