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LS8A直結全段差動PPアンプ その1

この夏のために省電力アンプを作成しようと春頃から画策していたのですが、気が付いたらもう秋も深まってきた今日この頃、却ってアンプ作成にもってこいの季節になってしまいました。半年ほど温めてきたアイディアですが、そろそろ形にようと思い立ちました。 今回の第一のコンセプトは省電力アンプ、要はミニワッターです。今愛用している6S45P-E定電流単段シングルミニワッターも悪くはないのですが、正直、低音域が物足りない。豊かな低音を求めるのであれば、やっぱりPPアンプを選ぶのが無難です。しかし通常の出力管では省電力にならない。しかし既存ミニワッターのデッドコピーじゃつまらない。 省電力のもう一つのキモは、DC-DCコンバータの採用です。後述するように直熱出力管を採用しますが、電力効率のよいDC-DCコンバータを使って直流を得て出力管を点火します。その一方で、B電源の電圧のドロップには抵抗を使わざるを得ず、ここが省電力を徹底できない反省ポイントであります。 第二のコンセプトは、スッキリしたシャーシです。なるべく余計な放熱孔は空けず、ラグを立てるためだけの穴も空けず、当然シャーシ上に見えるネジの頭も少なめに。これは故・浅野勇さんの作品を眺めていて感じたポイントでもあります。 また、あまり厚みのあるシャーシだとズングリムックリ感があるので、薄めのシャーシを採用したいと思います。B電源の整流用電解コンが大変なことになりそうですが、見た目も重視ということで。 第三のコンセプトは、例によって平衡入力対応です。これはもう徹底していきましょう。

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SONY MDR-CD900STのバランス化 その後

SONYのモニターヘッドホンMDR-CD900STのバランス化については記事に整理してありますが、その後、ぺるけさんもバランス化の記事をウェブで公開されました。ぺるけさんの記事の方が写真も豊富で詳細な説明があり、分かりやすいと思います。なお、私の改造とぺるけさんの改造とでは、XLRコネクタのオスメスが逆になっていますのでご注意を。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ 完成

バランス駆動ヘッドホンアンプが完成しました。一旦完成させた後にも少し回路定数を変更したり、初段FETを選別し直したりしておりましたが、これで最終的な完成とします。回路図をアップします。電源SWの後ろに村田製作所のEMIフィルタBNX002-01を入れ、その後で左右チャネルに分けています。もちろん、EMIフィルタを左右チャネルごとに入れてもよいと思いますが、そこまですると過剰投資かも知れません。 消費電流は片チャネルあたり80mA、うちLED回路に6mAが流れ、増幅回路には残りの74mAが流れます。初段の定電流値を決定する抵抗R13を430Ωとし、初段のそれぞれのドレイン電流は2.3mAとしました。 当初はフロントパネルを飾りネジで留めていましたが、直径が8mmぐらいで高さも結構あり、ちょっと大仰になってしまった印象がありました。そこで、もうちょっと控え目なキャップボルト(六角穴付きボルト)と交換することに。ネジの西川にはステンレスのものの他に黒いものがあり、こちらを購入してみました。 黒い控え目なアクセントが四隅に配置され、引き締まった感じになりました。アルミ(アルマイト)の質感を大事にしたいのであれば、ステンレスのキャップボルトの方がよいかも知れません。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その7 (改修計画)

先日の記事で、ぺるけさんの書籍『理解しながら作るヘッドホン・アンプ』に付属するぺるけ式差動FETヘッドホンアンプの基板を使ったバランス駆動ヘッドホンアンプは一旦完成としましたが、少し気になる箇所があります。 初段の動作点が最適化されていない 初段FETのドレイン電位が揃っていない 前者については、電源電圧がオリジナルの12Vから15Vに変更した(加えてマイナス電源も-1.5Vから-3Vに変更した)のに合わせて、初段の定電流回路の電流値を決める抵抗R13の値をオリジナルの510Ωから360Ωに変更したのですが、電流値が3.9mAと減ってしまい、動作点がイマイチ最適化されていません。 2SK170のデータシートにあるVds-Id曲線にロードラインを引いてみると分かりますが、最適化するには、 初段に流す電流を増やす 初段の負荷抵抗を大きくする あたりが考えられます。後者であれば、裸利得が上がるので負帰還がより強く掛かり、歪率や雑音特性の改善が見込めますが、おそらく耳では分からない程度の微々たるものでしょう。また、片チャネルあたり抵抗を2コ交換する必要があり、しかも今回はジャンパー線も再配線しなければならないので正直面倒です。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その6 (完成)

ぺるけ師匠こと木村哲さんの『理解しながら作るヘッドホン・アンプ』に付属のぺるけ式FET差動HPAの基板と、木村さんが有償(\900)で配布している同じ基板の2枚を使うバランス駆動ヘッドホンアンプが完成しました。 電源: 15V 3A ACアダプタ 消費電流: 74mA (片チャネル) 利得: 2倍 (6dB) 出力: バランス (平衡) 初段のFETは治具で選別した(つもりだった)のですが、測定してみたらドレイン電位が0.2Vもズレてしまいました。初段の定電流回路には3.9mAが流れています。電源電圧が高くなっているので510Ωから360Ωに変更したR13を少し減らして増やして、電流を増やしてもよいかも知れません(要検証)。 hot-cold間の利得はほぼ2倍(6dB)、対アースでhot/coldともに利得が揃い、きれいなバランス(平衡)出力となっています。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その5

