2013年11月23日土曜日

低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製

ClassAAヘッドホンアンプの低歪に刺激を受け、ディスクリートで低歪なヘッドホンアンプを作製する。
歪みを少なくするには、ガッツリ電圧を増幅してたらふくNFBへ食わせるのと、とにかく出力インピーダンスを低くすることである。

で、この回路。
2段目までで十分に電圧を増幅し、最終段はINVダーリントン。出力抵抗も2.2Ωと低くした。
さっそくシミュレーションしてみる。

評価した回路。
1kHz、2Vp-p出力で負荷32ΩのFFT解析結果。
2次も3次も高調波が出てない。
して、その歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.000129%

おおー、全部入りより1桁良くなった!

トランジスタの元気良さはそのままに、とても解像度が高く、精密な音がする。
ウタダさんの声が素晴らしい。

全部入りヘッドホンアンプの最終段をINVダーリントンにすると、さらに1桁歪率が良くなるのだが、シミュレーションでの発振がなかなか収まらない。これは冬休みの宿題にしよう。。。


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2013年11月20日水曜日

ClassAAヘッドホンアンプの歪率

ClassAAヘッドホンアンプの音が、超絶クリアで透き通った音がするので、シミュレーションにて歪率を測ってみた。

評価した回路。各オペアンプのSpice Modelはメーカーからダウンロードしたものを使う。

1kHz、出力2Vp-p、負荷32ΩのFFT結果。2次高調波が-130dB以下、3次以降は出てない。。。
そして、その歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.000021%

なんぞこの値 (@_@;)
ちなみに、全部入りヘッドホンアンプの結果は、
2次と3次共に-100dB以下。歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.001718%

これでも十分に低歪と思うが、ClassAAは次元が違う。
もちろん、全部入りアンプもとても良い音であり、歪率だけでは性能を計れないが、この異次元の音を体験してみるのはいいかもしれない。


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2013年11月16日土曜日

3石・単電源の簡単お手軽ディスクリートなヘッドホンアンプ(でも高音質)

各家庭にたぶん必ず1個は転がってる12VのACアダプタを利用した、たった3石で単電源で、簡単お手軽に作れるヘッドホンアンプ。でも音はバカにできない。

さっそく設計。
たった3石しか使ってない。それも12V単電源。
シミュレーションしてみると。。。
上から下まで変なピークも無く、とても素直な特性なことが分かった。これは期待できる。

パーツレイアウト。
秋月のユニバーサル基板Cタイプに収まってしまう。
例によって、赤色はジャンパーである。

パーツリスト。
パーツリスト(ステレオ分)個数お店・備考
2SC1815初段NPNトランジスタ2秋月。or 2SC2240
2SC2120終段NPNトランジスタ2秋月。or 2SC4793
2SA950終段PNPトランジスタ2秋月。or 2SA1837
1N4148シリコンダイオード4秋月
1S3SBD2秋月
10Ωカーボン抵抗8千石
68Ωカーボン抵抗2千石
360Ωカーボン抵抗2千石
13kカーボン抵抗2千石
47kカーボン抵抗2千石
10kAAカーブ2連ボリューム1マルツ
0.1uフィルムコンデンサ2秋月
2.2uフィルムコンデンサ2秋月。Panasonic ECQV
100uタンタルコンデンサ2千石
1000u低ESR電解コンデンサ2千石。東信UTWRZなど
2200u低ESR電解コンデンサ2千石。東信UTWRZなど

完成!
タンタルコンデンサの代わりにOS-CONを使ってるが、たまたま手元にあったから。たぶんタンタルの方が特性的には良いと思われる。漏れ電流少ないし。

こんなに簡単な回路でも音はかなり良い。これでいいぢゃんと思わせるくらいに良い。
ぎゅうぎゅう詰めだからチャネルセパレーションは悪い気がするが。
大きめの基板にクロストーク対策して、トランジスタや抵抗やコンデンサをオーディオ向けのに代えたりするのも面白いと思う。

お勧め。


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2013年11月9日土曜日

ClassAAヘッドホンアンプ(★お勧め)

今は無きTechnicsが考案したというClassAA回路のヘッドホンアンプを作製する。

こんな回路。
もし初段(電圧増幅段)にFET入力OPAMPしか使わないなら、次の回路図の方が良い。
FET入力OPAMPは出力オフセットが小さいから入力抵抗を高くできる。
逆に、帰還抵抗は低くできるから雑音の面で有利になる。

抵抗がループしてる部分を「ホイーストンブリッジ」と呼ぶらしい。
このブリッジの効果により、1段目のオペアンプは出力負荷が限りなくゼロになり、電圧増幅とNFBに専念できて、2段目のオペアンプは1段目オペアンプの負荷が無くなるように馬車馬のように働いて電流をガンガン流すようだ。
とゆーことで、2つの異なるオペアンプを適材適所で使ってみることにする。

パーツレイアウト。
トランジスタを何個も使うディスクリと違ってICを使うと簡単だ。出力抵抗が10になってるけど、実際は33を付けている。シミュレーションでは10でも発振しなさそうだから、10でもいいかも。

こんなんできました。コンパクト。

その音は、透明感のある澄んだ音だった。綺麗な音やねぇ。
電源を強化して出力バッファを付けるといいかもしれない!


