アンバランスへ戻るため（安易に逃げるが★×5）

アンバランスも聞けるようにあれこれ試して、結局はデバイスの力を借りることにした。
常用のヘッドホンアンプでも十分なのだが、もっと簡単に良い音をということで、

MUSES8820

あの秋月でも1個400円「も」するオペアンプである。
いつもシミュレーションしながら作るのだが、MUSES8820はspice modelを公開していない。しかし、NJRが公開しているオペアンプのspice modelは、NJM4xxxやNJM2xxxのシミュレーション上の違い、特に周波数特性の違いがほとんど無い。MUSES8820とNJM4580のデータシートを比べてみても、特性の違いはほとんど無い。むしろNJM4580の方が良い項目が多い？気がする。
ということで、NJM4580のspice modelを使ってシミュレーションし、作ってみたらバオポーラオペアンプを使ったヘッドホンアンプの定番のような回路になったというオチ。

回路図

回路図中の10uは、積層セラミックコンデンサである。電源部だからセラミックでもいいや。オペアンプ＋インバーテッドダーリントンのバッファである。

パーツレイアウト

ディスクリートに比べると簡単。でもインバーテッドダーリントンの所とジャンパーが面倒かな。電源電圧を低め(±9V)に、出力抵抗を高め(10Ω)にしたから終段トランジスタとバイアス用のダイオードは熱結合は不要。精神的安定を求めたい人は熱結合してください。位相補償はしてないが、オペアンプ、トランジスタ、ヘッドホンらはほとんど発熱してないから発振はしてないようだ。NJRのオペアンプはなかなか発振しないイメージ。

実装後

アンプ全貌

その音は、いかにもHiFiステレオのそれである。
低音が力強く、全体的に勢いがある音で解像度も高いのではないだろうか。まさにNJM4580の超上位互換だ。


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NJM386で両電源を生成し、汎用トランジスタを使ったローコストなヘッドホンアンプ

2SC1815/2SA1015と2SC2120/2SA950は、秋月で束で売られている汎用トランジスタである。その単価は8円～10円。カーボン抵抗なんて、秋月単価は1円である。これらのなるべく汎用品を使い、本格的なヘッドホンアンプを作ってみたい。

本格的なTr差動入力アンプ

12VのACアダプターを電源として利用し、NJM386で両電源を生成するのが特徴的だろう。アンプ部は、トランジスタの教科書に載ってそうなぐらいオーソドックスなものだが、トランジスタ差動入力＋出力段がインバーテッドダーリントン接続トランジスタと本格的なものだ。

パーツレイアウト

南側に空き地があるから、色々と改造の余地がある。
頑張れば電源部を一緒にできそうだが、モジュール化しておいた方が使い回しができるため後々便利だ。
パーツレイアウトは、自分が利用するパーツで必ず現物合わせをすること。コンデンサ1つにしても、同じ容量・耐圧でも種類によってサイズはまちまちだし。

実装後

定電流源のリファレンスにLEDを使うと、音楽聴きながら眺めていても癒やされる(笑)　が、外来ノイズを拾うかもしれないからフタはした方が良い。

どのくらいのコストになるのか、真面目に(笑)計算してみた。

アンプ部（2ch分）
パーツ	個数	単価	価格	購入先	備考
2SC1815(GR)	4	10	40	秋月	Hfe:300以上が望ましい
2SC1015(GR)	2	10	20	秋月	Hfe:300以上が望ましい
2SC1815(Y)	6	8	48	秋月	Hfe:100～200。適当
2SC1015(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
2SC2120(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
2SA950(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
1N4148	4	2	8	秋月
赤色LED 3mm	2	5	10	秋月	Vf:1.85V(5mA)前後が望ましい
0.1u積セラ	4	10	40	秋月
100Ω多回転半固定ボリューム	2	80	160	秋月
1/4Wカーボン抵抗	24	1	24	秋月	出力抵抗を10Ωx2個を並列とした場合
10k Aカーブ 2連ボリューム	1	145	145	マルツ
3.3pマイカ	2	200	400	ラジオデパート
100pポリプロピレンフィルム	2	16	32	千石
100u/6.3Vニッケミ無極性電解	4	4	16	千石
4700u/10V東信UTES電解	4	74	296	千石
		小計	1299
電源部
パーツ	個数	単価	価格	購入先	備考
NJM386BD	1	50	50	秋月	LM386でも可
1/4Wカーボン抵抗	1	1	1	秋月
赤色LED 3mm	1	5	5	秋月	色は好みで。高輝度の青がクール
1MΩ多回転半固定ボリューム	1	80	80	秋月
100u/16V OS-CON	2	50	100	秋月
		小計	236
		合計	1535

