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ソニーFM/ラジオNIKKEI/AMポータブルラジオ ICF-EX5~その1:電源の修理&改造~ [ラジオ]

2019年12月1日の日記

ICF-EX5.jpg ソニーICF-EX5

  いまはアナログTVが放送終了になったので,mk2となっています。

どうにも寒くなりましたね~。皆様お身体ご自愛ください。

さて,iruchanはどうにもここのところ忙しく,なかなか趣味に割く時間ができませんが,今日はちょっとラジオの修理をしました。

高感度で有名なソニーの多バンドラジオICF-EX5の修理です。

このラジオ,とても人気がありますね。何より感度がよいし,もうひとつ,大きな特長として,同期検波が可能なラジオなのです。

同期検波って何? って人も多いかと思います。確かに,この言葉を知っている人はラジオマニアでもごく限られた人だけでしょうし,知っているのはアマチュア無線に詳しい人だけでしょう。

AMラジオは,ご存じのとおり,もちろん,振幅変調なのですが,その中でも全搬送波両側波帯変調方式であり,それこそ最初の音声放送である,AMラジオの中核技術であるわけです。

簡単に,ダイオード(Di)1個で検波(復調)できるのが特長ですが,帯域幅が広いため電波の有効活用ができないことと,ノイズが多く,混信も多いのが欠点です。短波で用いられるSSB(搬送波抑圧単側波帯変調方式)だと帯域幅は半分で済みます。昔は短波も全搬送波両側波帯方式だったのですが,2015年から全面的にSSBに移行することとなっていて,受信機も専用のものでないと受信できなくなるので大騒ぎでしたが,取りやめとなり,いずれデジタル放送へ移行することとなっています。

中波はもちろん,全搬送波両側波帯なのですが,この場合,簡単にDi1個で検波(エンベロープ検波)できる代わり,帯域幅全部の周波数が検波されて音声になる関係で,どうしてもノイズが増えます。また,混信があるとそれも検波してしまうため,混信は防げません。

それに反し,同期検波は,受信機内部で入力周波数に完全に周波数,位相が一致した信号(基準搬送波)を作り,それと積を取ることによって音声信号を取り出そう,と言うものです。高校で習う,三角関数の積→和の公式からわかるとおり,入力周波数に一致した成分とその和の周波数成分に分けることができ,LPFをつかって前者のみ取り出すと音声が検波されます。ついでに,検波する信号は上側側波帯(USB)と下側側波帯(LSB)を選択できます。もちろん,USBはuniversal serial busの略じゃなく,upper side bandの略です。

同期検波は目的とする信号と異なる周波数の信号は出力されないのはもちろん,仮に同じ周波数でも位相がずれていれば出力されません。こうして混信が防げるわけですね。ノイズについても,完全に入力周波数の位相と一致した部分にノイズが乗っていなければ,出てきません。

さらに,同期検波だとA級動作の2個のTrが乗算動作をすることにより検波するので,エンベロープ検波の場合はDiがもつ非直線性がないため,ひずみが少ない,と言うメリットもあります。確かに,同期検波のラジオは非常にHiFiです。

とはいえ,同期検波は内部で基準搬送波を作るのが難しく,PLL(位相同期ループ)技術が必要で,基本的にはICがないとできません。昔はカラーTVで色信号の復調用に同期検波が必要で,APC(自動位相制御)というPLLがカラー検波回路に使われていました。ドットシーケンシャルのカラーTVを開発したのは米RCAで,1953年のことですが,真空管しかない時代ですから大変で,iruchanも経験がありますけど,真空管時代のカラーTVというのは非常にご機嫌が悪く,うっかりすると真っ赤になったり,白黒TVになったりして,きれいなカラー映像を見るのは難しかった.....んですけど,そんなこと覚えている人はもう少ないでしょうね。

ラジオでも同じで,同期検波を搭載したラジオ,というのはほとんどない上,あっても結構値段が高いのです。短波は混信が多いので,アマチュア無線家をはじめとして,同期検波式の受信機が必要とされるのですが,これも高級機でないとついていない機能です。

