PM0.3のスピーカースタンドを作る

PM0.3のスピーカースタンドを作る
PM0.3はご機嫌で鳴っている。エージングも進んで音が滑らかだ。サブウーハーで低音が豊かな反面、中高音が少し物足りない。もともと小さなウーハーに合わせてトゥーターは控えめになっているのだろう。
ところでスピーカーはPCテーブルに直置きにしてある。目線よりだいぶ下にあるし机の上にいろいろ置くとその影響が無視できない。ほとんどの音は3インチのコーンスピーカーから出ているので、これを耳の高さに持ってきたいと思っていた。
あまり高くすると倒れて危ないので150mmくらいの高さが良いが、当然そんなスピーカースタンドは売っていない。自作しようとデザインをいろいろ考えたがどれもイマイチで、そのまま数年が過ぎた（ヲイヲイ(^^;)）

ふと以前棚板に使ったパイン集成材を思い出した。18mm厚で前面の縁だけラウンド加工されていて木目など見た目もまあまあ。これをコの字に組んで立てれば台になる。ラウンド面が前みきて下にモノも置ける。18mm厚あれば接着面はそこそこ取れるし、高さ方向だけ寸法が合っていればいいので加工も楽だ。

裁断図は以下のとおり。いつものようにホームセンターのカットサービスを利用する。係員はおばちゃんだが手際が良く指定の寸法からほぼ+1mmで切ってくれる。マシンなので切断面の垂直もバッチリ。

木工用ボンドだけで組み立てて、重しを乗せておく。このとき余分に切り出した64×150の板が支えとして役に立つ。ボンドを塗り過ぎるとはみ出すし、重しをしたときに接着面が滑ってずれるので少なめにするのがコツ。

出来上がったのがこれ。上からの荷重なので接着面に強度は要らない。心配なら木ネジでも打ち込んでおけばいい。中にコード付きのものを置くなら背面の板をザグってトンネルを作っておく。ただしあまり大きくすると細かいモノが後ろに落ちる。

実際にPM0.3を載せたみた。なかなかいいじゃないか。コの字のゆがみもない。音は直置きより断然良い。まず定位がはっきりするし中高音の不足も緩和されてバランスが良くなった。低音のもっさり感もなくなってすっきりした。やはり小さなスピーカーは直接音をまっすぐの位置で聴くのが最良だ。

色を塗るかどうか悩ましいところ。私はこれでもいいと思うが妻は艶消し黒に塗ったほうがいいと言う。真っ黒になっちゃうのでコゲ茶系のニスでも塗ろうか・・・と思案しつつまた1年経つかもしれない(^^;)

ちなみに液晶モニタはEIZOのEV2750-BKRで2560×1440ドットある。今まで19インチのスクエアモニタを縦にして2台並べていた。Windowsのデュアルモニタは便利だったが、横長の1枚として使うときに間に縁が入るので特に動画を見るときに不便だったことと、より広い（画素数的に）欲しくて買い替えた。
できればもっと大きいサイズと解像度のものがよかったのだが、机の上にある棚の高さに制限があり入る範囲で大きいものにした。EIZOの画面は綺麗で申し分ないがドットピッチが小さくなったのでもう老眼鏡無しでは作業ができなくなってしまった。
まずはBlurayディスクで映画鑑賞・・・と思ったが、BLドライブに付属してきたPowerDVDはライセンス切れなのか再生できなかった。ほんとBlurayはめんどくさい。 

FOSTEXのミニスピーカ製品
PM0.3のヒットに気を良くしたのか、フォステクスからは似たようなクラスのスピーカーがいっぱい出ている。
PA-3はバッフルの仕上げが違うだけで同じものに見える。角度調節のゴム足とボリュームコントローラが付属してるのが親切か。
PM30Gは前面にネットが付いてデザインが違うが他の仕様は全く同じ。2ライン入力のミキサーが付属している。
かんすぴシリーズも増えた。同サイズの2ウェイやバックロードホーン、マルチアンプ対応の箱まである。

専用の小さいサブウーハーはマイナーチェンジしてPM-SUBmini2になってる。去年PM-SUBminiが出たとき、13cmユニットでクロスオーバー周波数可変、位相反転スイッチ付き・・・これ私の作ったサブウーハーシステムによく似てる、なんて一瞬思ったが上位機のPM-SUBnがすでにそうなっていた。でもPM0.3用として1年先行したのでちょっと満足(^^)。
しかしよくこんな小さなサブウーハーを商品化したものだ。フォステクスさんに拍手を贈りたい。

