要約：このリファレンス設計は、ステレオオーディオ、ドッキングステーションアプリケーションにおけるD級オーディオアンプMAX9736の使用法を示すものです。MAX9736の2.1デモボックスは、2つのMAX9736 ICを使用して、2つの2インチのサテライトスピーカと1つの5インチのサブウーファで構成される3チャネルスピーカシステムを駆動する完全なパワードスピーカドックです。このリファレンス設計は、ポータブルオーディオプレーヤを主な音楽ソースとして使用することを意図しています。ソリューション全体のサイズは非常にコンパクトであり、アクティブイコライゼーション、電源モニタリング、およびサブウーファのダイナミックイコライゼーションを特長としています。 TechOnlineでマキシムの簡潔なウェブキャストをご覧ください。(English only) 重要な設計上の特長 コンパクトなオールインワン設計 単一の12V～20VのDC電源で動作 小型の筐体で高SPL出力 高効率のD級設計 ダイナミックバスイコライゼーションを含むアクティブEQ コスト効率の高いドライバにて優れた音質 部品表 Designator Qty Description C1 1 470µF ±20% 25V aluminum electrolytic capacitor Panasonic® EEU-FM1E471 C2, C12, C310 3 0.1µF ±10% 50V X7R ceramic capacitor (0603) Murata® GRM188R71H104K TDK C1608X7R1H104K C321 1 1µF (0603) C16 1 10µF (1206) C106, C109–111, C114, C206, C209–211, C214 10 NS (0603) C3–5 3 0.1µF ±10% 16V X7R ceramic capacitor (0603) Murata GRM188R71C104K TDK C1608X7R1C104K C13 1 0.1µF (0603) C316–317 2 0.1µF (0805) C303 1 0.33µF (0603) C302 1 0.47µF (0603) C305, C307 2 100nF (0603) C103–104, C203–204, C301 5 100pF (0603) C121, C220–221, C120, C314–315 6 100pF (0603) C117–119, C217–219 6 10nF (0603) C107, C207 2 150pF (0603) C306, C308 2 15nF (0603) C6–10, C15, C313, C318–320 10 1µF ±10% 16V X7R ceramic capacitor (0603) Murata GRM188R71C105K TDK C1608X7R1C105K C312, C14, C311 3 1µF (0603) C216, C116 2 1µF (0805) C100–101, C200–201 4 2.2µF (0805) C304 1 2.2µF (0805) C102, C108, C112, C115, C202, C215, C300 7 33pF (0603) C208, C212 2 33pF (0603) C322 1 33pF (0603) C113, C213 2 4.7nF (0603) C105, C205 2 68nF (0603) C11, C309 2 220µF ±20% 35V aluminum electrolytic capacitor (10mm x 12.5mm) Panasonic EEUFM1V221 J30 1 4-pin header HIROSE DF3A-4P L100–101, L200–201, L300–301 6 Ferrite bead (1206) FB1 1 Ferrite bead (1206) J3 1 6-pin header J10, J20 2 2-pin header HIROSE DF3A-2P J2 1 RCA® dual jack PCB mount D1 1 LED red (0603) D5 1 LED blue (0603) Q2 1 Transistor NPN (SOT23) Fairchild MMBT3904 X1–2 2 Connector, screw mount R7 1 Potentiometer 100K SMT R303 1 Potentiometer 20K SMT J1 1 Power jack, right angle Switchcraft® 722RA R1 1 10kΩ ±5% resistor (0805) R110, R210 2 NS resistor (0603) R111, R211 2 10.5kΩ ±5% resistor (0603) R100, R200 2 100Ω ±5% resistor (0603) R10 1 100kΩ ±1% resistor (0603) R106, R108, R206, R208 4 10kΩ ±5% resistor (0603) R300–301 2 10kΩ ±5% resistor (0603) R2–3 2 10kΩ ±1% resistor (0603) R113, R213 2 11kΩ ±5% resistor (0603) R309, R311–312, R314 4 11kΩ ±5% resistor (0603) R306 1 12kΩ ±5% resistor (0603) R114, R214 2 137kΩ ±5% resistor (0603) R305 1 14.7kΩ ±5% resistor (0603) R112, R212 2 150Ω ±5% resistor (0603) R317 1 1kΩ ±5% resistor (0603) R107, R109, R207, R209 4 1MΩ ±5% resistor (0603) R8–9, R315–316 4 2.2kΩ ±5% resistor (0603) R101–102, R201–202 4 20kΩ ±5% resistor (0603) R5 1 220Ω ±5% resistor (0603) R310, R313 2 24.3kΩ ±5% resistor (0603) R302 1 2kΩ ±5% resistor (0603) R308 1 3.24kΩ ±5% resistor (0603) R307 1 3.3kΩ ±5% resistor (0603) R115, R215 2 30.1kΩ ±5% resistor (0603) R4 1 4.22kΩ ±1% resistor (0603) R103–104, R203–204 4 40kΩ ±5% resistor (0603) R304 1 7.15kΩ ±5% resistor (0603) R105, R205 2 0Ω resistor (0603) D6 1 Diode, dual, common-cathode (SOT-23-3) Fairchild MMBD4148CC D2–3 2 Zener diode 4.3V, 20mA (SOT-23) Central CMPZ5229B SPK1, SPK2 2 2in full-range loudspeaker Tymphany® 830970 SPK3 1 5.25in subwoofer loudspeaker Tymphany 830945 U1 1 Maxim® MAX9736BETJ+ (7mm x 7mm, 32-pin TQFN) U2 1 Maxim MAX9736AETJ+ (7mm x 7mm, 32-pin TQFN) U3–5 3 Maxim MAX4234 (TSSOP-14) U6 1 Maxim MAX809_EUR-T (SOT-23) U7 1 Opto-FET (DIP6-SMT) Fairchild™ H11F1SM 設計の詳細 このリファレンス設計は、すべての電子回路とスピーカハードウェアを内蔵した、単一の、入念に調整されたボックスエンクロージャで構成されています。システムを完成させるために他に必要となるのは、外部電源と信号ソースのみです。 この設計は、左右チャネル用の2つの2インチラウドスピーカドライバと、サブウーファ用の5インチラウドスピーカを備えています。左右チャネル用に単一のMAX9736Bをステレオモードで使用し、サブウーファチャネル用にMAX9736Aをモノラルモードで使用しています。以下の詳細説明は、電子回路の説明とスピーカ/物理エンクロージャの説明の2つのセクションに分かれています。 電子回路の説明 リファレンス設計の電子回路は、左右チャネルとサブウーファの2つのセクションで構成されています。それぞれのセクションは、入力段、EQ段、およびパワー段の3つの段を備えています。図1を参照してください。 図1. D級オーディオアンプMAX9736を使用した電子回路のブロック図。入力段、EQ段、パワー段を備えた設計になっています。 入力段 入力段は、左右チャネルとサブウーファの両セクションに共通です。ステレオ、対数テーパのポテンショメータを音量制御に使用して、プリアンプへの信号レベルを調整します。グランドループを防止するため、入力の検出は差動で行っており、RCA入力コネクタは直接システムグランドには接続されていません。100Ωの抵抗を使用して、コモンモード電圧を低下させています。U3-AとU3-D (下図参照)が利得2倍で差動からシングルエンドへの変換を行います。入力段の出力は、U5-Dを使用してバッファされるパワーアンプU2のリファレンス電圧VREFが基準になります。 