オペアンプ+1石バッファなヘッドホンアンプ改（★★★★お勧め）

お手軽に作った「オペアンプ+1石バッファなヘッドホンアンプ」が想像以上に良い音だったので、ちゃんと作ってケースへ入れることにした。オペアンプをグレードアップして、(この記事には載せてないが)電源も強化した。
出力Cのせいで、電源ON時のポップ音が「ギュイーン」と、いかにもヘッドホンに悪そうだったため、ヘッドホン出力時の遅延回路も後付けしてみた。

こんな回路。

オペアンプをグレードアップ

終段Trのエミッタ抵抗を、2Wの酸化金属皮膜抵抗を3つパラレルにして負荷分散し、発熱を減らす試みをしてある。

スカスカ簡単

部品点数も少なく、簡単である。酸化金属皮膜抵抗は、放熱のため基板から少し浮かせて取り付けてある。

出力遅延回路

左に見える基板の切れ端で作ったのが、トランジスタとリレーで組んだ出力を遅延する回路だ。これでもまだ、リレーが切り替わった時に「ポン」と音がするが、「ギュイーン」よりは音が小さく、精神衛生上にも良い。

ヘッドホン出力時の遅延回路

この定数で約1～2秒の遅延がある。1000uは少し大きすぎるかもしれない。220uでギリだったため、余裕をみて1000uにしたのだ。

土地がいっぱい余っている

単電源だし、出力バッファが1石だから部品点数が少なくて簡単だ。
ついでに出力遅延回路のレイアウト図も載せておこう。

基板の切れ端でできる簡単回路

抵抗(カーボンや酸化金属皮膜抵抗)、コンデンサは全て一般品。
前回は入力Cに(一応オーディオ用の)「MUSE ES」を使っていたが、今回は日本ケミコンの「SME」シリーズを使ってみた。
単電源だからACアダプタ(15Vで少なくとも1A以上流せること。JJは19Vのアダプタ出力をレギュレータで15Vに落としてある)で動くし、手軽に作れるが、その音は殿堂入り寸前の素晴らしい音であった。。。

ケース入りした勇姿

純A級とはなんであるかの意味が分かったような気がする。


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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

『バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ』シリーズの最終的なパーツレイアウトはこうなった。現在は、電源電圧を±18VにしてLME49720をセットしてある。

ちょっとめんどい
※120pフィルムコンが窮屈なため１穴ずらす。

初段のFET(2SK30)は、選別して特性が（なるべく）等しいもの同士を向かい合わせで熱結合して取り付けること。
終段のトランジスタは、表面を入力側から見て反対向きに取り付けて、放熱面をバイアス作成用のダイオードと熱結合すること。
終段トランジスタは、今のお気に入りのサンケン製。一応、hFEを測って値を揃えてみた。
オペアンプにちょい足しどころか、マシマシで足してるから、部品点数が多くてめんどいが、それに見合った音は出る。

発掘したミニデテント

ミニデテント(20kA)が転がってたから使ってみた。
回すとクリック感があって、高級感があってよろしい。が、軸が長すぎて切るのが超絶めんどい。金鋸で地道に切り落とした。
手前にケースとネジ止めしてある緑のケーブルはアースである。ケースがアルミだからケースへアースしてある。

冬休み最後のチャレンジにいいのではないだろうか。
※詳細（でもないが）は、前々回の記事に書いてあるから参照のこと。

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バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ、電源部

電源部に可変型レギュレータを追加して、一般的なオペアンプの電源電圧である±15V～±18Vを生成できるようにした。
LM337のデータシートに載っている"Adjustable Lab Voltage Regulator"のまんまコピーであるが（保護用のダイオードを追加してある）。

電圧可変電源

両電源回路の何にでも使えるから１つあると便利だ。
LM3x7には放熱器を取り付けること。特に、電圧を下げる場合は必要だ。下げた分の電圧は全て熱に変わるからね。
上記の場合は、トランスからは約±21V（15×√2）が出力されるため、実質的にはそこから3V引いて、～±18Vぐらいが実用範囲かな。