回路図にあるものだけでこれぐらい。マイカコンだけはどうしても高価になってしまう。ここに積セラは禁じ手だからしょうがない。実際には基板や線材やターミナル、ジャック類、ACアダプター、ネジやスペーサー類、アルミケースやボリュームつまみ等が必要。
また、束で売られてるものがあるため、この表の単価で買える訳でもない。
（100u無極性の電解コンは、オーディオ用と騙されてメタリックグリーンのヤツを使ってはダメだ。無用な味付けしてあり、音が曇ってしまう）

しかし、アンプ部以外は使い回しができるし、余ったパーツでもう1つ、改善点を見いだしてもう2つ、3つ…と作りたくなるから、初期投資としては高くはない。
例えば、定電流源のリファレンスをLEDじゃなく、ツェナー＋コンデンサにしてより正確で安定的な定電圧にしてみたり、出力段をダーリントンの2～3パラへしてみたり、電源部のコンデンサを汎用大容量電解コン＋積セラへ変えてみたり（この回路ではOS-CONだけで済ませてる）。

その音は、2SC1815/2SA1015らしい野太い元気な音である。一晩エージングすると音が変化し、野太さが減り、繊細さが増していた。
前稿のヘッドホンアンプと比べると劣るものの、コスパはとても良いと思う。
材料は安いが、労力はプライスレスである。

初心者の人でも、今後のベースとなるプラットホームができるから作って損はないのではないだろうか。
1つプラットホームができると、後はアンプ基板だけ作って取っ替え引っ替えできるから、きっとアンプ作りの蟻地獄にハマってしまうであろう。

追伸）
このローコスヘッドホンアンプ、前稿の物量ヘッドホンアンプより電気的な特性は優れている。聴覚上は物量ヘッドホンアンプの方が遙かに良いのにも関わらずだ。実はなかなか侮れないローコスヘッドホンアンプなのだ。


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LT1115を使った10W級パワーアンプの作成（★★★★★このままお勧めはしない）

下記一連のシリーズの延長でパワーアンプも作ってみた。

• バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ変換（その１）
• バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ変換（その２）
• バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ、作成編（★★★★お勧め）
• バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ、電源部
• バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ、パーツレイアウト等

LT1115の扱いや、FET入力化が上手くいったのもあり、次のような回路となった。

最近のスキルを総導入
※アンプ電源部の4.7Ω抵抗を削除
※トランス二次側の12Vタップから給電へ変更

最終段はサンケンTrを使ったインバーテッドダーリントン構成。

バイアスの作成が楽だから、インバーテッドダーリントンは好きだ。

当初、クロストーク（チャネルセパレーション？）対策として、4.7Ωの抵抗を直列に入れていたが、ヘッドホンアンプじゃないし、定格2Wじゃ不安だし、2200uの電解コンが青息吐息になってるし、外すことにした。
所詮パワーアンプはスピーカーと耳の間に空間があるから、クロストーク（チャネルセパレーション？）は重視しないと割り切り(笑)
あと、LT1115の定格ギリギリだったので、トランスの12Vタップから給電することに変更。

 後ろのビールのせいで。。。

飲みながらいい気分で作っていたら、バイアス作成のダイオードのハンダ付けが中途半端でバイアス∞大！終段Trが２つ逝ってしまった。。。煙出ましたよっと(笑)

かなりトリッキーなレイアウト

小さい基板で作ってしまい、かなり窮屈でトリッキーなレイアウトになった。

もし作るならもっと大きな基板で放熱器をもっと大きくした方が良い。または、Trをアルミケースへ取り付けるか。

今のところ、バイアスを小さめにして、かつ、バイアス用のダイオードと熱結合した状態で均衡を保っている。大音量で聞いてる時、放熱器が触れる程度にアチチになるぐらい。ずっと触ってはいられないが。

こんな熱結合でも効果が！

無入力時のバイアス電流は、35mAぐらい流している。無入力時は発熱しない。

また、無流力時のバイアス電圧は1.1Vぐらいで、大音量時は0.9Vまで下がっているから温度補償が効いているようだ。Trの表面との結合なのでちょっと心配していたが、結果オーライ(笑)

----------その後
どうも位相温度補償が効きすぎて、音がイマイチな感じ。上手く表現できないが。
さすがにバイアスが0.9Vまで下がったらTrのON/OFFの切り替えが激しそうだし、その辺りが原因だろう。

と、いうことで、

そびえ立つ巨大放熱器(笑)

1Trにつき、小さい放熱器4つをエポキシ接着剤と銅箔テープで合体。巨大放熱器として、温度補償のダイオードとの結合を止めてみた。
良い、非常に良い。6Ωのダミーロードで20Vppを出力しても放熱器は触れるぐらいの熱さ。これは成功したようだ。

今までで一番良いアンプとなった。当分パワーアンプは作らなくて済みそうだ。

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2SC1815/2SA1015のみ、単電源、低電圧9V（006P電池可）、でも妥協しないヘッドホンアンプ 失敗。。。