ELECOM MS-W02Wのアンプをいじる

アンプ基板に手を加える
再び箱を開けてアンプ基板を取り出す。前面ボリュームのつまみを外してナットを緩め、裏側から基板を留めているネジを1本外せば取り出せるが、ボンドで留まっている部分を剥がすのに少し力が要る。
基板には同じようなパワーアンプICが2つ載っている。片方がステレオで左右スピーカーを、もう一つがBTLでサブウーハーを駆動しているようだ。放熱板に覆われて型番がわからないので、ICの形と中央の4つがGNDに落ちていることを頼りに検索すると、STマイクロのTEA2025が近い。スペックシートをダウンロードしたところ、ほぼ使用例と同じ回路であることがわかった。
このチップはステレオまたはBTLで使うことができ、電源電圧とスピーカーのインピーダンスで最大出力が決まる。基板内のDC電源電圧は12Vくらい。スピーカーのインピーダンスは左右が4Ω、ウーハーは6Ωだ。MS-W02Wの仕様（左右3W+3W、ウーハー6W）はチップのスペックからしてめいっぱいだ。放熱板がチャチなのでフルパワーで使っているとそのうち壊れるかもしれない。

基板のパターンを追ってサブウーハー側の入力回路を読み取る。STマイクロのスペックシートは回路図が若干おかしいので描きなおした。

左右の信号はボリュームを通った後33kΩの抵抗でミックスされ、0.1uFのコンデンサでGNDに落とされている。ミックス抵抗を利用したローパスフィルタだが、バッファが無いのでボリュームの位置でカットオフ周波数が動いてしまうだろう。その後10kΩと0.1uFのローパスフィルタがもう一つ入っている。CR2段で12dB/octを狙ったと思われる。
その先はカップリングの0.22uFを通った後15kΩでGNDに落としている。チップの入力インピーダンス30kΩが並列になるから、カットオフ72Hzくらいの緩いハイパスフィルタ（ローカット）になっている。どうせ超低音は出ないしアンプの飽和を防ぐためにも必要だ。フィルタの特性をシミュレーションしたのがこれ。

バッファが無く計算通りにはならないが、シミュレーションの結果からトータルで30Hz～150Hzあたりを受け持つように作ったのだろう。スピーカーユニットが小さく低いほうが出ないのでハイゲインアンプでせっせと駆動すると相対的に中音域が盛大に聞こえるというわけだ。

ゲインを決める外付け抵抗は150Ωだ。チップ内部の負帰還抵抗（10kΩと50Ω）のうち50Ωに直列になる。元のゲインは1+(10k/(150＋50))=51倍→34.2dB。150Ωに並列になるように、基板裏のパターンに300Ωをはんだ付けすると150Ωとの合成抵抗が100Ωになり、1+(10k/(100+50))=67倍→36.6dB。これでゲインが2.4dBほど上がるはずだ。実際はBTL接続のために+6dBされるし、入力部分でもいろいろ減衰があるのでトータルゲインは違うが300Ωを付けたことによる差分は同じだ。

組み立てて聴いてみると高音のシャリシャリに負けない程度に低音が出るようになってバランスは良くなった。音量を下げてもスカスカにならず雰囲気は失われない。サブウーハーのスピーカーを正面に向けた時の位相は問題ないが、中音域がけっこう出るので音の定位がだいぶ引っ張られる。下を向けると緩和されるがやはり妙な音域が強調されることがあるので正面を向けたまま机の下にでも追いやったほうが良さそうだ。

ゲインをもう少し下げてもいいかと思ったが、そうすると欲しい低音も少なくなるのでこのままにしておこう。動画の音声にはちょうど良い。

ディスプレイにスピーカーが付いていなかったせいでこんなことになってしまった。音が良くなったので子供に「返そうか？」と聞いたら、勉強のときは邪魔になるので遠くでシャカシャカ鳴っていればよくノートPCのスピーカーで十分。本格的に聴くときはヘッドホンを使う、とのこと。さよか・・・

ELECOM MS-W02Wの箱をいじる

ELECOM MS-W02W
だいぶ前だが、子供がiPodの音楽を携帯用スピーカーで聴いていて、音があまりにもしょぼいので気の毒になり安いPC用スピーカーを買ってやった。机の上が狭いこともあり、電気屋の売り場に並んでいる2.1chタイプのなかで一番小さいエレコムのMS-W02WCH（チェリーウッド色）を選んだ。
箱は木でできていて、叩いてもプラスチックのような安っぽい音はしない。電源はAC100Vコンセントから直接取るので邪魔なACアダプタがなくていい。2000円台だしダメ元だ。