その点,ICF-EX5は同期検波がついていて,とてもいいラジオです。USB,LSBの選択もできて,どちらかノイズの少ない方で聞く,なんて芸当ができるのは素晴らしいです。

ICF-EX5-1.jpgSYNCが同期検波です。NORMALはエンベロープ検波です。

 上側側帯波と下側側帯波の選択できます。どちらかノイズの少ない方で聴けます。

ところで,iruchanがこのラジオを買ったのは,実は親父が病気で入院し,割に親父はラジオが好きなので,病室でラジオを聴こうとしたら,普通のラジオが使えない,と言ったためです。

病室に行ってみてびっくり。確かに普通のラジオは聴けません。ダイヤルのすべての位置でものすごいノイズで,まったく放送なんて聴けません。FMは大丈夫なんですが,さすがに親父も爺なので,AM以外は聴いていません。どうやら,病室は当然鉄筋コンクリート構造なので電波が入りにくい上,なにか,ものすごいノイズ源があるようです。

仕方ないな~[雨][雨][雨]

でも,iruchanはこのラジオなら大丈夫,と思いました。

速攻でネットで発注,このラジオを病室に持っていったら見事! ちゃんとNHKなどのAMラジオがいい音で聴けるではないですか[晴れ][晴れ][晴れ]

さすがに同期検波を搭載したラジオなら大丈夫では,と思っていましたが,実際に体験してみて,iruchanもびっくり。さすがです。また,▲の切替SWでNORMALにするとやはりまったく放送は聞こえませんでした。

と言う次第で,やはりAMラジオは同期検波が必要だし,実際,米国ではFCCが1980年代にAMステレオを導入するついでに,すべてのAMラジオに同期検波機能を義務づけようとしたらしいのですが,これがうまくいっていたら,という気がします。

いまだに,高性能のICラジオでも検波はエンベロープ検波方式で,ノイズに弱いのは残念です。ICだと,内部にDiを作るのが面倒なので,Trで検波しているものが多いのですが,結局は同じことです。

ただ,親父も無事に退院したのはいいのですが.....。

それからがまずい。

久しぶりに家で聴こうと,この前,スイッチを入れたら臭いがして煙が出てきたと思ったら,ラジオが聴けなくなった,と言うではないですか!!

一体,何やっているんだと思いましたが,何をやったか,事情聴取してみると,家で聴こうと,ACアダプタをつかったらしいのです。

すぐに原因判明

おそらく,親父は適当に手近にあった,どこのかわからないACアダプタを突っ込んだため,壊れたのだと思います。

もちろん,こんなこと絶対にやってはいけません。実際,ラジオの説明書に,"本機専用のACアダプタをお使いください" と書いてあるのはダテじゃないんです。必ず,使用する前にアダプタの極性と出力電圧を確認しませう。電圧については,テスターで実際に測ってください。古いアダプタは表示されている電圧よりかなり高い電圧を出力するものがあります。ICF-5900など,貴重なBCLラジオを入手したけれど,ACアダプタがないからと手持ちのACアダプタを突っ込んで壊してしまう人がいますが,ACアダプタに6Vと書いてあっても,9Vくらいの電圧が出るものがありますのでご注意ください。昔のトランス式のACアダプタは非安定化電源のタイプが多く,こういうことが多いです。といって,現在のスイッチング電源タイプはAMラジオではノイズが多くて使えません。

そもそも,このラジオは電池で聴くことができるので,何で電池で聴かんかったんや,という気がするのですが.....。

特に,このラジオは原設計は1985年で,それから30年以上も販売されている長寿命のラジオなのですが,ソニーの古いラジオはセンターがマイナスのアダプタが多いのです。

ICF-EX5-6.jpg ソニーの80年代のラジオはセンターマイナスです。

外径はφ5.5mmでごく普通のACアダプタなのですが,極性は各社バラバラで,ソニーの場合はセンターピンがマイナスなのです。松下など,他社はプラスの場合が多く,特に最近のものは普通はプラスです。