できた！

でも、どうしても左側の調子が悪く、パターンを何回も追って、怪しいパーツも交換し、かなり頑張ったのですがダメでした。。。
具体的には、定電流回路を構成している赤色LEDに十分な電流が供給されずに、LEDの電圧降下があまり発生せず、定電流を作るTrがONにならないんです。どうも、２段目以降の回路にミスがあり、電流を横取りしてるみたいなのですが、どうしても特定できず、最終段は熱結合してガチガチに固めてるしで、追求を断念しました。。。期待していた人（いたのかなぁ）ごめんなさい。
今度は、もっとシンプルに1815/1015縛りのアンプを考えたいと思います。
嗚呼、週末がこれで潰れてしまった（涙）

次は指向を変えてUSBオーディオの自作でもしようかな。。。ちょっと今回を忘れたい(笑)


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2SC1815/2SA1015のみ、単電源、低電圧9V（006P電池可）、でも妥協しないヘッドホンアンプその４

半分実装。ふぃ～疲れた。

差動入力部と低電圧と出力段の１部。後は残りの出力段と電源部分のみ！


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2SC1815/2SA1015のみ、単電源、低電圧9V（006P電池可）、でも妥協しないヘッドホンアンプその３

最終段のトランジスタとバイアス用のダイオードを熱結合中。。。

瞬間接着剤で仮止めして、その後にエポキシでこんもり覆って固める。

実装は明日になりそうだ。

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2SC1815/2SA1015のみ、単電源、低電圧9V（006P電池可）、でも妥協しないヘッドホンアンプその２（☆☆☆☆お勧め）

パーツレイアウト図ができた…ふ～っ、疲れた。
ひさびさにムチムチムッチリにパーツが詰まっている。

明日はTrの選別、実装は週末丸々かかるかなぁ。
※一部レイアウトに気に入らないところ、一部ミスが見つかり、再アップロードしてます。


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2SC1815/2SA1015のみ、単電源、低電圧9V（006P電池可）、でも妥協しないヘッドホンアンプ（☆☆☆☆お勧め）

電子工作してると、トランスって最初は敷居が高いんですよね。
使い方わかんないし、100Vなんて高圧を扱うし、整流？平滑？それ美味しいの？みたいな。
と言うことで、電池駆動（ただし006P）ができるヘッドホンアンプを考えてみた。しかも単電源。分圧やらレイルスプリットやら考えない、考えたくない。
それだけだとつまらないので、能動素子は2SC1815/2SA1015縛りも加える。
たぶん、一家に100個単位で転がってるはずの2SC1815/2SA1015(笑)

人類の英知と手間と物量作戦というパワープレイで考えたのがコレ。
※まだ作ってないので「お勧め度の星は白抜き☆にしてみた）

部品多くてめんどいです。出力段なんて、INVダーリントンの２パラとか(笑)。
それがこの回路、シミュレーションしてみると驚くほど特性が良い！
※Q1のコレクタ抵抗が10kになってました。正しくは1.6kです。回路図は訂正済みです。
※熱結合の文言を変更しました。回路図は変更済み。

周波数特性。上から下まで素直なカーブ。

シュー出て無くて立ち上がりもまぁあぁ。

FFT解析。2Vpp出力時。Total Harmonic Distortion: 0.000058
マジですか？
まぁ、理論と実践では違うので。それに、音量によっては歪むと思う（その前に難聴になると思うけど）。
でもこれ、006Pだと２時間しか電池保たない気がする(笑)

さて、部品集めるか。。。


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アイツを超えろ！その２（★★★お勧め）

できた。この記事の続き。

シミュレーションしてみる。

とりあえず適当な部品で。。。

周波数特性は、ピークも無く上から下まで良い感じ。どんだけ位相補償の試行錯誤したことやら。。。入力Ｃが無いだけあって、低域の減衰が全く無い。

 FFT解析。
「Total Harmonic Distortion: 0.000079%」は素晴らしい。出力2Vppの値である。

作る人はいないと思うがパーツレイアウトも載せておこう。

あんまり納得はしてないが。。。TrやFETを熱結合すると自由度が減って困る。

見ての通り、マイカコンとスチコン以外は、抵抗と電解コンは全て一般品。
終段トランジスタのみ、一応用途にオーディオと書いてあったが、秋月で1個60円である。たぶんパーツの８割は千石で、残りの２割が秋月で全部そろう。
（マ○ツや若○は高いからなぁ…）

これはやってしまったかもしれない(良い意味で)。
アイツとは性格が違うが同じ次元の音がする。
Ｃの味付けが無い分、正確無比な音である(と思う)が、高域の耳刺さりはなく、低域はズーーーーーンと沈んだ音がする。
決してドンシャリな音では無く、限りなく綺麗で深い音というか、なんかそんな感じ。

