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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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FETペアチェック回路

FETのペアがうまく取れないことに業を煮やし、選別したFETがちゃんとペアになっているかどうか確認する回路を組んでみました。と、大層なことを書きましたが、単にFET差動HPAの初段を簡素化しただけの回路です。2本の負荷抵抗の抵抗値が一致していることが重要で、他は大雑把でも問題ありません。たぶん。 さっそくみの虫クリップとICクリップを大量に投入して回路を組み、1ペア確認してみました。凄いです。いきなりドレイン電位の差が0.020Vになりました。いい感じです。 が、あまりにも話がうまく行きすぎています。ちょっと嫌な予感がしたので、負荷抵抗の上端の電位差を測ってみたら、0Vではありません。みの虫クリップを調べてみたところ、どうもクリップが古いためにサビか何かで抵抗値を持ってしまっているようです。参りました。 みの虫クリップが使えないとなると、簡易版としてラグ板に実装するしかないですかね。ICクリップはいろいろと流用したいので、一端はテストピンプラグにしておきます。こうしておけば、今後、治具を作成した際に、治具側にテストピンジャックを実装することで、使い回すことができるようになるという次第。テストピンジャックなら、テスター棒も刺せますし。

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FET式差動ヘッドホンアンプ バランス化

書籍『理解しながら作るヘッドホン・アンプ』を購入すると、付属のぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプ(HPA)のプリント基板に加えてもう一枚、プリント基板を有償で入手することができます。1枚でもステレオのHPAを実装できますが、これが2枚になる訳です。HPAを2台、ということも考えられますが、私は既に1台自作済みです。 せっかくの2枚の基板ですから何か面白いことをしようかなぁと妄想していたところ、BTL(バランス駆動)アンプを思い付きました。BTLはBridged Transformer Lessの略で、負荷(ここではヘッドホン)の一端をアースしてもう一端をドライブするのではなく、両端をそれぞれ逆相の信号でドライブする回路です。正相の増幅器と逆相の増幅器を負荷がブリッジするように接続する訳です。 初段は差動回路ですので、片方(信号を入力しない方)のFETのドレインから正相の信号が得られます。信号を入力する側のドレインからは逆相の信号が得られます。この逆相の信号をもう片チャネル分のダイヤモンドバッファ回路に入力することで、逆相の出力が得られるという訳です。差動回路による位相反転は精度がよいですので、しっかり精度を取った負帰還抵抗を用いた負帰還回路と組み合わせることで、より精度を高められることでしょう。

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ぺるけ式FET差動HPA 回路図

先日製作したぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプの回路図をアップします。回路図は例によって水魚堂さんのBSch3vで作成しました。 オリジナルとの違いは、初段(差動段)の負荷がカレントミラーになっていることでしょうか。あとは出力段のエミッタ抵抗を5Ωに減らした分、その前段(要はダイヤモンドバッファ段全体)の定数を調整しています。ダイヤモンドバッファの入力に直列に入れた100Ωは発振防止抵抗です。帰還量を増やしているので安全のため、ということで。 2009/Oct/16補筆: 回路図に何箇所か間違いがあり、何度か修正しています。現時点のものが一応は最新版です。 電源はフィルタを強化しています。まずは村田製作所のEMIフィルタBNX002-01を入れて高調波を退治。続いて二段のRCフィルタを入れています。正直、ここまでする必要はないと思います。特にRCフィルタのR(22Ω)はもっと減らして、B+をもちっと高くして効率を改善した方がよさげ。C-を生成するDは2コから4コに増やしました。理由はコチラを参照して下さい。

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ぺるけ式FET差動HPA 写真

去るシルバーウィークに製作したぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプの写真をアップします。全体的にピントが甘く、かつ暗いです。スミマセン。回路図はまた後日アップします。 まずは外観です。タカチのアルミシャーシHEN110420を利用しました。両サイドにある放熱のための溝が、いい具合にデザイン上のアクセントになっています。