最近になって部屋を覗いてみると、あまり使っていない様子。iPodも代替わりしノートPCも使っているはずだが・・・音質に執着しないというか機械そのものには興味がないとみえる。妻のDNAか？

自分がPCで動画を見るときのためにフルHDのディスプレイ（いまさら？）が欲しくなり、安い液晶モニタを買った。LG電子の22MP55という機種で一応IPSパネルなので視野角は広い。ところがHDMIで接続しても音が出ない。よくよく見ればスピーカーが内蔵されていないことに気がついた。もとよりモニタ内蔵スピーカーを使う気はなかったのでそれはいいのだが、少々時間を無駄にした。裏パネルには音声出力のミニジャックが付いているので、ホコリを被っているMS-W02Wを借りてつないでみることにした。

改めて聴いてみると、かなりのドンシャリ（ドンというほど低音は出ないが）。高音（8kHzあたり？）がシャリシャリいうのと、250Hz付近だろうか盛大に盛り上がりポコンポコンという音が気に障る。さらに入力ケーブルのプラグや左右スピーカーへのミニジャックの接触が不安定で時々音が出なくなったりする。サテライトスピーカーの左右が逆なことにも気が付いた。箱の裏にLとRのシールが貼ってありケーブルのミニプラグの端子もそれと合っているので、サブウーハー内の配線が間違っているのだろう。やっぱり安物だったか・・・

サブウーハーの箱を改善
サテライトスピーカーは嵌め殺しになっているのでいじるのは難しいが、サブウーハーの箱は背面パネルを留めているネジを4つ外せば開けることができる。背面パネルには電源トランスとスイッチ、バスレフポート、サテライトスピーカーへのミニジャックが取り付けられている。アンプ基板は前面パネルのボリューム周りのプラスチック部品の裏にある。
箱はMDFでまあまあしっかりしているが吸音材などは一切入っていない。各パーツは振動しないようにホットボンド？で留めてある。

まずはサテライトスピーカーへの配線を左右入れ替える。内部ケーブルのコネクタハウジングから圧着端子を抜き取り、左右を入れ替えて差し直す。ミニジャックはカバーが透明で中身が見える。プラグを挿してみたが電極ばねはしっかり動くし接触圧が不足しているようには見えない。交換するのは面倒なのでプラグのほうに接点復活材を塗って差し込みグリグリ回して接触の改善を試みる。

吸音材が無いと箱の中で余分な反射波が出ていそうなので、箱の内壁面にPET樹脂ウールを敷き詰めた。以前サブウーハーボックスを作った時に余っていたものだ。

スピーカーユニットの制振
スピーカーユニットは箱の底に付いていて床に向かって音が放射される。置く場所の材質によっては妙にラッパくさい音域が強調されるので、箱を横倒しにしてスピーカーを下に向けないほうが良さそうだ。位相については後で調整しよう。
スピーカーの前面センターに直径4cmくらいの丸い厚紙が貼ってあって、叩くと「コンコン」という音がする。耳障りな音の原因はここにもありそうだ。振動防止にブチルゴムのシートでも貼ればいいかもしれないが、あいにく手持ちがない。家の中を探したら、床が傷つかないように家具の足に貼るためのフェルトシートが見つかったので、それを例の厚紙と同じサイズに切って貼り付けた。2mmくらいの厚みがあるので多少張り出してしまうが叩いたときの甲高い音は消えた。振動板全体の重量も増しているだろうから高いほうの音が出難くなりf0が下がるのが期待できるが、代わりに能率も下がる。

とりあえずこの状態で箱を閉めて、音を聞いてみる。ポコンポコンいう耳障りな音はなくなったが、低域が弱くなって相対的にシャリシャリ音が強くなってしまう。
Lilithのイコライザーを使って低域を調整してみた結果、400Hzで+1dB、160Hzで+3dB・・・40Hzで+10dBと、なめらかにブーストするとちょうどよい。動画鑑賞に使うVLC media playerはイコライザーがいまいちなので基本フラットでちゃんと鳴るようにスピーカー側で調整したい。サブウーハーアンプのゲインを少し上げることにしよう。

パワーアンプの修理

サブウーハー用のパワーアンプが9月ごろ具合が悪くなり、冷却ファンを付けて一件落着していたのは前に書いた。が、また同じ症状でブチブチいい始めた。今は冬だしファンは回っているので温度の影響はないはずだ。アンプ基板への電源配線を外しても症状が出るので、これは電源基板の不具合とみるべきだろう。

