単純だった
要するにダイオードのVfを使って1V弱の電圧降下させる。
実測で+5.3Vになった。この先に繋げるDACの定格が+6Vだから問題無いだろう。
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色んな回路のヘッドホンアンプの備忘録。パワーアンプもある。
2016年5月14日土曜日
【解決？】単電源から３つの電源を生成。でもこれで合ってるの？
もうこれでいいや(笑)
要するにダイオードのVfを使って1V弱の電圧降下させる。
実測で+5.3Vになった。この先に繋げるDACの定格が+6Vだから問題無いだろう。
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要するにダイオードのVfを使って1V弱の電圧降下させる。
実測で+5.3Vになった。この先に繋げるDACの定格が+6Vだから問題無いだろう。
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2016年5月13日金曜日
単電源から３つの電源を生成。でもこれで合ってるの？
12VのACアダプタから、5V単電源と±6Vの電源を生成してみた。
こんな回路。
なんとなく動作しているが、NJM7805の出力電圧が4.7Vとなんとなく中途半端。
データシートによると、Vin=10Vで最低4.8Vは出せると書いてある。この回路の場合、Vin=12Vだから問題無いはずだが、仮想グランド(VGND)との電圧差は6Vでしかない。
ちなみにLM380が生成する両電源は、VGNDを基準に±6Vがしっかり出てる。
なんだかモヤモヤする。誰かエロい人、教えてください。
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こんな回路。
これで合ってる？
なんとなく動作しているが、NJM7805の出力電圧が4.7Vとなんとなく中途半端。
データシートによると、Vin=10Vで最低4.8Vは出せると書いてある。この回路の場合、Vin=12Vだから問題無いはずだが、仮想グランド(VGND)との電圧差は6Vでしかない。
ちなみにLM380が生成する両電源は、VGNDを基準に±6Vがしっかり出てる。
なんだかモヤモヤする。誰かエロい人、教えてください。
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2016年5月5日木曜日
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。
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。
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。
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。
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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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
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2016年1月10日日曜日
ACアダプタ(12V)を利用したお手軽ヘッドホンアンプ（★★★★お勧め）
12VのACアダプタを利用したお手軽なヘッドホンアンプを作ってみた。
こんな回路。
この回路のミソは、LM380を使って±両電源を生成しているところ。
1.3Aも電流が取れるから、このアンプぐらいだと仮想グランドは全くぶれない。
お手軽ということで、電解コンデンサは一般品、その他は積セラ、抵抗はカーボン。全て秋月で入手できるはずだ。入力Cはバイポーラ（両極性）で、ニッケミのKMEを使ってみた。これは千石に置いてある。
その性能はバカにするなかれ。
ほとんど数値が劣化してない。
理論上あり得ないが、なぜか良くなっている項目もある(笑)
そもそもJJのUSB-DACはおもちゃみたいな安物なんで、本当はもっと良い特性かもしれない。。。
緑がUSB-DACのグラフ、白が今回のヘッドホンアンプ。変わらん(笑)
入力Cにバイポーラの電解コンを入れたから期待はしてなかったが、一聴した限りでは（コストの割に）かなり良い。
適当に作ったからジャンパが多い。。。
終段トランジスタとバイアス用のダイオードを熱結合するつもりでいたが、電圧が低いから終段トランジスタは全く熱くならない。温い程度。
パーツ単品の価格を全部足しても２千円いかないのではないだろうか（ケース除く）。