実装後

トランス

トランスは、東栄変成器さんのJ15022。センタータップ付きで、30V/0.2A流せるタイプだ。全体で6Wの出力だからヘッドホンアンプには十分すぎるぐらい。
一次側に取り付いてる黒い物体はスパークキラーである。入手できなければ、フィルムコンと抵抗で簡単に実装できる（回路図はそっちで描いてある）。

これのおかげで色んなバイポーラ入力オペアンプを試すことができて楽しい。


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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。

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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究極のClassAAヘッドホンアンプ。最後に。

最後に、パーツ表とレイアウト図を公開し、ホイートストンブリッジを考えたサミュエル・ハンター・クリスティさんと、それを実用化したチャールズ・ホイートストンさん（Wikipediaを参照）、さらにオーディオへの応用を考えついたテクニクスの中の人に敬意を表したい。

パーツ表。電源は別途用意すること。

パーツ	個数	購入先	備考
10Ω金属被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。誤差1%以内のもの
33Ω金属被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。誤差1%以内のもの
1kΩ金属被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。誤差1%以内のもの
3.3kΩ金属被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。誤差1%以内のもの
24kΩ金属被膜抵抗	2	千石など	負帰還の接地抵抗。誤差1%以内のもの
47kΩ金属被膜抵抗	2	千石など	負帰還抵抗。誤差1%以内のもの
2.2Ωカーボン抵抗	6	千石など	Trプッシュプルの出力抵抗と、最終出力抵抗
22Ωカーボン抵抗	4	千石など	電源用電解コンデンサ1000uFとローパスフィルタを構成
16kΩカーボン抵抗	2	千石など	入力抵抗
4.7pマイカコン	2	東京ラジオデパートなど	位相補償
0.1uフィルムコン（小さいのがいい）	4	秋月、千石など	オペアンプの高周波ノイズ取り。積層フィルムなど
1000u/16V電解コン	4	千石など	回路全体の電源用。22Ω抵抗とローパスフィルタも構成
LME49720NA	2	秋月、千石など	LM4562NAでも良い。2回路入りのお気に入りのもので
2SK246	4	秋月、千石など	2mAの定電流源として使用。可能なら選別すること
2SC2120	2	秋月など	2SA950とプッシュプルを構成。Wブリッジへのバッファ
2SA950	2	秋月など	2SC2120とプッシュプルを構成。Wブリッジへのバッファ
1N4148	4	秋月など	プッシュプル回路のバイアス生成用
10kΩ Aカーブ2連ボリューム	1	若松、マルツなど	抵抗値が入力抵抗以上のものは使わないこと
ユニバーサル基板	1	秋月など	秋月のユニバーサル基板Bタイプなど

パーツレイアウト図。ユニバーサル基板は、秋月Bタイプを想定。それより大きければ何でも良い。

あらためてClassAAの素晴らしさを知った週末であった。

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究極のClassAAヘッドホンアンプ。設計＆実装編（★★★★★お勧め）

最終的な回路図。

※回路図に色々間違いがありました。ごめんなさい。差し替えました。
※電源部分を間違っていたので修正。

シミュレーションでの評価回路。

※シミュレーションは似通った適当なパーツを使用。

周波数特性。

300kHz近くまでフラット。その後の減衰もなだらか。

歪率。

2Vpp出力時。

Total Harmonic Distortion: 0.000022%

6Vpp出力時。

Total Harmonic Distortion: 0.000064%

この時のバッファ出力抵抗（2.2Ωの両端電圧）の波形は、

B級に近いAB級。したがって、ここでは歪みが発生しているはず。
それでも上記の歪率である。

6Vpp時のオペアンプの負荷状況。

緑線が出力電圧（左縦軸が目盛）。上が+3V、下は-3Vまでスイングしている(6Vpp)。負荷抵抗は、2.2Ω＋32Ω（ヘッドホンを想定）。
青線は初段のオペアンプ出力電流（右縦軸が目盛）。±100uAしか流れていないことが分かる。負荷が少ない分、歪みの除去に専念できているはず。
緑線は二段目段のオペアンプ出力電流（右縦軸が目盛）。上が+400uA、下が-600uAしか流れていない。電流増幅よりバランサーの役割の方が大きいことが分かる。