この電源基板は友人からもらったもので、修理しようにも情報が全くなく、買い替えたくてもショップのサイトでは在庫切れで入手できそうもない。アンプ基板と組み合わせるように設計したと思われる、±30Vで9Aも取れる電源などそうそうない。トランスを使ったアナログ電源では大きく重すぎる。

いろいろ探してみたが結果は芳しくなかったので、24VのACアダプタを2個使って±電源に仕立て上げることにした。電圧が低くなることでアンプの最大出力も減るが、今までが大きすぎたので問題ないだろう。
秋月電子で入手可能な最大容量のスイッチングACアダプタは、24V、2.7A（65Wクラス）だ。65Wで電流制限の保護回路が働くだろうがこれ以上の容量は見つからなかったので仕方がない。
秋月のWebショップでは2種類ヒットするが、なぜか小型でスペックも良くケーブルにフェライトコアまで付いているほうが少し安い。迷わずこちらを選んだ。

ACアダプタなので外付けにするのが簡単ではあるが、できればケース内に収めたい。ACケーブルを外せば2個収まりそうだ。そのためには付属のACケーブルを使わず内部基板に直に配線する必要がある。
とりあえずバラしてみたところ、まあまあ良くできている。放熱板に組み付けられ、制御回路は基板裏の表面実装チップ部品で構成されている。チップのはんだ付けは手作業のようだが一時の中国製のような不安感はない。ノイズ対策がいくつかされており放熱板はGND電位、DCケーブルはシールド線でフェライトコアが奢られている。これで1個1700円（2013年12月現在）は安いと思う。

基板を改造する。まずはACインレットを外してネジ端子台に交換。

フェライトコアがあるとケースに入れずらいのでDCケーブルを外してリード線に交換した。
ついでにLEDを外してピンヘッダに交換した。これはパイロットランプとして引き出すつもり。

フィルタアンプへ送る±15Vと、冷却ファン用の12Vは、壊れた電源基板から横取りすることにした。不具合の様子から判断して、原因は1次側の発振が瞬断するためで、2次側の整流回路や安定化回路は生きていると思われる。幸い3端子レギュレータ部分のプリントパターンはスイッチングノイズから分離するためであろう、明確に区分されている。そこだけを金ノコで切り取ってやすり掛けし、少しパターンを修正しただけで再利用できた。

15Vの3端子レギュレータは24Vからドロップするので発熱が心配だったが、フィルタアンプはあまり電流を食わないので放熱フィンは要らなそうだ。12Vの冷却ファンも使わないので配線を外してある。夏になって熱的に厳しければファンを回してやることにする。

ACアダプタから取り出した2つの基板をそのままシャーシに取り付けたくなるが、ここは注意が必要だ。
シャーシはアンプのGNDであり、電源基板の周りを覆っているアルミの放熱板はACアダプタのGND（+24Vに対する0V）である。±24Vのうちプラス側のACアダプタのGNDはアンプのGNDと共通でいいが、マイナス側はACアダプタの+24VがアンプのGNDに接続され、ACアダプタのGNDがアンプの-24Vラインとなる。この状態で放熱板とシャーシ間には24Vの電位差があり触れるとショートするので、放熱板とアンプのシャーシを絶縁しなければならない。
ここではACアダプタのプラスチックケースをそのまま利用した。ケースのボトム側と基板を2本のネジでシャーシに友締めし、トップ側は上から被せた上にスポンジを貼り付け、シャーシの天板で押さえるようにした。プラス側は配線スペースを確保するためにケース無しで直に取り付けた。

組み上がって、恐る恐る電源スイッチを入れるとパイロットランプが点灯しない。すぐにスイッチを切っていろいろ調べるが不審なところは見当たらない・・・結果から言ってこれはACアダプタの起動ディレイだった。電源を入れて2秒くらい経つとLEDが点灯してDC出力が出始めるようだ。電源スイッチのLEDが暗いがまあ大勢に影響はない。
ハウスミュージックなど低音が効いた曲をいくつか再生してみたが出力は充分だ。出し過ぎれば部屋のあちこちでいろいろなものが振動し始める。アンプが使えずPM0.3だけの間は、ulilithのイコライザーで低域を持ち上げて我慢していたが、どうにもつまらなくて聴く気が失せる。大型スピーカーの置けないPC周りではサブウーハーの効果は絶大だ。もっと簡単に作れてPCスピーカーやパーソナルTVにちょい足しできるといいと思う。擬似5.1chは聴いていてどうにも気持ちが悪い。やはり2.1chが好きだ。