何でこうなのか,よくわかりませんが,ソニーのはセンターピンがマイナスのものが多いのでご注意ください。

こういう問題があったため,1989年にEIAJが極性統一プラグというのを提案して,現在は日本製の機器はほぼこのプラグを使用しています。このプラグはセンタープラスですが,残念ながら,もはや日本の電機メーカは世界市場から全面撤退中( "転進" ではありません)なので,昔のように世界標準となることはないでしょう......orz。実際,中華製品は昔ながらのφ5.5mmのプラグを使っています。

しかし,iruchanはピンときました。おそらく,親父はセンターがプラスのACアダプタを突っ込んだため,直後の電解コンデンサがショートして,パンクしたのだと思いました。それなら修理は簡単だと思います。

幸い,電池を入れるとラジオは機能しているので,内部のICなどは壊れていないようです。ホッ。

早速裏蓋を開けて調べてみます。

ICF-EX5-2.jpg 外部アンテナのねじも外します。

 ほかに,チューニングツマミを外すとそこにツメがあり,押してやるとフタが外れます。

ソニーのラジオはいろいろ言われますけど,修理がやりにくいものが多く,困るのですが,本機は割に簡単で,裏蓋も簡単に外れました。

ICF-EX5-3.jpg 立派なバーアンテナです。

 30cmくらいのバーアンテナが使われています。どおりで感度がいいわけです[晴れ]

ただ,外部アンテナのねじが裏蓋の固定も兼ねているので,このねじも外してください。また,ソニーの場合はしょっちゅうですけど,たいてい,電池ボックスの中にもねじが隠れています。本機もそうでした。

さて,なんとか裏蓋を外して調べてみると.....。

なんと,ACアダプタの直後に入っていると思った電解コンデンサはなく,これがパンクして故障したわけではなさそうです。ソニーのラジオはACアダプタと電池が単にパラに配線されているだけで,特にフィルタ用の電解コンデンサなどは接続されていないようです。となると,原因は別のところです。

う~~~んと......。

よく見てみると,ありました。

チップのTrが1個,真っ黒焦げになって,基板も周囲が焦げているではないですか。あちゃ~~......[雨]

▲の写真で,〇 の部分です。

ICF-EX5-4.jpg ご臨終? です[雨][雨]

原因はこれですね。逆極性の電圧がかかって,Trが1個,焼死してしまったようです。基板上ではQ19の表記があります。ところが,実はあとで,このTrは生きていたことがわかったんですけどね......。真っ黒焦げなんですけど。けなげにも,全身大やけどを負いながら仕事をしていたようです。さすがは日本製。キグチコヘイは死んでもラッパを手から離しませんでしたとさ......。

あとは簡単,おそらく,故障したのはこのTr1個だけで,これを取り替えれば正常に戻るはずです......が,表面実装のTrのため,そもそも型番が不明です。

これ,困りますよね~~[雨][雨]

TO-92などのリードタイプのTrだと表面にC1815なんて書いてあるので,すぐに型番が判明しますが,チップタイプの場合,表面にLやAなどの意味不明なアルファベットが1個書いてあるだけで,数字もほとんど書いていません。型番が書いてあることなんてなく,一体,このTrがなんてやつなのか,まったくわかりません。

この場合,セットメーカの部品表や回路図がない限り,Trの型番は不明です。

せめて,iruchanはPNPかNPNか,それだけでもわかれば何とかなるんですけど.....。別に,電源部のTrだし,増幅をしているわけじゃなく,単にon,off動作をしているだけでしょうから,最大定格さえ守れば,PNPかNPNか間違えなければ,何でもいいはずです。

ともかく真っ黒焦げになったTrを外しました。パッケージがぽろっと割れて外れたりして,完全に死んでいる,と思いました。

ところが,どうやらこのTr,生きていたらしく,このTrを外したら電池でもラジオは動作しなくなりました。

外したTrを調べれば,PNPか,NPNかくらい,すぐにわかったのですけれど....もはや捨てちゃったあとなので,もうわかりません[雨]