EQ段 入力段の次に、左右の信号はU3-B (左用)とU3-C (右用)を中心に構成された2段のパラメトリックEQに渡されます。それぞれのパラメトリックEQは、オペアンプのジャイレータを使用してLC直列共振回路のインダクタをシミュレートします。この直列回路は、減衰またはブーストのための2つのアクセスポイントを備えており、それらのアクセスポイントは異なる2つのコンデンサによって実現されます。たとえばC105とC106は、左チャネルの第1のパラメトリックEQ帯域のためのブーストおよび減衰ポイント用です。C106のみを使用した場合(そしてC105を実装しなければ)、共振回路と直列抵抗R105 (10kΩ)との組み合わせによって分圧器が形成され、共振周波数が減衰します。逆に、C105のみを使用した場合は、フィードバックが減じられ、結果として共振周波数においてブーストされます。どちらのコンデンサも使用しない場合、その帯域はディセーブルされます。 共振周波数f0は、次式を用いて計算することができます。 f0 = 1/(2 × π × √(L0 × C0)) ここで、 L0 = R108 × C107 × R107 C0 = C105 Q値は次の通りです。 Q0 = √(L0/(C0 × R0²)) シェルビングフィルタを実現する第3のEQ帯域が追加されており、それに必要となるのは1つのRC、すなわち1つのコンデンサ(ブースト時はC113、減衰時はC114)と1つの抵抗(R111)のみです。 ステレオD級ICのMAX9736は、入力にも2つの内蔵オペアンプを備えています。フィルタ処理一般に利用可能なこれらのオペアンプを、このリファレンス設計では左右チャネル用の2次ハイパスフィルタを構築するために使用しています。オペアンプは負の入力および出力にアクセス可能であるため、マルチフィードバック反転フィルタ構成が使用されています。C116/C216はDC入力電圧をブロックして出力オフセットを減少させるためのものです。 パワー段 この設計では3チャネル分のスピーカ出力の増幅を行っています。MAX9736Bは左右のスピーカを駆動するためにステレオモードに設定されており、4Ωに対して11W × 2を提供します。第3のチャネルについては、MAX9736Aがモノラルのサブウーファの増幅用として設定されています。 モノラルモードでは、MAX9736Aの2つのD級出力が並列に接続され、より高い出力電力に対応します。サブウーファチャネルはモノラルモードで4Ωに30Wを供給可能です(VDD = 19V)。サブウーファチャネルの入力段は、左右チャネルに使用しているものと同じです。入力段のあとで、U5-Bを使用して左右の信号が加算され、モノラルのサブウーファチャネルが生成されます。R303を使用して、加算アンプでのサブウーファチャネルの利得を設定します。 非常に低い周波数まで最大限にフラットな応答を可能とするため、このシステムではサブウーファに6次フィルタアラインメント構成を使用しています。この方式は、ベント付きスピーカの4次ハイパス応答を、アクティブ回路による2次の電気的ハイパスで補足するものです。U5-Cを使用して、サブウーファ用の非反転サレンキー型、2次ハイパスフィルタを実現しています。 このシステムで要求される高いQ値は、40Hzで13dBのブーストにつながります。スピーカとアンプの過負荷を防止するために、スライディングハイパスとして動作するようにサレンキー型フィルタがセットアップされています。このフィルタは、アンプの出力が限界に近づくにつれて動的に動作します。入力抵抗R305の値が(光結合FET、U7を使用して)自動的に減少して、フィルタのQ値が0.5に低下し、結果としてまったくブーストなしになる値に設定されています。 サブウーファ用アンプU2のピーク出力電圧によって、光FETへの信号が制御されます。D6とC16がピーク検出器を形成し、高速なアタックタイムの出力ピークレベルを検出します。ピーク検出器の動作スレッショルドは、R7を実装するかR8/R9を実装するかによって、可変または固定にすることが可能です。この制御回路の作動時には、LED D5が点灯します。 図2. サブウーファチャネルのダイナミックバスブーストのシミュレーション結果。サブウーファのレベルが限界に近づくにつれて、ハイパスフィルタのQ値が低下するとともに、カットオフ周波数も高くなっています。 MAX9736Aに内蔵された2つのオペアンプは、左右チャネルに使用されるハイパスフィルタを補完する4次のローパスサブウーファフィルタとして構成されています。 J1は電源入力コネクタであり、標準的なラップトップタイプの同軸ソケットが選択されています。一般的なラップトップ用電源の出力電圧は19V前後であり、ドッキングシステム用の電源として良好に機能します。C1とC2によってある程度フィルタ処理された電圧はPVDDと名づけられており、電源が接続されているときはD1が青に点灯します。 