オペアンプ(NJM4580/OPA2134)によるスピーカーの実験 [反転増幅回路]
今回はオーディオ用のオペアンプを使用してスピーカーを鳴らします。
オペアンプの電源には「正電源」(単電源)と「正負電源」(両電源)の2種類のタイプがあります。基本的にオーディオ用のオペアンプの場合にはプラスとマイナス電源がある正負電源が必要です。
今回は9V電池を2つ直結して+側が+9V、マイナス側は-9V、中間がGNDで正負電源としています。この手法は実験レベルなら良いですが、本稼動する場合はマイナス電源を出力する「DCDCコンバータ」等を使用すると良いです。
使用部品・材料
総額で約1,425円です。(実験なのでオペアンプは安い方を1つでも良い)
| 部品/材料 | 値段 | 備考 |
|---|---|---|
| サンハヤト SAD-101 ニューブレッドボード | ¥500 | Amazon.com |
| 2回路入HiFiオペアンプ NJM4580DD | ¥25 | 秋月電子の通販コード(I-00069) |
| 2回路入オーディオ用HiFiオペアンプ OPA2134PA | ¥320 | 秋月電子の通販コード(I-03743) |
| 3.5mmステレオミニジャックDIP化キット AE-PHONE-JACK-DIP | ¥150 | 秋月電子の通販コード(K-05363) |
| オーディオケーブル | ¥100 | 両端が3.5mmステレオミニプラグです。 パソコンまたはヘッドフォン端子等に接続して原音を取得します。100円ショップだと「AUXオーディオ接続コード」「AUXオーディオリールケーブル」などの名称で販売されています。 |
| スピーカー 8Ω8W | ¥100 | W(ワット)数が大きい方が良いです。 秋月電子の通販コード(P-03285) |
| 両端ロングピンヘッダ 1×40 (40P 6.1) | ¥50 | スピーカーの端子接続用。このピンヘッダはサイズ少し大きいのでジャンパーワイヤーで代用した方が良いかもです。 秋月電子の通販コード(C-09056) |
| 9V電池 (2個) | ¥100 | 100円ショップ |
| ジャンパーワイヤー付バッテリースナップ（縦型）(2個) | ¥80 | 秋月電子の通販コード(P-09032) |
| カーボン抵抗器 | 数円 | 1kΩ(1個)、220Ω(3個)を使用。 |
テスト用動画
男女のツインボール(陰陽座)
高音、中音、低音の女性3人ボーカル(Kalafina)
配線図
9V電池2個による正負電源(±9V)は最後に配線して下さい。最初に正負電源から配線するとICなどが焼損する場合がありますのでご注意ください。
オーディオの原音は「左音声」(L)を使用していますが、スマホなどで音声が出ない場合は「右音声」(R)に接続して下さい。
次は公式データシートより(NJM4580_j.pdf)
次は公式データシートより(OPA2134PA_E.pdf)
オペアンプはメーカーが異なってもピン配置は基本的に同じです。オペアンプが複数ある場合は、変更して音の違いを確認してください。
また、オペアンプは基本的にスピーカーを直接駆動させるものではなく、トランジスタなどの出力段で電流を増幅させてから駆動させる手法が多いです。(一般的には入力段、中間増幅段、出力段の3段構成)
反転増幅回路
電圧増幅率
今回の回路ではRinを1000Ω、Rfは220Ωにしています。電圧増幅率は
になっています。抵抗値を変更すると音質、音量が変更されますので試してみてください。(-1倍より大きくすると音が割れます。)
パソコン側
パソコンの裏にある「黄緑色の穴」にオーディオケーブルを差し込みます。
次の写真のように穴が3つの場合はサウンドカードがオンボードです。6つの場合はマザーボードにサウンドカードが装着されている事が多いです。
スマートフォンやPC用スピーカーに付いているヘッドフォン端子などに差し込む事もできます。
参考サイト
オペアンプって便利だよ
オペアンプ (Wikipedia)
掲示板
ArduinoやRaspberry Piなどの電子工作の掲示板を作成しました。質問やわからない事は電子工作 (Arduino・ラズパイ等)でユーザー同士で情報を共有して下さい。
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