とりあえずサービスマニュアルでもネットに転がっていないかと考えましたが......これは望み薄です。

というのもICF-EX5は国内専用モデルなので,こういう場合,ネット上でサービスマニュアルを探すのは絶望的です。海外に輸出したモデルだと,米国などはさすがに自社でサービス網を構築するのは無理なので,外注せざるを得ないのですが,そう言う外注先に配布したサービスマニュアルが現在,ネット上で入手可能だったりするのですが,国内専用モデルだとそれはありません。

iruchanも散々,探しましたが,本機のサービスマニュアルは入手できませんでした。

とりあえず,基板をたどっていくと,エミッタに+Vccがかかるようになっているので,件のQ19はPNPだろう,という推定ができました。

ということで,とりあえず,手持ちの2SA1586(東芝)でテストしてみます。もし,NPNだったら,このTrは壊れるかもしれませんが,まあ,そうなってもほかに影響が出なければOKだと思います。

結果はビンゴ!でした。一発でラジオから音が出ました。Trの発熱もなく,何時間も連続運転しても大丈夫のようなので修理完了だと思います。

ただ,あとで別ルートでこのQ19を調べたら,オリジナルは2SB815(三洋)であることがわかりました。やはりPNPでした[晴れ]

VCEOは15Vしかありませんが,意外にIC=0.7A,PC=0.2Wと大きなTrです。2SA1586だと50V,150mAなので,ちょっと小さいです。

まあ,150mAでも十分大きな値だし,そもそも電池式のセットで100mA以上も電流が流れる,と言う設計はしないはずなので,2SA1586でも十分かと,思っています。本来はもとのTrより小さい定格のTrを使う,というのは御法度ですけどね.....(^^;)。

おまけに2SA1586だとパッケージがSOT-323なので小さすぎます。基板のパターンに合いません。

今なら,秋月でも売っている,2SA1313(50V,500mA)がSOT-346と一回り大きいのでいいと思います。

さて,これで修理完了,なんですけど......。

と,思っていたんですけど.....。

後日,本ブログを見て実際に修理をされた方から,隣りのQ18も壊れていた,とご報告をいただきました。

確かに,iruchanのも電源SWをoffにしてもかすかにスピーカーからノイズが聞こえて,低周波アンプ部分のみ,動作しているようです。

どうもRF部分には電源は供給されていませんが,AF部分には電源が供給され,かすかにノイズが聞こえる,という状況のようです。この場合,電池から10mAほどの電流が流れっぱなし,でした。

改めて,調べてみると,Q18も死んでいました......[雨]

外観は何ともないんですけどね.....[雨]

Q19は焼死寸前まで行っているのにもかかわらず,瀕死状態で生きていたのに,Q18は外見はなんの外傷もないのに,死んでいる[台風],と言う状況のようです。

Trの不良を見るには,接合面の順方向電圧を見ると大体わかります。はんだづけを外さなくても,おかしな値を示すので,ある程度,目星をつけることができます。

このQ18のテスターをDiチェックモードにして,ベース~エミッター間に順方向に電圧をかけ(PNPなので,エミッタに赤,ベースに黒のテストリードを接続します)てみると,電圧が0.2V程度を示します。ついでに逆方向に接続すると,普通は3V以上の電圧を示しますが,やはり0.2Vくらいです。

これ,おかしい証拠です。普通は順方向で0.6V,逆方向で3Vくらいの数値を示します。正確にははんだづけを外して単体で調べないといけませんけど,ある程度,目安にはなります。

と言う次第で,Q18も交換しました。

ICF-EX5-27.jpg Q18,Q19を交換します。

Q18はベースのところのパターンが剥がれちゃったので,ジャンパ線でR44につないでいます。

うまく壊れた2SB815が外せたらそのまま2SA1313をはんだづけしてOKです。

ソニーのサービスマニュアルには,Q18もQ19も同じ三洋の2SB815が使われていますので,2SA1313でOKだと思います。

と言う次第で,ICF-EX5に逆向きのACアダプターを挿して壊してしまった,というばあいはこのQ18とQ19の両方を交換してください。

        ☆          ☆         ☆

ついでに,せっかくだから、もうちょっと工事しておこうと思います。

そもそも,ソニーのACアダプタがセンターマイナスだからこういう間違いが起こるので,センタープラスのものでも使えるよう,改造しておきたいと思います。

この前,KATOの鉄道模型用コントローラKC-1をACアダプタ仕様に改造したときにやりましたけど,逆極性のアダプタをつないでも壊れないよう,Diを1個,挿入しておくのも手ですが,この場合は,逆極性の場合は本体が壊れないようにするだけで,使用できません。ソニーも,せめてこのDi1個をアダプタの端子に直列に入れておいてくれれば,壊れずに済んだと思います。