もっと聴き込んでみよう。


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アイツを超えろ！その１（★お勧め）

未だにアイツを超えるヘッドホンアンプを作ることができない。

今まで適当な思いつきで作ってたから、ちょっと論理的に検討してみた。

アイツには入力Ｃと負帰還の接地にＣを入れてある。

僕は信号ラインへのＣ否定派ではないが(しかしフィルムコンに限る)、それはそれで味わいがあるように感じるからだ。現にアイツは本当にとてもとても良い音がするのだ。

しかし、ここはＣの味付け無しでリアルな音を求める方針で行こう。

そこから導かれるのが、

①Ｃレスにするため、入力部の差動回路はFETを使う

②①のFETは2SK170だと利得が高くて不安定になりがち

③②の理由により、FETは2SK170以外を使うことにする(2SK30や2SK246)

④2SK170以外のFETは利得が期待できないため、Trによるカレントミラーを組み合わせる

⑤最終段は僕が好きなINVダーリントン接続とし、出力インピーダンスを低くする

⑥さらに出力インピーダンスを下げるため、電源の電解コンを強化する

⑦チャンネルセパレーション確保のため、電源にはCRによるローパスフィルタを付ける

⑧発振は避けたい。出力にコイルを入れてみる。その音的な効果にも興味あるし。ダメなら外す

⑨Zobelはシミュレーション上パルス波が鈍るから入れたくないから入れない

⑩フィルムコン以外は安価なパーツを使う縛りで。抵抗はカーボン、電解コンは一般品

⑪⑩に絡むが、全ての部品を秋月か千石で買えること

上記を検討したのが、

この回路。

今までのとあまり代わり映えしないが、不思議とまだ作ったことがない。

信号ラインに直列にはコンデンサは入ってない。位相補償のフィルムコンが２つのみ。これはマイカとスチコンを使うつもり。

実はこの回路のヒントはこの子にあった。とてもポテンシャルを感じる音であったが、高域の耳に刺す感じがなかなか取れなかったのだ。かと言って発振してる感じでも無し。。。超高域が発振気味だったのかもしれない。
これで自分の中で2SK170がじゃじゃ馬認定(笑)されてしまい、この記事となったのであった。

さて、中身を決めて行こう。。。

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低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2（★★★★お勧め）

Tr差動入力＋INVダーリントン出力のヘッドホンアンプ回路に、CRによるクロストーク対策を施した。

シンプルな回路。終段のINVダーリントンにより、出力インピーダンスを下げることで低歪を狙う。

クロストーク対策の3300uは電源強化の役割も担い、これも低歪に貢献する。

シミュレーションしてみる。

評価回路。ここにはバイアスの68Ωが付いているが、トランジスタに放熱器を付けない場合はこの68Ωも外した方が良い。

周波数特性。

上から下まで素直だ。

応答性。

なかなかの応答性。リンギングも出てない。

歪率。32Ω負荷、2Vp-p出力。

高調波二次、三次が出てない。

その歪率は。

Total Harmonic Distortion: 0.000093%

いいね！

パーツレイアウト。

やたらめったらトランジスタを使う必要がないことが分かった。

あと、自分はFETよりトランジスタの音が好きなことも分かった。
入力Cの影響は思ったより小さい。
ハイパスフィルタを形成するから重低音は損ねる？かもしれないが、ほどほどの方がバランスが良い。

クロストーク対策により、音が前後左右に広がったような気がする。
低音は締まって、中音は安定、高音はキラキラ。

これが到達点なのだろうか。。。

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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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LM380を使った正負電源を使うために作ったアンプ

「LM380を使った正負電源」を使うためにスピーカーアンプを作った。

正負電源を利用するため、OPAMP＋インバーテッドダーリントンなバッファで作製。

インバーテッドダーリントンは、バイアスがトランジスタ1個分と同じだから楽だ。

OPAMPやトランジスタ、ダイオードは全て秋月で入手できるもので揃えた。

OPAMPはちょっと奮発してOPA2604を使ってみた。秋月で1個300円だなんて高級パーツだ。

バラックで音出し中。後ろにある大きなヒートシンクはLM380のものだ。

放熱器がバラバラなのは間違えて買ってしまったため。。。後日買ってきて揃えよう。

とても正確で粒が細かい音である。

モニター的な音なんだろうか？HiFi的じゃない感じがする（悪い意味ではなく）。

正負電源もちゃんと機能していて嬉しい。思惑通りに動作してくれると嬉しい楽しい。

オペアンプをOPA2604からMUSES8920に変えたら、音に躍動感が出てこっちの方が良い感じ。とにかく元気良い音になった。

ヒートシンクが無事に揃った記念に撮影。