パワーアンプの改良

最近、サブウーハーから時々「プチッ」という音が出るようになった。

音楽を鳴らしている・いないに関わらず出る。よく見ると音が出るときに電源スイッチのパイロットランプが一瞬暗くなる。ランプの電源はスイッチング電源基板の12V出力から取っているが、LEDなのでたいした電流は食っていないはず。
これは電源基板がイカれたか、アンプ基板のほうで何か起こっているのかもしれない。

ケースを開けてみると、アンプ基板のヒートシンクがかなり熱い。夏で気温が上がっているのは確かだがサーマルシャットダウンが起こるほどの温度ではない。暑さで電源基板の発振が一瞬止まるのか？

ケースを開けたままだと、時間が経ってもプチプチ音は出ない。周囲温度の上昇につれて内部温度が上がり、何か起こっているのは間違いなさそう。ケースを開けっ放しでは格好が悪いので、仕方なく排気ファンを付けることにした。
ファンの電源はLEDと同じ12Vからもらうことにして、12V用の40mmファンを選定。機種はCOPALのF410Tにした。他社のものより静かなのが良い。単独で回せばそれなりに音はするが、近くにPCでもあればその音に消されて聞こえない。RSオンラインで買える。

ファンはバックパネルに取り付けるが、内側にはスペースが無いのでケースの外側から取り付けることにする。パネルの穴開けは他に部品が付いたまま行ったので少し苦労した。ドリルでたくさん穴を開けて棒ヤスリで仕上げるしかない。

これで妙な現象に悩まされることなく使える。

おまけ

かわいい(^^)。実は2008年頃からのファン。

サブウーハーコントロールアンプの製作

アンプ回路と電源回路をユニバーサル基板に組む。アートワークは以下のとおり。

ケースはヘッドホンアンプと同じタカチのMB-52を使う。パネル加工図は以下のとおり。

カットオフ周波数の値は組み上がってから実測して求めたものだ。歪率計の信号発生部でサイン波を出力し、デジタルテスタでAC-RMSを測る。予想されるカットオフの1/3以下の周波数を出して1Vに合わせ、周波数を上げていって値が0.707Vになるところを探した。設計とほぼ合っているようだ。

ケースに基板とパネル部品を組み込んで配線する。

カットオフ調整ボリュームへの配線はオペアンプの帰還回路なのでできるだけ短くするよう心がける。
完成したらゴム板を切って底面に両面テープで貼り付け、足代わりにする。Casioネームランドで印刷した透明テープを貼り、ヘッドホンアンプと重ねれば安物のケースでもそこそこの見栄えになる。

ウーハーアンプだけつないでボリュームを上げると、スピーカーのコーン紙がハンパなく動き、バスドラやベースの音がドカンと響く。生楽器のように胸腹が揺すられるところまでは無理だが、デスクトップには過剰な低音だ。このレベルだとバスレフポートからの風切り音がバフバフいう。ポートに板を当てて塞いでも、ボックスの他の部分で風を感じる箇所はないので密閉はうまくいっていると思われる。妻がどこかにヤンキーの爆音車でもいるのかと覗きに来た。

コントロールアンプのVOL OUTにPM0.3をつなぎ裏パネルにあるボリュームを12時にセットする。ウーハー用パワーアンプのボリュームも12時。SBW VOLつまみを絞り切って音楽を鳴らし、ボーカルや楽器の定位を確認しておく。CUTOFFツマミを3時くらいにして、SBW VOLを徐々に上げていく。PM0.3だけのときの定位が引きずられない範囲で低音が豊かになるよう、CUTOFFとSBW VOLを調整する。定位が上や横に広がったり頭の後ろに動いたりする場合はINVスイッチを切り替えてみる。
音楽を変えて何度か繰り返すとだいたい同じ位置に落ち着く。私の場合双方とも1時くらいでOKのようだ。音量が小さいときは低音を少し持ち上げたり、ハウスミュージックのときにはCUTOFFとSBW VOLを上げ気味にして雰囲気を楽しむこともできる。

YST-MS25と比べると、フィルタのカットオフ特性が甘く、割と高音の成分も出る。しかし低音の響きはすっきりとしていていい感じ。もっと低いほうの量感はYST-MS25のほうがある気がするがその分もっさりボワーンとすることがある。特性はそのうち測定してみよう。

パワーアンプと電源

ウーハーを駆動するパワーアンプはモノラルで30～50Wくらいか。デジタルアンプを買うか、手持ちのパワーMOS-FETで作ろうかと考えていたら、友人が余っているデジタルアンプ基板と電源基板をくれるというのでありがたく使わせてもらうことにした。

http://www.sp01.jp/3_490.html で1860円（現在は在庫なし）と格安。フィリップスTDA8920BTHをBTLで使い8Ω負荷で170W出せる。スピーカーの耐入力が30Wrmsだから少々危険だが、ノイズを入れたりしなければまあ大丈夫だろう。電源入力にブリッジダイオードと大きな電解コンデンサが付いているのでAC20V×2を入れても使える。DC電源を供給すると電圧が少々無駄になるが、動作電圧±27Vに対して±30Vの電源基板がセットなので問題ない。