ついでに,ACアダプタ端子は電池とパラになっているだけ,と言うのもいただけません。普通,こういう場合,電池の方だけに直列にDiを1個入れます。こうしておかないと,電池が入ったまま,ACアダプタを挿すと,電池に電流が流れて危険です。一応,説明書には "電池とACアダプタを併用しないでください" とどこのメーカも書いているんですけど,ユーザはうっかりやっちゃうものなので,Diを1個,入れておいてほしい,と思います。

今回は,センタープラスのACアダプタを使った場合でも使えるようにします。

具体的には,ACアダプタの出力に,ブリッジDiを挿入しておけば,どちらの極性のアダプタでも使用できます。

といって,電池式のラジオにACアダプタを使う場合,当然,電池の場合と同じ電圧でないとまずいので,本機も6Vのアダプタが指定されています。

こういう場合,ブリッジDiを挿入すると,往復で2回,Diを通りますから,シリコンDiだと順方向電圧降下のため,1.2Vも低下します。

そこで,順方向電圧降下の小さいショットキーDiを使います。ショットキーだと電圧降下は1個で0.2V程度なので,ブリッジDiだと,0.4V程度の電圧降下で済みます。ゲルマDiでもいいですけど,今時売っていませんしね.....。1N60なども最近はチップはショットキーになっています。

ICF-EX5-5.jpg 工事完了です[晴れ]

部分でパターンをカットし,そこにチップのDiとアキシャルリードタイプのDiでブリッジを構成しました。使用したチップのDiは秋月で売っている,東芝のU1GWJ44とリードタイプは日本インターの11EQS04で,どちらも定格40V,1Aです。残念ながら,ブリッジDiを挿入するようにパターンが考えられていないので,表面実装のDiだけでは無理で、▲のような感じで配線しました。

ICF-EX5-7.jpg 順方向電圧です

ハンダ付けが完了したら,テスターの導通テスト or DiテストモードでDiが接続しているはずのパターン同士で導通を調べます。この東芝のチップDiは順方向電圧はかなり小さいです。

これでなんとか修理完了です。ACアダプタはどちらの極性のものでも使えます。親父も喜んでくれるでせう。

        ☆          ☆          ☆

さて,無事に動作したので,改めて音を聴いてみると,何よりSPが大きいだけあって,低音も十分だし,センターコーンがアルミのせいか,高音も伸びていて,とても音がよいです。肝心のAMラジオも,ちょっとオーバーですけど,まるでFMかと思うくらい,ノイズも少なく,クリアーな音質で満足です。また,FMもAMもやはり非常に感度がよく,と言ってAMの場合は高感度だとノイズも多くて困るのですが,本機はそのようなことはなく,とてもいいラジオだと思いました。


2019年12月4日追記

やっぱり,電池とACアダプタの接続部分に,電池側だけDiを1個挿入しました。逆流阻止Diです。

こうしておかずに,ソニーのオリジナルのままだと,ACアダプタと電池が完全にパラに配線されているので,電池が消耗して電圧が低下してくるとACアダプタから電池に電流が流れて電池が発熱します。だから,"ACアダプタを使用するときは電池を抜いてください" とACアダプタと電池を使う,どんな製品の説明書にも書いてあるんですけど,説明書をちゃんと読んで,こんなこと守っている人はいないと思います。iruchanもうっかり電池挿したまま,こんなことやっちゃうので,安全のため,やっておきました。

ICF-EX5-8.jpg 電池側にDi()を追加しました。

センタープラスのACアダプタを挿しても無事に動作することを確認して修理完了です。ご覧になっていただき,ありがとうございました。

       ☆          ☆          ☆

このラジオにバックライトと,周波数カウンタを取りつけられるように工事しました。ご興味ありましたら,続きをどうぞ。



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