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ちょっとしたアイデアというかメモ

 FusionPCBでヘッドフォンアンプの基板を作ろうかどうか悩んでいて、基本は前に作ったヘッドフォンアンプの回路を流用する気だけど、なるべくシンプルな構造にしたいので前面のスイッチを無くして、プラグを挿入すると電源が入る仕組みにしたいと思った。

 いろいろ調べてみたのだけど巷で売っている二個スイッチ付きの3.5mmのオーディオジャックの回路ってのはほとんど下記のようになっていた


2sw_with_2ch.png

 これを前記のような使途に使う場合の問題点はスイッチの入力がアンプの入力部分に来てしまうことだ。これだと挿入を検知してリレーを作動させるようなような回路に使うのは、相当の工夫が必要だと思われる。多分これは下記のように接続して出力をスピーカーと切り替えるような使い方が正しいのだろうと思う。

2sw_with_2ch_imagine.png
 市販のスイッチ付きジャックがほとんどこのような用途向けなのでどうしたものかとかなり悩んだ。その結果ボリューム付きヘッドフォンなどで使われるリングがひとつ多い4接点のプラグ用のジャックを使えばうまくいくのではないかと考えた。下記のように結線する。

mult_jack_sw_exsample.png
 上の図で抵抗が接続されている部分が追加の端子で、普通この接点はリモコンやボリュームなどのアプリケーションに使われるが、普通の三接点のヘッドフォンのプラグを挿すとこの部分はGNDに落ちることを利用している。多分これで行けると思うが、まだ実際に回路を組んで検証したわけではないのであしからず。
シンプルなアンプを作る
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 ディスクリートでアンプを組んだ。前の共立のキットのデジタルアンプの音質にも不満は無かったのだけれど、スピーカーと出力段の間にコンデンサが挟まってるのが気に障ってしょうがなかったので、新たにアンプを組むことにした。

linear amp2.png
回路図

 出力は6W+6W=12W(6Ωのスピーカの時)ぐらい。マンション住まいにとって20W以上のアンプは不要。
 増幅段はOPAMPを使わずにシンプルなエミッタ接地回路にした。出力は反転するのでスピーカーの+にはGNDを接続する必要がある。作動増幅回路等も検討したが、歪率よりノイズを優先でトランジスタ数を減らしたかった。出力段は特にどうということのないダーリントン接続のプッシュプル。VR1はバイアス電流調整用、VR2は出力段のDCオフセット調整用。
 電源が二系統あるのは増幅段の電圧を安定化したかったから、というのとパワー段の電源をフルスイングするために増幅段には少し大きめの電圧が必要だからという二点。そのため小容量高電圧、大容量低電圧のトランスが二つにすることにした。

  

amp_board.JPG
基板
 
 バイアス用のトランジスタQ3と出力段のQ4、Q5は熱的に結合させる。C8,9は積層フィルムコンデンサを使用。普通のフィルムコンデンサだと0.1uF以上の容量になるとバカみたいに大きくなるので使いづらい。その点積層タイプだと同容量の普通のモノと比べて1/10ぐらいの大きさですむのでスペース的に圧倒的有利。
 

amp_boardura.JPG
基板裏

 基本的に配線はリードの切れ端&AWG24の単線ケーブルを使用している。部分的チップ抵抗なんかも使っていてかなりビューリフォな感じ。


ケースに実装中の画像とか


cad_haiti.JPG

 基板のパーツの配置を考える時にEagleというフリーCADを使うのだけれど、基板以外にも使えることに気づいたのでケースの穴あけ位置を決める時にも使用するようになった。かなり楽チン。

 

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ana.JPG 穴あけの時に出来るバリをとるのに上の写真のようなビットを使うとすごく綺麗にバリが取れるのでおすすめ

RIMG0236.JPG 電源スイッチ取り付け用の穴を開けているところ、ミニ四駆の肉抜きの時ようにピンバイスで空けた穴をニッパーで繋げて開けるのだが、アルミ板相手にもこれでやる。せめてもう少し大きな径のドリルでやればよかったのに・・・1mm径のドリルでやるから結構な苦行だったorz 途中でドリル折れたし



amp_naibu.JPG 実装完了。電子ボリュームもあるのでボリュームも無し。配線はねじれるところはねじってみた。入力のRCAが二つあるのはヘッドフォンアンプ用のパススルー。実はこのケースを買う前に少し小さいケースを買ってしまってパーツが入りきらなかったのでケースが一個余る羽目になった。ちなみにこのケースは6000円ほど。ケースだけで他の全部のパーツの総額を超えていたりする。

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 デジタルアンプと聞き比べてみた・・・違いがわからん^^; でもまあ「自分で作ったアンプで音楽を聴いてるんだなー」という気分は良い。次はDACを作る予定。



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 共立電子のキットを使ってパワーアンプを作った。作ったというか組んでケースに入れただけだけど。自分なりに高音質化の工夫も凝らしたつもり。以前からパワーアンプが欲しかったのだけど、独自設計でディスクリートオンリーでいこうと最初は考えていたのだけど、あまりにも共立のデジタルアンプキットのスペックが素晴らしかったので馬鹿らしくなってしまった。



