本連載では、エレキジャックNo.7（2008/07/25発売）のMission3で掲載するフルディジタル・アンプについて、設計過程を紹介します。

■フルディジタル・アンプとは
　フルディジタル・アンプとはディジタル音声入力に対して出力まで内部の処理をすべてディジタルで処理するアンプです。ディジタル信号で直接A-Dコンバータを駆動するイメージになります。

　A-Dコンバータはラダー抵抗型ではなく、PWM波形を出力し、ローパス・フィルタ(LPF)で音声帯域の信号を取り出します(図１)。入力信号に対してそのまま A-D コンバータに送ると、音量調整ができないので、ディジタル演算または出力段の電源電圧で音量を調整します。

■回路設計
　回路は DIR9001, TAS5086, TAS5142 のデータシートやアプリケーション・ノート、評価ボードのマニュアルを参考にし、設計しました。DIR9001 については、24.576MHz のクロックは不要なので省略しています。回路図は図３のようになっています。

■波形を見る
　作成したアンプの波形をオシロスコープで見てみました。

　TAS5086 の PWM 出力を図6に示します。無信号時の PWM 波形を見ると 3.3V で duty 比50%, 約384kHzの矩形波でした。通常の音量時にも、 PWM 波形の幅は目で見てわかるほど変動しません。

■アナログ入力D級アンプとフルディジタル・アンプの構成の違い
　アナログ入力D級アンプのブロック図は図12のようになります。D級アンプといっても、処理はすべてアナログ信号処理です。PWM 波形の生成もアナログ回路になっています。PWM化とパワー・トランジスタのON/OFF時間などに起因するひずみや、電源電圧の変動は負帰還により吸収されます。

　ローパス・フィルタ部分の、コイルやコンデンサで発生するひずみは負帰還のループに入っていないので吸収されません。また、音量調整用ボリュームにより、音質が変化したり、左右で音量差が目立つ場合もあります。

■プログラムの改造
　プログラムを書き換える場合には、eZ430-F2013 などを用意する必要があります。eZ430 とボードの接続には、前述のようにeZ430側のコネクタが 1.27 mm ピッチのケーブルが必要です。筆者は、松下のモーション・センサ用のケーブルを流用しました(図10)。開発環境は eZ430 に付属する IAR Embedded Workbench IDE(*) を利用しています。最新版を web からダウンロードするとよいでしょう。

(*) 2008/5からTI Code Composer Essentials 無償評価版がダウンロードできるようになっています。

もっとパワーを！コンパクトなハイパワーアンプの製作のフォローアップ
　エレキジャックNo7の第２特集ではD級アンプの製作が取り上げられています。いつの間にかオーディオ・アンプまでもがディジタル化され戸惑っています。しかし、作ってみるとアナログ・アンプのバイアス電流の調整のような微妙な調整もなく、作りやすく、できあがったものはコンパクトだが強力なパワーをもった優れものになっています。
　今回から、しばらくこのMission４のフォローアップを掲載します。

　本記事は、エレキジャックNo.7（2008/07/25発売）のMission5で掲載するモバイル用パワー・アンプの製作過程を紹介します。誌面ではカラーで紹介できませんでしたが、ここでは大き目の写真を使って説明します。

　プリント基板の作成の続きです。

LED照明付きトグル・スイッチ
　今回は、レバーがLEDの照明で光るトグル・スイッチについて説明します。
　キットの電源関係のスイッチ次の二つを用意しました

(1) AC100V　電源スイッチ（丸型シーソー・スイッチ）
　このスイッチはAC100Vの入力とスイッチング・レギュレータとの間に入るメイン・スイッチとなります。次のようにケースの背面にセットしてあります。通常はこのスイッチをオンにしておきます。

電源コネクタの圧着端子の処理
　スイッチのLEDに供給する電源は、スイッチング電源の30Vの電源から取り出します。そのためにコネクタの空きエリアに圧着接続のコンタクトピンにケーブルを圧着します。

ケーブル接続の材料
　次の図の一番上のコネクタは、30Vのスイッチング・レギュレータの電源の30VとGNDのコネクタです。圧着したコンタクト・ピンをこのコネクタに組み込みます

　　今回は、本誌では詳しく触れなかったケーブルについて説明します。

利用しているケーブルの種類
(1) 電力供給用ケーブル
　スイッチング電源からWDA02のディジタル・アンプ基板への電力供給用のケーブルは0.5mmφ以上で1.3mmφ以下のより線のケーブルを使用します。エレキジャックNo7の記事では0.75sqケーブルを2本パラに接続して利用しています。
(2) スピーカ出力用ケーブル
　 基板電源供給用ケーブルと同じ太さのものを使用しました。0.75sqのものをはんだ付けして使用しています。最近はスピーカ・ケーブルについて低インピーダンス化や銅の純度も問題にする場合があります。その場合は、基板からコネクタの接続も同じスピーカ・コードを利用するのも一つの方法です。
　スピーカ・コードの差は実感として感じたことがありませんので、電源供給用のケーブルと同じ0.75sqのコードを使用しました。
(3) ボリュームの配線
　ボリューム、バランスなどの10ｋΩのボリュームと基板との間の配線は、0.2から0.3sqのリード線を三つ編みしています。3色のケーブルを三つ編みしておけば基板の1、2、3の番号とボリュームの端子番号を間違いなく接続できます。
　三つ編みは、次に示すように3本のリード線を交互に編み上げていきます。次の写真は編み上げの様子が分かるようにゆるく編んであります。実際はもう少しきつく編みます。

　エレキジャックNo.7のMission2では、フィルタを設計しました。本連載では、LTSpiceを使った設計について、解説していきます。

　D級アンプではPWMで生成されたスイッチング波形を元のアナログ波形に戻すため、出力にはLC(コイルとコンデンサ)で構成されたLPF(Low Pass Filter)が挿入されます。
　LCLPFは負荷のインピーダンスが異なると周波数特性が変化してしまいます。したがって、自分のスピーカ・システムに最良な周波数特性を得るためにはD級アンプのLCLPFをチューニングする必要があります。