部品を集め、シャーシを加工し、回路の見直しも済んだので、部品を実装します。部品実装のセオリーは、背の低いものから高いものへ、内側から外側へ、です。抵抗器を実装する際は、カラコードの向きを揃えましょう。電解コンは熱に弱いので(自己修復しますけども)、足をある程度切り詰めてから実装すると、すんなりいきます。また、極性にも注意が必要です。 写真左側の緑色のジャンパー線は、バランス化のためのものです。初段グリッド入力への負帰還追加しと、初段差動出力のcold(逆相)側信号の取り出し、下側回路への電源の供給(と信号ループの形成)です、信号入力は基板の左下の方から、今回は使わないパターンを利用します。そのため、この入力回りの実装がイレギュラーになっていますので注意を。 トランジスタやFETは、足の向きに注意しましょう。今回終段に採用した2SC5171/2SA1930は、標準の2SC3421/2SA1358とは足の並びが逆です。コンプリペアの外形は同じですので、ラベルをちゃんと確認しましょう。かく言う私は、2SC5171を方チャネルに4コ実装してしまいました。不覚。 基板への実装が完了したら、左右チャネルの基板をスペーサで二階建てにします。次にパネルに実装する部品と基板とを接続します。メンテナンスする場合を想定し、配線に少し余裕を持たせましょう。また、オーディオ信号が流れる配線は、行きと帰りを捩っておきます。心に余裕があれば、捩るピッチをそれぞれで変えておくとbetter。DCの配線は特に捩る必要はありませんが、正負の配線をまとめておくという意味でも、軽く捩っておきます。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その4

シャーシ加工も済んだので、いよいよ部品の実装と言いたいところですが、一旦ここで回路図を見直します。ポイントは2点。一つは負帰還(利得)、もう一つは信号ループです。 先の検討では、51kΩと56kΩとで利得6dB(2倍)程度を得ると書いていましたが、一点ポカしました。P-G帰還では、入力がこの二つの抵抗で分圧されてしまうために目減りします。そのため、利得を2倍にしたつもりが1倍程度になってしまいます。この負帰還素子を51kΩと120kΩに変更することで、およそ2倍の利得が得られます。 検証しましょう。およそ2mAを流した場合の2SK170のgmが20ですので、素の利得Aはgm*r = 20*2.2 = 44、なのですが、おおよそ35程度に落ち着くようです。負帰還定数βは(51+120)/51 = 3.35になりますので、負帰還時の利得A’は(35*3.35)/(35+3.35) = 3.06、負帰還素子による分圧を勘案すると、最終的な利得A”は 3.06*(120/(51+120)) = 2.14 となります。およそ6dB、期待した値になりました。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その3

前回はシャーシ設計でしたので、そのままシャーシ加工までしちゃいます。 CAD画面を実寸でプリントアウトし、カッターで切り抜き、パネルに貼り付け、ポンチで穴を空ける位置をパネルに写します。パンチで付けた凹みにドリルの刃の先を当て、切削油を垂らし、まずは3.2mmの穴を空けます。より小さい(2mmぐらい)穴から空けていくとより精度が出るようですが、今回はそれほどの精度も必要ないので手抜き。 3.2mmのままでよい穴は、より大きなドリルの刃でバリ取りしておきます。大きくしなければならない穴は、ステップドリルを使って穴を広げます。切削油が切れると切れ味が悪くなって位置がズレたりしますので、適宜切り口に垂らしながら穴を広げます。 今回はXLRレセプタクルの穴がφ22と大きく、手持ちのステップドリルでは20mmまでしか空けられません。とりあえず20mmの穴を空けてから、後ほどやすりで穴を大きくしていきましょう。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その2

先の記事の最後に「次は実装」と書きましたが、その前にシャーシの設計も済ませておきます。 今回、シャーシにはタカチのHEN110620を使います。パネルのサイズは幅112mm、高さ66.3mmです。フロントパネルにはパイロットランプ(LED)、電源SW、XLRレセプタクル(オス)、ボリュームツマミを、リアパネルには電源ジャック、RCA端子を、それぞれ配置します。 パネルに部品を配置する際のルールなどは特に決まっていないと思いますが、フロントパネルについては、私は右側によく操作するボリュームを、左側に滅多に操作しない電源SWを配置するようにしています。今回はフロントに出力端子が来ますので、ボリュームと電源SWの間に配置します。 リアパネルはフロントパネルに追従します。つまり、入力RCA端子はボリューム側に、電源ジャックは電源SW側に、それぞれ配置します。これを間違えてしまうと、シャーシ内の配線が交差して面倒なことになりますのでご注意を。

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バランス駆動ヘッドホンアンプ製作 その1

ぺるけさんの著書『理解しながら作るヘッドホン・アンプ』に付属の、ぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプの基板を2枚使って、バランス駆動ヘッドホンアンプを作成します。 回路図の基本的なところは前掲の通りですが、以前購入した15V 1.75AのACアダプタが余っているので、これを利用したいと思います。また、hotとcoldの両方でドライブするので、利得が両方合わせて2倍強(6dB強)になるよう負帰還量を大きくします。負帰還量はVRを使わず固定します。また、負帰還量を増やすことに伴い、マイナス電源も-1.5Vから-3Vぐらいに強化します。 これらの変更に合わせて、回路定数を少し変更します。負帰還素子は51kΩと56kΩに変更。負電源を生成するダイオードを2コから4コへ増量。電源電圧と負電源の強化に伴い、初段の定電流回路(カレントミラー)の定数も変更します。詳細な計算は省くとして、定電流値を決める抵抗(R11, R12)を510Ωから360Ωに変更すればよいはず。

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