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2013年11月4日月曜日

単電源パワーアンプの作製(2013/11/11:最終形)(★★お勧め)

単電源で動くパワーアンプを作った。
※パーツレイアウト図に間違いがあったので訂正しました。

(2013/11/10:一部改訂。一部抵抗値変更、100u電解コンは除去し2.2uフィルムを移動)
(2013/11/11:一部改訂。2.2uフィルムを100uタンタルへ変更。電解コンを低ESR品へ変更)

NPNトランジスタ差動入力、終段はINVダーリントン。
電源は+20Vの単電源で、抵抗でバイアスを作り中点を+10Vに合わせる。

パーツリストを以下に示す。秋月・千石でほとんど揃う。
初段(電圧増幅段)とカレントミラーのペアは選別するのが望ましい。
パーツリスト(ステレオ2ch分)個数備考
2SC1815NPNトランジスタ10秋月等。2SC2240ならなお良い
2SA1015PNPトランジスタ4秋月等。2SA970ならなお良い
2SC3422NPNトランジスタ2秋月等。2~3A流せるものなら何でも
2SA1359PNPトランジスタ2秋月等。↑とコンプリで
1N4148小信号シリコンダイオード4秋月等
LED赤色2秋月等。高輝度タイプはNG
100pフィルム2千石等。マイカ、スチコンならなお良い
0.047uフィルム2秋月等
0.1uフィルム2秋月等
2.2uフィルム2秋月等。Panasonic ECQV
4.7u/6.3Vタンタル2千石等。フィルム、電解でも可
100u/16Vタンタル2千石等。電解でも可
1000u/16V低ESR電解2千石等。東信UTWRZ。一般品でも可
1000u/25V低ESR電解2千石等。東信UTWRZ。一般品でも可
カーボン抵抗8千石等。抵抗はカーボンで十分
10Ω2
510Ω6
1.8k2
3.6k2
10k4
11k2
12k2
120k2
100ΩBカーブ トリマー2千石等。半固定抵抗器でも可
10kAカーブ 2連ボリューム1マルツ等

パーツレイアウト。
※この図は間違い!


※こちらが正

下の実装写真の問題箇所の拡大。
12k抵抗の足は隣接する1815のベースを跨いでる(赤丸部分)。

赤線はジャンパー、紫線は電線。
バイアスのダイオードと最終段のトランジスタは熱結合する必要がある。
熱暴走はしないと思うが、心配な人は最終段のトランジスタに放熱器を取り付けること。その際は、トランジスタを表裏逆にレイアウトして、ダイオードはトランジスタの表面に結合すべし。
結合は、最初に瞬間接着剤で仮止めし、その後エポキシ接着剤でダイオードをこんもり覆うように接着する。


抵抗はカーボン、電解コンデンサも含めその他全て一般品。コストパフォーマンス良い。
タンタルコンデンサを電解コンデンサへ、100pフィルムを積セラへすれば全て秋月で揃う。積セラはあまりお勧めしないが…たぶん、音はそんなに変わらないはず。
単電源だからACアダプタが使えるしとても安上がる。

音は素晴らしい。解像度が高い透明感がある音だ。

最終形となり、革命アンプは優に超えた音になった。明瞭感に押し出しの強さが加わって完全体である。


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2013年11月2日土曜日

I made a headphone amplifier.

I build a headphone amplifier using 2N3904/2N3906, BC337/BC327.

The circuit diagram of headphone amplifier.

Select the same hFE transistors for the first stage and current mirror.

Parts list(Stereo)QtyNotes
2N3904NPN transistorx8or BC547
2N3906PNP transistorx2or BC557
BC337NPN transistorx2
BC327PNP transistorx2
1N4148Diodex4
1S3SBDx2
47pFilm capacitorx2WIMA FKP2
0.047uFilm capacitorx2
2.2uFilm capacitorx4Panasonic ECQV
0.27uFilm capacitorx40.1u - 0.27u
10uTantalum capacitorx23.3u - 10u
LEDRed LEDx2
10 ohmMetal film resistorsx10
510 ohmMetal film resistorsx6
1.6kMetal film resistorsx2
4.7kMetal film resistorsx2
12kMetal film resistorsx2
36kMetal film resistorsx4
100 ohmTrimm resistorx2B Curve
10kVRx1A Curve


The power supply.


Parts layout.
Red Line is jamper.
Purple Line is wire(AWG22).



Very clear and dynamic sound!

At your own risk! Good luck!