電源基板は±30V 7.6Aのほかに、プリアンプ用の±15V 1Aとアクセサリ用の+12V 1Aも出してくれる。見るからに盛大にノイズを撒き散らしそうなので、パワーアンプは単独で組むことにして、±15Vをウーハーコントロールアンプの電源として引っ張ってくることにする。

アンプと電源の基板をタカチのUS-200Hに押し込む。AC電源はメガネ型コンセント、電源スイッチは手持ちものを使う。プリアンプ用電源コネクタはサトーパーツCN-70-Aの3Pタイプを使った。3Pメタルコネクタより安くて軽く、使い易いのが良い。アンプ基盤についているボリューム軸の位置さえ合わせられれば後は特に難しい加工はない。レタリング文字はCasioネームランドの透明テープに打って貼り付けただけ。

TDA9820BTHにミュート回路が付いているので、電源ON/OFFのショックノイズはほとんどない。スピーカーに耳を近づけるとジュルジュルというノイズが出ていたが、ACコンセントの極性を逆に挿したら出なくなった。ホワイトノイズは少し多めかも。アンプのヒートシンクがけっこう熱くなるがアルミケース全体が少し暖かい程度で済むので問題ない。設計どおり、机の棚板の上下にすっきり収まった。

ウーハーコントロールアンプの電源回路
パワーアンプ電源から供給される±15Vは3端子レギュレータを通っているが、3端子レギはスイッチングノイズには無力なのでこちら側でLCフィルタをかます。チョークコイルは太陽誘電のLHLC10NB(1mH,0.48A,DC抵抗1.8Ω)を千石電商で入手。これと0.1uF＋100uFのコンデンサでノイズフィルタを構成する。ノーマルモード対策だけだがオシロスコープで観測する限りスイッチングノイズが200mVp-pから40mVp-pに減った。その後3端子レギュレータを通して±12Vを得る。ちなみにここでもスイッチングノイズはそのまま通過してくる。

スピーカーボックスの製作

ホームセンターに行き、900×600mm、12mm厚のシナカット合板を購入。ラワン合板の表面に薄いシナ板を貼ったもので、仕上げが楽なのでよく利用する。サービスカウンターに下図を持ち込んでカットしてもらう。直線ワンカット30円くらいだから安いものだ。

全体の展開図はこんな感じ。

スピーカーとバスレフダクトの穴は木工用のサークルカッターを使って開ける。

板の半分まで進んだら、反対側から開け進んだほうが仕上がりが良くなる。開けたら紙やすりで丁寧に仕上げる。
ダクト穴は表側から直径56mm、裏側から直径60mmで開け、ダクト断面が表に出ないようにしたが、実際はけっこうずれるので彫刻刀などで細かい仕上げをする必要がある。

ダクトの接着にはスーパー多用途と謳っている接着剤を使った。けっこう長い間べたべたしているので2液混合のエポキシのほうがよかったかもしれない。

合板の表面だけが木工ボンドで付いているような部分が無いように、各面の接合部に松か桧の12mm角材を貼り付ける。底板は開けられるようにするため、この桟だけにネジ止めするから、木ネジを打ち込んで補強しておく。
端子台の穴はサークルカッターで穴を2つ開け、間をつないで楕円にした。端子台はジョンソンを使うが12mm板だとネジが届かないので、家にあった3.5mm厚のシナ合板を2枚貼り合わせて7mm厚にして取り付ける。全体の準備が整った状態でこんな感じ。

底板を残し、木工ボンドを塗って組み立てる。クランプ金具などは持ってないので丈夫なロープで縛り、ネジって締め上げた後、押さえたい面に木片を差し込めばけっこう強力に固定できる。角にはL型のモール材（1メートルで50円くらい）を切って当て、ヘコミを防ぐ。

一昼夜放置したら細かい部分の修正をする。桟のおかげで隙間はないはずだがコーナーは少々不安なので木工パテを塗り込む。裏板を留める桟の面に段差があったので木工パテを塗って、乾いてから均一に削って仕上げる。