背面

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 電源は24VのスイッチングACアダプターを使用。RCA端子は入力とパススルーで二つある、ただ内部でショートしてるだけなので、上下どっちに刺しても同じ。パススルー側には前の記事で作ったヘッドフォンアンプを接続して使っている。
 出力端子はジョンソン端子を使用。基本的にはバナナプラグでスピーカーと接続している。バナナプラグは質量が大きいのでハンダ付けする際は長い時間暖めなくてはいけない、注意が必要だ。



内部配線

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 大きなコンデンサが二つガムテープで固定されているのが見えるが、これは出力段のハイパスフィルターだ。デジタルアンプICはBTL接続の物が多いのでキットは買うまではこれもBTL接続だとばかり思っていたのだけど、このICの出力には電源電圧の二分の一の電圧がかかっているので、直流カットのハイパスフィルターが必要だ。キット付属のコンデンサは35V470uFというなんかもう終わっている容量だったのでその部分はジャンパ線でショートし、代わりに25V3300uF使用した。これなら1/2πRCで求めらるハイパスフィルターのカットオフ周波数は8Hzとなるので人間の可聴域を下回る値なので問題ない。まあハイパスフィルターなんか無い方がいいけど・・・
 電源のON、OFFはICのShutdown端子を使用している。そのせいか電源を切るときはポップノイズは出ない入れる時は盛大に出るけど。それでも普通にDC入力をスイッチするよりは大分小さい。
 



基板アップ

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 TPA3120D2の効率は95%以上のなのでヒートシンクがいらない、めっさ小さいしこれで20W出力とは素晴らしい。音も以前使っていたONKYOのAB級のアンプと大差ない、D級と言われ無いと気づかないだろう。利得は10倍で使っている。ジャンパでもっと大きくできるがマンション住まいなのであまり大きな音を出すわけにもいかないのでこれで十分だ。
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 C-moyアンプというヘッドフォン回路がある。これがわりと手軽に組める割に高音質ということで自作する人のまわりで流行ってるらしい。とりあえず自分の周りの音響機器は自作機で固めようということで自分もヘッドフォンアンプを作ってみた。

中身

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回路

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 基本はこれを参考にした。そんで自分なりに少し変更を加えた。まず参考にした回路はバイアス段のトランジスタはVBEを合わせるためのダイオードとして使ってるらしいので、べつにダイオードに変えても大差なさげなので1N4148に変更。それに加えてプッシュプルのトランジスタのベース電流はバイアス電流以上は流せないのでダイオードの間にコンデンサを追加して交流的にショートするような感じにした。そうすることでバイアス電流以上Ibが必要になった時はオペアンプから直接電流を取れるようにした。こうすることのメリットはあまりバイアス段の入力インピーダンスを下げずに最大出力を上げられること。まあ利得もあんまり無い回路だし、2SC1815はGRランクの物を使うので要らない気もするする。まあ、あって悪い事は無い。
 オペアンプはパーツで眠ってたNJM2041DDを使用。電流も25mA程度取れるし低雑音ってデータシートに書いてあったのでまあいいかなと思う。音がどうとかは知らないけど。
 この回路図で見ると利得は4.3倍になってるが、ちょい多いということで今は帰還抵抗を22kΩ変更して利得3倍で使ってるいる。Line出力のレベルによっては2倍でも間に合うかもしれない。あとこれも回路図に書いてないけどDC入力に2200μFのコンデンサが入っている、組んだ後箱にちょうどいい隙間があったので入れた。こうキッチリと詰まってると気持ちいい。

1FET 超低ノイズDI

以前作ったオペアンプを使ったマイクプリが若干ノイズが多いので、新しくDIを作った。

DI.JPGケースはダイソーで買った名刺入れっぽい謎の箱、全体的にやる気無い仕様。


DI2.jpg パイロットランプ用のLEDのマウントをちょっと工夫してみた。これならブラケット付きのLED買わなくても済むし、フロントの見た目もこっちの方がすっきりして好き。

回路DI.png

 2SK30ATM一個だけという手抜き仕様。FETならバイアス0Vで使えるので、バイポーラトランジスタのようにめんどくさいバイアス電圧の調整を省くことができる。ボリュームも無いので入力インピーダンスを固定化できる。普通のベース、ギターの回路は出力がピックアップのコイルなので、出力にローパスフィルターがあることになる。入力段が可変抵抗になると入力インピーダンスがボリュームの角度によって変わることになる。そうすると出力のインダクタンス成分でトーンが変わる可能性があるので入力インピーダンスは固定していることが望ましい。
 この回路で最初は10倍程度の利得を予定していたのだが、実際にに組んでみると2倍程度しか利得が無いことが判明。しかし、2倍でも十分間に合うことが判明したのでそのまま使っている。電源が電池だしFET一個だけなので鬼のように低ノイズだ。

アイドル電流が4mAとちょっと多いのが玉に傷だ。出力段をプッシュプルにすれば半分程度に減らせそうではある。