アンプと電源回路で半日、ケース加工も合わせて１日で出来るかな？
連休中のお遊びで試すのはどうだろうか。
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こんな回路。
LM380で両電源を生成
この回路のミソは、LM380を使って±両電源を生成しているところ。
1.3Aも電流が取れるから、このアンプぐらいだと仮想グランドは全くぶれない。
お手軽ということで、電解コンデンサは一般品、その他は積セラ、抵抗はカーボン。全て秋月で入手できるはずだ。入力Cはバイポーラ（両極性）で、ニッケミのKMEを使ってみた。これは千石に置いてある。
その性能はバカにするなかれ。
| Test | このアンプ | USB-DAC LoopBack |
| Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB: | 0.23, +0.05 | 0.11, -0.08 |
| Noise level, dB (A): | -89.5 | -89.3 |
| Dynamic range, dB (A): | 89.6 | 89.5 |
| THD, %: | 0.046 | 0.038 |
| IMD + Noise, %: | 0.057 | 0.057 |
| Stereo crosstalk, dB: | -87.6 | -89.7 |
USB-DACのループバックと比較
ほとんど数値が劣化してない。
理論上あり得ないが、なぜか良くなっている項目もある(笑)
そもそもJJのUSB-DACはおもちゃみたいな安物なんで、本当はもっと良い特性かもしれない。。。
ノイズレベル
緑がUSB-DACのグラフ、白が今回のヘッドホンアンプ。変わらん(笑)
入力Cにバイポーラの電解コンを入れたから期待はしてなかったが、一聴した限りでは（コストの割に）かなり良い。
音出し中
適当に作ったからジャンパが多い。。。
終段トランジスタとバイアス用のダイオードを熱結合するつもりでいたが、電圧が低いから終段トランジスタは全く熱くならない。温い程度。
パーツ単品の価格を全部足しても２千円いかないのではないだろうか（ケース除く）。
アンプと電源回路で半日、ケース加工も合わせて１日で出来るかな？
連休中のお遊びで試すのはどうだろうか。
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2014年12月7日日曜日
LME49720（バイポーラ入力型オペアンプ）に最適化したポータブルHPA（★★★お勧め）
LME49720、というかバイポーラ入力型オペアンプに最適化したヘッドホンアンプを作ってみた。結局は入力抵抗と、帰還（接地）抵抗の定数決めだのだが。
どうせやるなら、電源も抵抗分圧でなくLT1010を使ったバッファで作った。
このまま作ると、タカチのプラスチックケースSW-75Bに入らないため、立体的に作るとする。
低域のためには、もう少し入力抵抗を増やしたいところだが、手持ちのSW付き２連ボリュームが10kAしか無かったため、この値で落ち着いた。
小さな基板に両電源作成回路を作って、垂直に立ててケースへ入れることに。
基板上の土地が限られてるため、パソコンのマザーボード用の超低ESRのやつを使う。これ、容量の割に小さいのよね。
ベースのアンプ基板とはホットボンドで接着している。強度的に心配だが、これだけケースの中がムチムチだから大丈夫だろう。
これ以上の回路を増やすなら、根本的にベースのアンプレイアウトを見直すか（ぱっと見、割と空き地があるのだが、裏には電源とアースラインが走ってるのだ…）、アンプ基板の上方に２階建てにするしかない。
まぁ、無理してLT1010で両電源を作らなくても、抵抗分圧で十分な感じがするが、立体構造が今回のテーマの一つだったので(笑)
抵抗分圧よりはグランドが揺れないから、音質面での良い高価はあるだろう。
音は、やっぱりLME49720。
高価だけあってクリアで品のいい素晴らしく良い音だ。
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両電源はLT1010バッファを使う
どうせやるなら、電源も抵抗分圧でなくLT1010を使ったバッファで作った。
このまま作ると、タカチのプラスチックケースSW-75Bに入らないため、立体的に作るとする。
低域のためには、もう少し入力抵抗を増やしたいところだが、手持ちのSW付き２連ボリュームが10kAしか無かったため、この値で落ち着いた。
左端に９０°立ってるがLT1010を利用した両電源回路
小さな基板に両電源作成回路を作って、垂直に立ててケースへ入れることに。
基板上の土地が限られてるため、パソコンのマザーボード用の超低ESRのやつを使う。これ、容量の割に小さいのよね。