1mm厚のゴム板を切り出してパッキンを作る。実際に貼り付けてから重なった部分をカッターで一緒に切れば隙間無くつながる。

340番くらいの紙やすりで表面を磨いてから、木工作用の水性ニスをハケで塗る。シンナー臭くないので部屋の中でできるのが良い。乾いては塗りを3回くらいしてから、400番くらいの紙やすりで磨き、仕上げ塗りをする。

バスレフダクトのグレーが気になるのでマスキングしてから黒のラッカースプレーを吹き込んで着色した。細かい仕上げはマジックペンでOK。

吸音材には、PET（ペットボトルと同じ素材）フェルトを使った。1m×1m，t=10mmで798円＋送料700円（日東サプライ楽天店）。グラスウールより断然扱い易いし、10mm厚なので調整がし易い。
http://item.rakuten.co.jp/auc-nittoh-supply/pet-000/
各面に木工ボンドで薄く貼り付ける。ダクトの周りは一応巻くことにして、スーパー多用途接着剤を付けて乾くまで押さえておく。

スピーカーはフレームの構造上、バッフルの裏側から付けざるを得ない。木ネジでは強度が不安なのでM4の六角ビスを貫通し、ナットで締め付ける。端子はファストンのようだが、大きさが微妙に合わない。端子は#110/187/250しか入手できないので#187が入るようにスピーカー側をやすりで削った。底板パッキンのネジ穴は丸型彫刻刀で切り抜いてある。

底板がパッキンの分だけ出っ張ってしまったが35年ぶりにしてはまずまずの仕上がり。システムとしてのインピーダンス特性はピークが30Hz(19Ω)と76Hz(22Ω)になった。設計より少しずつ低め。周波数特性は後日コンデンサマイクを入手して測定しよう。

サブウーハーコントロールアンプの設計

ステレオメインスピーカー2台とウーハー1台を使う2.1chシステムでは、左右の信号から低い周波数成分だけを抜き出してウーハーに与える。低周波は指向性が鈍い（人間の耳ではどこから音が出ているか判別し難い）ので、１台で済まそうというわけだ。実際は楽器の定位に少なからず影響はあるが、今までもたいした違和感は無かったし、PC用の小型スピーカーがメインでは、低音が豊かになる恩恵のほうがはるかに大きい。

構成は以下のようにした。

まずは、マスターボリュームで全体の音量を調節して、メインスピーカーとウーハーへ送る。ウーハー用は左右の信号をミックスし、ローパスフィルタで低域成分を抽出する。フィルタのカットオフ周波数は音を聞きながら調整したいので、ツマミで変えられるように、可変範囲は50Hz～250Hzを目標にする。ウーハー用のボリューム調整と位相を反転する切替スイッチを通してから出力する。

実際の回路は以下のとおり。

マスターボリュームは50kΩ2連Aカーブ。左右の信号ミックスはオペアンプの反転増幅回路を使った加算器。ローパスフィルタは非反転の多重帰還型（Sallen-Key）アクティブフィルタで構成した。フィルタの基本回路はこれ。

バターワース特性でQ=1/√2にしてカットオフ点のレベルを-3dBに。C1=2×C2にすれば、ほぼR1=R2でいける。R1とR2を変えれば周波数を連続可変できる。入手しやすい2連ボリュームを使うため、2次フィルタ（-12dB/Oct）にした。できれば3次の-18dB/Octくらいほしかったが仕方がない。
C1=0.2uF、C2=0.1uFのとき、R1=R2=24kΩでFc=47Hz、R1=R2=4.7kΩでFc=240Hzがいいところだ。その範囲より外だとQまたはR1=R2が満足できなくなる。従って可変範囲は47Hz～240Hzとなった。

10kΩのサブウーハー用ボリュームを通った後、反転と非反転を切り替えられ、ゲインを持たせたバッファアンプを通して出力する。VR3で絞った分を補うのと、この後につながるパワーアンプのゲインやスピーカーの能率に余裕を持たせるためだ。加算器で一度反転しているので、ここで反転すると入出力が同相になる。

カップリングコンデンサを極力除くためオペアンプにはFET入力（入力オフセット電流が少ない）のOPA2134を使う。オフセット電圧（電流）があると、ボリュームを動かしたときにガサゴソいうし、スイッチを切り替えたときにショックノイズが出る。何かの拍子にDCを漏らすといけないので、最終出力にだけ無極性のケミコンを入れておく。

NJM2114DDの謎
実は最初の実験では、オペアンプにバイポーラ入力のNJM2114DDを使ったのだが、うまく動作しなかった。まずローパスフィルタの出力が11Vにラッチアップする。発振している様子はないのだが信号が出てこない。また電源OFF時のショックノイズが大きい。＋10V～-10V振るためスピーカーのコーンがどえらく動いて危険なので却下した。同じBi-P入力でもNJM4556ADやNJM3414ADなどでは問題ない（電源OFF時ショックノイズは出る。出方はオペアンプごとに特徴があるようだ）。ヘッドホンアンプのオペアンプもNJM2114DDなので変えてみる価値はあるかもしれない。

