$6 Output - DIY Eurorack Modular Synthesizer

背景

自作モジュラーシンセの81作品目。
モジュラーシンセの音声信号は-5~+5Vが一般的であり、一般的なオーディオレベルと比較して大きい。
ヘッドフォンや外部危機を繋げると信号が歪んでしまうため、信号を適正なレベルまで落としてやる必要があり、その際に使用するのがOutputモジュールだ。
一般的に市販されているOutputモジュールの相場は13000円程度。音声出力する機能しかない割には、やや高額に感じてしまう。
その割には回路は簡単なため自作するメリットが大きいモジュールでもある。

制作物のスペック

ユーロラック規格 3U 6HPサイズ
電源：20mA( ±12V )

LINE outとヘッドホン outの2出力を備えたステレオアウトプットモジュール。
モノラル信号をステレオ両チャンネルに出力することも可能。

Light(mono) input：L信号入力。R inputにプラグが未挿入の場合は、L信号が両チャンネルに出力される。
Right input：R信号入力。
Line volume：Lineのボリューム調整
Headphone volume：ヘッドホンのボリューム調整
Line output：ミキサーなどの高インピーダンスの接続を想定
Headphone output：ヘッドホン等の低インピーダンスの接続を想定

使用を想定しているヘッドホンは
インピーダンス：60ohm
効率：100dB/mW
程度の仕様を想定している。
特殊なモニター用ヘッドホンでない限りは十分な音量は得られると思われる。

製作費

総額約$6
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NE5532 $0.1
TL074 $0.4
フロントパネル $1
Aカーブ2連Pot $1 *2pccs
両極性電解コンデンサ $0.2 *2pcs
他（汎用部品は下記リンク先参照）

NE5532はaliexpressから購入。$0.61/10pcs

ハードウェア

回路全体は以下の通り。

標準的なオーディオアンプ回路としている。
C1,C2の電解コンデンサは無極性（両極性）を使用している。

2連POTは50kohmだが、100kohmを使用しても問題ない。
日本では100kohmの2連POTの購入先が少ないため、50kohmにしてるだけだ。

ヘッドホン出力回路

回路の右下。
ヘッドホンを大音量で鳴らすためには、十分な電流を流す必要がある。
ヘッドホンの性能は機種によってさまざまだが、私が使用しているヘッドホン（インピーダンス：60ohm　効率：100dB/mW）で十分な音量が得られる出力抵抗とした。

また、何らかの不具合でヘッドホン出力がGNDとショートした場合でも、ICが壊れない設計をする必要がある。
R2,R4の抵抗値が小さいと、オペアンプが発熱で壊れたり、電流定格を上回る可能性があるため、330ohmを設定した。

使用するオペアンプは、TL072でも、NE5532でも問題ないが、ヘッドホン側はNE5532を推奨する。

オペアンプ発振対策

オペアンプ出力の発振対策として、フィードバック回路に10pF程度のコンデンサを設置して、ローパスフィルタを形成することが一般的だ。

フィードバックのコンデンサを無い状態で、30kHzのパルスを入力した波形は以下の通り。
入力(yellow)と出力(blue)を比較すると、出力波形の角が尖っていて共振してしまっている。

C5,C6の様に10pFのコンデンサを入れてやると、共振が無くなり、入力と出力の波形の形が一致した。

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