電源回路の拡大写真
ベースのアンプ基板とはホットボンドで接着している。強度的に心配だが、これだけケースの中がムチムチだから大丈夫だろう。
006P電池も入れた絵
これ以上の回路を増やすなら、根本的にベースのアンプレイアウトを見直すか（ぱっと見、割と空き地があるのだが、裏には電源とアースラインが走ってるのだ…）、アンプ基板の上方に２階建てにするしかない。
まぁ、無理してLT1010で両電源を作らなくても、抵抗分圧で十分な感じがするが、立体構造が今回のテーマの一つだったので(笑)
抵抗分圧よりはグランドが揺れないから、音質面での良い高価はあるだろう。
音は、やっぱりLME49720。
高価だけあってクリアで品のいい素晴らしく良い音だ。
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2014年11月3日月曜日
【更新あり】ClassAAポータブルヘッドホンアンプ（★★★お勧め）
ClassAAにバッファを噛ましてポータブルなヘッドホンアンプ（ポタアンってやつね）を作ってみた。
これは、LME49740ありきで作ったようなものだが、LM324でもかなりな音がするからビックリである。LME49740が入手できない人はLM324でも作る価値あり（ちょっとブーミーだけどね）。
むしろLM324の方が音がいいかもしれない。糞耳もここまできたか(笑)
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特徴としては、4回路入りのオペアンプを使い、片Chに初段と二段に2個使ってるのと、二段目とホイートストンブリッジの間にバッファを噛ましてること。そのバッファのトランジスタにBC337/BC327を使っていること、それとLT1010を使って正負電源を作ってるところ。LT1010のデータシートのアプリケーションインフォメーションには、"Supply Splitter"というサンプル回路が載っていて、それをまんま真似てみた。
トランジスタが舶来品になったのは、足の並びが都合良かったため。最初は2SC2120/2SA950で設計してたんだけど、足の並びが合わなくてもう2列を削減できなかったためである。。。
全体像。後ろに写ってるケース、「テイシンTB-59B薄型タイプ」に入れる予定。
穴開けがめんどい…
006P電池を使った、たった±4.5Vの電源だが、ClassAAらしくメリハリがある綺麗で、かつバッファのおかげかパワフルな音だ。iPodだと色んな楽器が鳴ると音が混ざって聞こえるのに、こいつは混ざらず分離して聞こえる。音の広がりも全然違い、iPodが頭の中心で鳴ってるのが、こいつは耳の横まで広がる感じ。
006P電池を使っているが、LME49740の定格が±17Vだから電解コンの耐圧を上げれば、ACアダプタ利用で据え置きとして作ってもいいかもしれない（LT1010の定格は±22V）。
早く箱入れせねば。
通勤時間が楽しみになりそうだ。
もし作ってみたいという奇特な方がいれば、パーツ表とパーツレイアウトを公開するので、その旨コメントくださいな。
ポチっと押していただくと、僕のランキングが上がって創作意欲が湧いてくるんです(笑)
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これは、LME49740ありきで作ったようなものだが、LM324でもかなりな音がするからビックリである。LME49740が入手できない人はLM324でも作る価値あり
むしろLM324の方が音がいいかもしれない。糞耳もここまできたか(笑)
これが回路図。色々と見慣れないパーツがあると思う。
特徴としては、4回路入りのオペアンプを使い、片Chに初段と二段に2個使ってるのと、二段目とホイートストンブリッジの間にバッファを噛ましてること。そのバッファのトランジスタにBC337/BC327を使っていること、それとLT1010を使って正負電源を作ってるところ。LT1010のデータシートのアプリケーションインフォメーションには、"Supply Splitter"というサンプル回路が載っていて、それをまんま真似てみた。
トランジスタが舶来品になったのは、足の並びが都合良かったため。最初は2SC2120/2SA950で設計してたんだけど、足の並びが合わなくてもう2列を削減できなかったためである。。。
JJの実装技術ではこれが限界一歩手前かもしれない(笑)
裏はケーブルで大変なことになっている。同一基板に入出力とボリュームとスイッチと電源が乗っかると配線が大変よねー
穴開けがめんどい…
006P電池を使った、たった±4.5Vの電源だが、ClassAAらしくメリハリがある綺麗で、かつバッファのおかげかパワフルな音だ。iPodだと色んな楽器が鳴ると音が混ざって聞こえるのに、こいつは混ざらず分離して聞こえる。音の広がりも全然違い、iPodが頭の中心で鳴ってるのが、こいつは耳の横まで広がる感じ。
