シュウジマブログ

Apple製品,技術系の話をするブログ

I2C電子ボリューム(MCP4018T)のついたオーディオミキサの製作

構成要素

オーディオミキサーについて

今回作成するオーディオミキサは3入力1出力のものです.オーディオミキサの作り方ですが,単純に3つつなぐだけでも動く場合もあるようです.ただ,後段のアンプ・スピーカーの構成によるため,きちんと加算回路を組むことにしました.

この加算回路ですが,オペアンプの反転増幅回路の入力を増やしたものです.

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しかしながら,このままだと出力が反転してしまうため,非反転増幅回路にしたくなりますが,どうやら良くないようです.

OPアンプのお勉強

反転入力ならば,非反転入力が設置されていることで,仮装接地により反転入力が∞インピーダンスの0[V]電位となります.これがシンプルな回路で加算できる,重要な条件のようですね.

この反転加算回路により得られた出力をそのままスピーカーに流してもいいのですが,元と反転してしまうのが少し気になります.今回は念の為,後段に反転増幅回路を取り付けました.

電子ボリュームについて

電子ボリュームにはMCP4018を用います.非常に小型のため,扱いには注意が必要でしょう(実際1つ無くしました).また変換基板を用いることが推奨されます.私はAliExpressで買いましたが,同等製品がAmazonにもありました.

https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B018AOK0O8/masaflyu-22/

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こちらの電子ボリュームはI2C通信で,アドレスのあとに1バイトの0〜127の数値を送信すると,内蔵の可変抵抗(10kΩ)を数値に比例して動かすという極めてシンプルなものです.ArduinoRaspberry Piでの動作チェックは過去記事をご覧ください.

masa-flyu.hatenablog.com

masa-flyu.hatenablog.com

端子構成は6ピンで

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この図のように書き表せられます.ここからわかる通り,3本足の可変抵抗の片側はVss(GND)に落とされています.

そのことに注意すれば,基本的には普通の可変抵抗器と同じように使用できます.A側を入力,W側を出力とすることで,分圧の形になりW/(A+W)だけ減衰します.

今回はオーディオの入力のあと,手動のボリュームの直後に,さらに減衰させるように接続しました.

以上を複合した回路構成

以上を合わせた3チャンネルオーディオアンプの構成図は以下の通りです. f:id:masa_flyu:20181009161305p:plain

これをEagleで設計したものが以下の通りです. f:id:masa_flyu:20181009172231p:plain

パーツリスト

品目 値・型番 個数 購入店 備考
2回路入りオペアンプ 5532D 2 秋月 回路図中の型番は間違い
電子ボリューム 10k 2 秋月
電解コンデンサ 10uF 10 秋月 カップリング用8+電源用2
電解コンデンサ 1000uF 2 秋月 電源用,電源の方式によっては不要
半固定抵抗 20k 2 秋月
イヤホンジャック 3.5mm 4 秋月
VHコネクタ(ハウジング) 3ピン 1 秋月
VHコネクタ(コンタクト) 3 秋月
VHコネクタ(ヘッダ) 3ピン 1 RS 横向きは秋月等に無かった
ボリューム 10k 3 マルツ メイン音量調整用
QIコネクタ 4ピン 1 Ali 向きを間違えるのでXHとかの方が良かったかも
抵抗 51 2 Ali
抵抗 2k 2 Ali
抵抗 2.5k 2 Ali
抵抗 33k 6 Ali
抵抗 47k 8 Ali
抵抗 100k 2 Ali
セラミックコンデンサ 0.1uF 6 Ali 位相補償用2+電源用4

なお,電源は正負電源を供給する必要があります.このオーディオミキサは車載用のため,自動車の電源+12Vをレールスプリッタで±6Vに分割して供給するのが簡単です.

これを実際やってみたところ,ノイズがひどく実用に耐えませんでした.

そこで,外部に搭載した(たまたま持っていた)DCDCコンバータ(+12V→±12V)を利用して供給することとしました.

www.cosel.co.jp

製作

上記の回路図(の旧バージョン)を加工したものが以下の通りです.

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なんか妙なフットプリントがありますが,後述します.そして,実装したものが以下の通りです.

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さきほどの変換基板が宙を舞っていますね.

じつは基板を加工した当初は,別の電子ボリュームを使用しようとしていたのですが,その製品が使用できないことがわかったため,後付けしました.その結果がこの芸術的な配線です.

一応これで問題なく聞けたことをご報告します.音質は...私には良く感じましたけどわかりません.

もうちょっとUEWの配線を綺麗にすべきですが,実験用に長く作ったままでした.また今度短く綺麗にしようかと思います.

オーディオ回路自体作ったことがほぼ皆無なので,普通に音が出たことに満足しています.

先述のArduino/Raspberry Piプログラムで問題なく音量を変えられました.音量変更時のノイズもありません.

比較的実用性のあるものが作れたと思っています.