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FETヘッドホンバッファアンプ本製作

先週試作したFETヘッドホンバッファアンプを本製作しました。主なポイント/前回の試作からの変更点はこんな感じ; 抵抗(6本)をすべてタクマンREYからOhmite無誘導巻線抵抗へ デカップリングコンを導電性高分子コンからOSコン(2.5V 2,700uF)へ デカップリングコンを左右チャネルごとに実装 今回もボリュームを省略、1kΩで代用 電源スイッチを追加 左右チャネルで共通インピーダンスを持たないようアース引き回しを修正 K170/J74のIdssをキッチリ測定 試作と比較して、より音の鮮度が上がった(分解能が上がった、音の粒度が上がった)印象です。ただ、これが抵抗を変えたことによるのか、コンデンサを変えたことによるのか、アースラインを修正したことによるのか、あるいはこれらが複合的に絡み合った結果なのか、分かりません。オーバーオールの負帰還がまったく掛かっていない分、パーツ/配線が音に与える影響が非常に大きいのかも。

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FETヘッドホンバッファアンプ試作

通勤途中の電車の中や自宅でヘッドフォンを使うことが多いのですが、iPhoneやPCに直接ヘッドフォンを接続した時の音が微妙です。iPhoneについてはiTunesでインポート(リッピング)した際のコーデックやビットレートの見直しが必要でしょうし、後者はきちんとしたDACなりを介して接続すれば解決しそうですが、それはそれ。ということでヘッドフォンアンプを自作しました。 利用シーンとしては通勤途中の電車の中、つまりは家の外を想定していますので、当然のようにバッテリー駆動である必要があります。ということでnabeさんの高音質な低電圧ヘッドホンアンプ(単3×2本)も検討したのですが、手許に2SK170/2SJ74 (BLランク)がガッポリありましたのでFETヘッドホンバッファアンプ(単3×2)に決定。

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DAC用二次LPF

久し振りにDACネタ。地味に設計を続けています。 DACの出力側に入れるLPF(ローパスフィルタ)ですが、前回の試作ではCRによる単純な一次LPFでした。OPアンプを採用すればシンプルな二次LPFを実装できるのですが、出力部(バッファ)はやっぱりFETに拘りたい。そこで、バッファ部を反転増幅回路にして、OPアンプによる二次LPFと同じように実装できないか検討しています。

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年末年始の工作大作戦 最終回

先週頭から続いておりました年末年始の工作大作戦も、本日で終了となります。 最後に少し改修です。PCM2702は、デジタル側とアナログ側のアースをDAC直下で低インピーダンスで繋がなければならないそうです。現在の実装ではこれを細い配線(AWG30)一本で済ませていましたので、銅箔テーブに交換しました。どうでもいいですけど、銅箔テープって結構お高いですね。 閑話休題。既存の配線をはんだ吸い取り線等で除去し、銅箔テープを貼り、各アースをこの銅箔にはんだ付けして完了。例によってRMAAで変更直後の性能を計測してみたところ、ダイナミックレンジとクロストークが改善されました。はんだ付けの熱で部品が疲労している状態でコレですので、エイジングでどうなるか楽しみであります。

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FET選別

昨日はCRDを選別しましたので、今日はFETを選別します。今日もFET選別治具が大活躍です。 と、その前に。懸案であった電流検出用の抵抗(100Ω)を、カーボン抵抗から温度係数の小さい金皮抵抗(実測99.7Ω)に変更しました。これで、抵抗が発熱しても検出される電流値のブレが小さくなるハズです。 さてさて。結果から申せば、ドレイン-ソース電流が2mAの時、ゲート電圧が-0.181V前後の4本組が取れました。他にももう2~3組が取れそうでしたが、今回は1組みあれば十分なのでスルー。2SK369のBLランク100本を選別した結果は以下の通りです。上にバラついていますが、特性の揃ったのは-0.2V以下に集中しているようでした。

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