バスレフ箱の設計を推測する

サブウーハーを自作するにあたって、それぞれのスピーカーの設計がどうなっているか調べておこう。測定すればいいのだが、あいにくリファレンスマイクロホンや無響室を持っていないので、箱の寸法から推測する。まずはPM0.3だ。

裏パネルにあるバスレフポートの直径は約15mm（半径r=7.5mm）。穴にメジャーを突っ込んで引っ掛かりを探して測ると長さ（L）は48mmくらい。
箱の大きさが100(W)×185(H)×130(D)。バッフル板の厚みは12mmくらいある。その他の板厚はFostexの小型箱キットと同じ9mmと予想すると、内容積は(100-18)×(185-18)×(130-12-9)＝1492646mm^2（約1.49リットル）。デジタルアンプや電源の体積がわからないが、少し差し引いて1.4リットル＝1400000mm^2としよう。

バスレフボックスの共鳴周波数F[Hz]は、(v/2π){S/(Vo(L+r))}^0.5 で求まるらしい。

ここでは、
　　v：音速≒340000mm/sec
　　S：ポート断面積＝πr^2≒177mm^2
　　Vo：ボックス容積≒1400000mm^2
　　L：ポート長＝48mm
　　r：ポート半径＝7.5mm
で、計算すると81.7Hzとなった。いろいろ補正が必要らしいからざっくりとした値ではあるが、このサイズにしてはだいぶ低め。径も小さいので、ポートからの放射で低音の音圧を稼ぐことはあまり考えていないと思われる。ポートの共振周波数以下で周波数特性が急激に下がるので、それを低めにしておいてダラ下がりにしておき、アンプ側のバスブーストで持ち上げて使えるようにしたのかも知れない。実際グラフィックイコライザで低域を持ち上げるとそれなりに出る。しかしバスドラの「ポン」が「ボン」にはなるが「ドン」にはならず、「ドスン」という響きに包まれるような雰囲気までは無理だ。

YST-MS25のウーハー部の箱は、150(W)×280(H)×210(D)あるが、後ろが少し絞られているのと、上部ツマミのあたりは別室でアンプが入り、スピーカーの後ろに電源トランスが入っていると思われるので、実質3.8リットルくらいか。バスレフポートのサイズが直径35mm、長さは142mmくらい。ボックスとしての共鳴周波数を計算すると64.7Hz。こいつはヤマハのアクティブサーボテクノロジーで、スピーカー部のインピーダンスが上昇するとアンプが電流を増やして強制駆動するから40Hzくらいまでは出るかもしれない。

アクティブサーボはアンプに正帰還をかけるので、アンプとスピーカーを決め打ちしてきちんと調整しないと危ない。トーンコントロールでいじるのは面倒なので、なるべく低い周波数まで音圧が出せるスピーカーシステムにしたい。バスレフで50Hz以下を目標にする。

箱の大きさは、置き場所の制限から幅30cm、高さ20cm、奥行き30cmとする。幅は少し余裕があるので容量の調整はここでする。板厚はベニア合板で12mm以上ほしい。
板厚と取り付けスペースを考慮すると、スピーカーユニットの口径は10～12cmがいいところ。コイズミ無線で安めのウーハーを探し、DAYTON AUDIOのDC130BS-8を3200円くらいで購入した。F0は49Hzと言っていたが、カタログを見ると61.2Hzだった。

「バスレフ 設計」でヒットしたページで設計プログラムを公開してくれている方がいたので、ありがたく使わせてもらう。
http://www.asahi-net.or.jp/~ab6s-med/NORTH/SP/bassreff_canvas.htm

そこでDC130BS-8を選択するとすぐに結果が出て、容積18.77リットルの箱と42.37Hzのポートで、33Hzくらいまでレスポンスが稼げる。このままではサイズが合わないので、使いたい箱の容積とポート共振周波数を調節する。
最終的に決めたのが、幅32.4cm（板厚分だけ伸ばした）、高さ20.0cm、奥行き30.4cm（28cmに板厚を加算）。ポート径5.6cm（入手可能な塩ビパイプVU50規格の内径）、ポート長17.6cm。ポート共振周波数は47Hzで入れたが、吸音材やポートに容積を食われて48～49Hzくらいになりそうだ。グラフによると36Hzくらいで-10dBになる。