両方のアンプチップとも、単純なリセット回路(U6経由)を使用してパワーアップ時とパワーダウン時のミュート信号を生成しています。この処置によって、入力回路のセトリングに起因する出力過渡ノイズを防止することができます。ミュート制御のスレッショルドは、R3とR4の抵抗分圧器によって約10Vに設定されています。 MAX9736は、インダクタベースの大きなフィルタを不要にする特許取得済みのフィルタレス変調方式を特長としています。出力に必要となるのは単純なフェライトビーズ(L100～L301)のみです。 スピーカおよび物理的エンクロージャ サブウーファに使用するラウドスピーカは、Tymphany製の5インチ径のモデル(型番：830945)で、公称インピーダンス4Ω、共振周波数47.4Hzです。左右チャネルに使用している2インチのラウドスピーカもTymphany製で、モデル830970です。これらのラウドスピーカは、公称インピーダンス4Ω、共振周波数147.5Hzです。 音響系は35Hzという低いf3を目標としているため、6次のアラインメントを使用しています。このアラインメントには、アクティブクロスオーバ内の2次のハイパスフィルタが含まれています。システム全体は、3つのラウドスピーカ、チューンドポート、および回路PCBを単一のボックスエンクロージャに収容したものになっています。ボックスサイズを最小限に抑え、圧縮負荷によって効率を向上させるため、サブウーファは下向きにマウントされています。結果のボックス容積は約3.79l、ベントポートは54Hzにチューニングされています。ボックス全体の外形寸法は、約355mm × 180mm × 120mmです。スピーカクロスオーバイコライゼーションは、250Hzにおける4次のリンクウィッツライリー型として設計されています。サテライトのスピーカイコライゼーションは、f = 500Hz、利得 = +6dB、Q値 = 0.5のパラメトリックEQと、f3 = 3.8kHz、利得+5.8dBのシェルビングフィルタで構成されています。図3に、システムの応答を示します。 図3. システム全体のシミュレーションで、40Hzまで最大限にフラットな応答が示されています。 この文書に含まれている機械設計図は、プロトタイプモデルの製作に使用したもののコピーです。プロトタイプの作成には1/4インチ厚の透明アクリル板を使用し、ビスとアクリル用接着剤を使用して組み立てました。コンシューマ製品版には、木、MDF、ABSなど、よりコスト効率に優れた材質を使用して作成することも可能です。 回路図 画像の拡大(PDF、80.4kB) 画像の拡大(PDF、84.4kB) 画像の拡大(PDF、92kB) PCBレイアウト 上部シルクスクリーンの画像の拡大(PDF、277kB) 機械設計図 画像の拡大(PDF、72kB) 画像の拡大(PDF、56kB) 画像の拡大(PDF、52kB) 画像の拡大(PDF、48kB) システムの写真 FairchildはFairchild Semiconductor Corporationの登録商標です。 MaximはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。 MurataはMurata Manufacturing Co., Ltd.の登録商標です。 PanasonicはMatsushita Electric Industrial Co., Ltd.の登録商標です。 RCAはRCA Trademark Management SA Corporation Franceの登録商標です。 SwitchcraftはSwitchcraft, Inc.の登録商標です。 TymphanyはTymphany Corporationの登録商標です。 関連製品   APP 4320: Jul 02, 2009 MAX9736A モノラル/ステレオハイパワーD級アンプ フルデータシート (PDF, 664kB) 無料 サンプル MAX9736B モノラル/ステレオハイパワーD級アンプ フルデータシート (PDF, 664kB) 無料 サンプル 自動アップデート お客様が関心のある分野でアプリケーションノートが新規に掲載された際に自動通知Eメールの受信を希望する場合は、EE-Mail™にご登録ください。 We Want Your Feedback! フィードバックをお寄せください。 内容に満足されましたか、あるいは満足されていませんか？もっと良いページにできると思いますか？あるいは、単なるコメントでも結構です。フィードバックをお待ちしています。—マキシムはお客様からいただく訂正、提案を元に改善していきます。 このページを評価し、フィードバックを送信する。   ダウンロード、PDFフォーマット(310kB)  AN4320, AN 4320, APP4320, Appnote4320, Appnote 4320