ラインアイソレーションを検討(トランス)

先日、外部アンプ(Alpine3542)とサイバーナビのRCA入出力関係を調べました。
ブログに記載していますが、サイバーナビはバッテリーマイナス(GND)側とRCAマイナス側は同電位で内部で繋がっています。

反して外部アンプ(Alpine3542)というかほとんどのAB級アンプは、DC/DCコンバーターにてアンプの電源としていますから、バッテリーアースGND)側とRCA入力端子のマイナス側の電位は異なります。

それは特にグランド側を接続して同電位にしても構わないという考えでしょうが、先日の調査でノイズが増加したのは確認しています。一台で運用するのは特に不具合は出ないと思いますが、複数台しかもモデル・メーカーが異なるアンプと接続すると、ノイズの面や故障・不具合の確率が多くなると思います。

4チャンネルアンプでの運用を前提としていましたが、Alpine3554が故障していて修理も簡単ではないので、2チャンネルアンプ2台でどうにかする事にしました。

1つの対策案として、グランドをアイソレーションするライントランスを噛ませてみようと考えたのです。

まずは使用継続予定のAlpine3542を、部屋で動作確認・最大/定格出力・電源リップルを測定してみました。



まずは基本的な測定類・パワーチャックします。
電源電圧・リップル等問題なしです。このアンプはジャンク品からの修理ですから、基板焼損部は削ってあり一次側コンデンサーは2200μF/16V×2から4700μF/16V一つに変更しています。その他、不良トランジスタ・劣化したコンデンサー全てを交換しています。



ダミーロードを接続してパワーチェックです。オシレーターから1kHzの正弦波を出力して完全にクリップさせます。正弦波じゃなくなってますね。
プローブは1/10です。計算から100W以上出てますね。

次に入力電圧を徐々に下げて正弦波が保たれるところでストップ。



I=V/R 電流=電圧/抵抗 電流は17.44V/4Ω=4.36A
W=VI 電力=電圧×電流　電力は17.44V×4.36A=76W

となりますから、実効的には76Wです。片チャンネルで測定していますから両チャンネル駆動ではカタログ通り60Wは出るでしょう。問題なしです。

こちらのアンプを引き続き使用します。このアンプに接続するライントランスですが、この二つかな? 高いものはタンゴトランスとか海外だとルンダールが有名ですが、価格が一桁以上高いです。

今回は山水トランスです。



1:1の600Ω/600ΩがST71。 サイズ的に小電圧対応だと思いますので低音が物足りないと思います。
もう1つの物はドライバートランスのST92ですが、1.3kΩ/600Ωで電圧が減衰します。このサイズで1:1だったら申し分ないのですが.......

正弦波は別に問題ないのですが、矩形波（くけいは）の確認が先です。

こちらはオシレーターから出ている波形でプローブのトリマーを調整した後です。



このままでST92を途中にいれて入力と出力の波形を比較。周波数は10kHz



オーバーシュートとアンダーシュートが現れました。トランスでアイソレーションしたとはいえ、オシロのプローブのマイナス側でグランドが接続されているんです。それと出力は開放状態です。負荷抵抗は必要だと思うので、トランスの出力側に負荷抵抗を入れてみます。出力インピーダンスが600Ωなのでそこら付近の抵抗をパラに接続してみます。上側の入力波形は無視。参考程度です。

2kΩのポテンショメーター(10回転)がありましたので、専用のバーニアと組み合わせてみます。ダイヤルを2kΩから徐々に下げていきます。




数値で分かるので便利です。10回転も回したら訳が分からなくなります。



波形の方がマシになってきました。1kHzで調整。良い負荷抵抗の値を探ります。



そして10kHzです。



バーニアの値で700～800でした。抵抗測定。623Ωです。オーバーシュート/アンダーシュートが無くなりました。
注目は電圧降下も発生している事です。一次側に比べ二次側は60%と低くなってます。



次に簡易的に接続して音質の確認をしました。



負荷抵抗なしは低音がかなり減衰してキンキンとした音です。

負荷抵抗を適正値にしましたら音量が低下して通常の音質になりました。

良くなるどころか、ライントランスBOX作成したりと面倒ですしライン信号電圧低下の対応が面倒です。アンプ側でゲインを上げると残留ノイズが大きくなります。1:1の高価なトランスにしたら良いのでしょうが、ナビの外部アンプ構成とのバランスを考えたらトランスだけリアルオーディオ用? といったアンバランス感が強いです。

結局、これ不採用としました。現在どうするか考え中です。