006P電池を使っているが、LME49740の定格が±17Vだから電解コンの耐圧を上げれば、ACアダプタ利用で据え置きとして作ってもいいかもしれない（LT1010の定格は±22V）。
早く箱入れせねば。
通勤時間が楽しみになりそうだ。
もし作ってみたいという奇特な方がいれば、パーツ表とパーツレイアウトを公開するので、その旨コメントくださいな。
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2014年9月17日水曜日
アンプ回路はどっちがいいの？両電源＜単電源？
せっかくのオペアンプちょい足し回路を単電源で作ってしまい、その音の良さにビックリしたのですが、シミュレーションを使って両電源仕様の回路と特性を比べてみました。
評価回路を以下に示します。シミュレーターは「LTspice IV」です。
これが今回作った単電源仕様のヘッドホンアンプ回路。
10kΩの抵抗で中点バイアスを作ってます。出力には直流をカットする1000uFのコンデンサが付いてます。
比較対象の両電源仕様のヘッドホンアンプ回路。
中点のバイアスを取っ払い、出力の1000uFコンデンサも取っ払い、負電源を追加して接続しています。それ以外は全く同じです。両電源仕様は、±9Vと電源電圧が倍になって、出力コンも無くなってかなり有利かもしれません。
正入力のバイアス抵抗を24KΩに変更しています。これは、負入力の帰還抵抗とバランスさせるためです（そうしないと出力にオフセットが出てしまう）。
負入力側の抵抗値は、本来なら負帰還抵抗の24KΩと、接地抵抗12kΩの合成値なのですが、接地抵抗にコンデンサを直列に入れてるので、直流的には絶縁されている（12KΩは無いものとして考えて良い）から、24KΩ＋負荷の32Ωとなります。
それぞれの歪率をシミュレーションしてみます。
まずは単電源仕様から。
単電源仕様⇒Total Harmonic Distortion:0.000013%
両電源仕様⇒Total Harmonic Distortion:0.000108%
なんと、単電源仕様の方が歪率が１桁も良い値です！
グラフにはほとんど差は見られないんですけどね。たぶん、このくらい小さな値になると、目視できる差は無いんでしょうね。
ちなみに公平を期して、両電源仕様を±4.5Vでシミュレーションしても結果は変わらず0.000108%でした。
何の根拠も無いのですが、僕が思うにアンプに取って0Vを跨がるのは実は苦手なんじゃないのかと。0Vって無ですからね、アンプからしたら「何したらいいの？」って感じ(笑) バイアスは流してるけど、やっぱり正負の切り替わりは良い影響は無いのでは？と思います。
専門家では無いので、頓珍漢なこと言ってるかもしれませんが…
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評価回路を以下に示します。シミュレーターは「LTspice IV」です。
10kΩの抵抗で中点バイアスを作ってます。出力には直流をカットする1000uFのコンデンサが付いてます。
中点のバイアスを取っ払い、出力の1000uFコンデンサも取っ払い、負電源を追加して接続しています。それ以外は全く同じです。両電源仕様は、±9Vと電源電圧が倍になって、出力コンも無くなってかなり有利かもしれません。
正入力のバイアス抵抗を24KΩに変更しています。これは、負入力の帰還抵抗とバランスさせるためです（そうしないと出力にオフセットが出てしまう）。
負入力側の抵抗値は、本来なら負帰還抵抗の24KΩと、接地抵抗12kΩの合成値なのですが、接地抵抗にコンデンサを直列に入れてるので、直流的には絶縁されている（12KΩは無いものとして考えて良い）から、24KΩ＋負荷の32Ωとなります。
それぞれの歪率をシミュレーションしてみます。
まずは単電源仕様から。
なんと、単電源仕様の方が歪率が１桁も良い値です！
グラフにはほとんど差は見られないんですけどね。たぶん、このくらい小さな値になると、目視できる差は無いんでしょうね。
ちなみに公平を期して、両電源仕様を±4.5Vでシミュレーションしても結果は変わらず0.000108%でした。
何の根拠も無いのですが、僕が思うにアンプに取って0Vを跨がるのは実は苦手なんじゃないのかと。0Vって無ですからね、アンプからしたら「何したらいいの？」って感じ(笑) バイアスは流してるけど、やっぱり正負の切り替わりは良い影響は無いのでは？と思います。
専門家では無いので、頓珍漢なこと言ってるかもしれませんが…
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