実装。

オペアンプ周辺と、1ch分のバッファまで実装。

全パーツの実装完了。

ケースへ組み込み。オフセットは左右とも数mV以内（全く問題無い値だったため数値は忘れた）。
百均で買ったヘッドホン（吸音材でぐるぐる巻き）をダミーロードとして、ボリュームMAXにしてもオペアンプ・トランジスタ共に全く熱くならない。ぬるま湯ぐらい。

実際の音を聴いてみた。
LME49720NAが支配的な音である。
と言うか、LME49720NAの能力・性格を全て出し切っている音だ。
言葉で表現すると。そうだな、

鳥肌が立った。

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オペアンプにちょい足しヘッドホンアンプなぜか単電源その２（★★★★お勧め）

少し回路を見直してみた。

終段Trのバイアスを作ってるダイオード、最初は真ん中に謎なSBDを挟んでたのですが、さすがSBDだけあってVfが低い！終段Trはうんともすんとも熱くならず、涼しい顔をしてました。
なので、SBDに換えてUF2010（メタルのバンド名みたい）を挟みました。
UF2010はごく普通の整流用ダイオードですが、Vfが低いのが特徴なんですよね。もちろんSBDに比べると高いのですが。
その効果は、終段Trが頑張って働いてるのが分かるくらいに熱くなるようになりました。終段Trは熱くなってナンボと思ってるので(笑)
もちろん、指で触れるぐらいの熱さなので、熱結合の結果としてどこかで拮抗してバランスしてるんでしょう。

あと、回路図のコメントを追加してますが、定電流源の2SK246は可能ならば約2mA流せるものを選別してください。

せっかくのオペアンプを単電源で使うという、ネタというか企画モノのつもりで作ったのですが、音の良さにビックリしています。
外部電源の12Vはもちろん、006P型のニッケル水素電池でもめっちゃいい音します。本当に9V（電池）で鳴ってるの！？って感じます。

作ってみようかなぁ…という、奇特な方もいるかもしれないので、後ほどパーツレイアウト図と部品表をアップします。


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オペアンプにちょい足しヘッドホンアンプなぜか単電源（★★★お勧め）

部屋のあちこちに転がってるNJM4580で流行のちょい足しアンプを作ってみよう。オペアンプにバッファ付けただけじゃ面白くないので、なぜか単電源縛りでやってみる(笑)

回路図。最終段は、自分の中でマイブームなサンケンのトランジスタ
※メイン回路にアースが無かった(笑)ので追加しました

両電源なオペアンプは単電源でも使えると習ったことがある。ただし、入力に適切なバイアスは必要。
この回路の肝は、10k抵抗で電源を半分に分圧し、入力のバイアスにしているところである。また、オペアンプの±入力がコンデンサで直流カットされてるので、入力インピーダンスを高くできる（入力抵抗が100k）ところ。

シミュレーションしてみよう。

周波数特性が、めっちゃ綺麗で素直。でも高域が伸びすぎで、耳に刺さるかもしれないから、2p程度の位相補償を入れてみた。

高域が下がって、と言っても1MHzまではほとんどフラットなので無問題。

歪率もシミュレーション。。。さすがオペアンプ、

Total Harmonic Distortion: 0.000081%

※シミュレーションは全て電源電圧は9V、出力は2Vppの条件です。

こーゆー電気的な特性はオペアンプは凄いですね。。。
で、作ってみました。

オペアンプ使うと回路がシンプル。まだ空き地がいっぱいある。

最初、NJM4580で聴いてたのですが、まぁ、イイ感じーぐらいだったのが…

LME49720に変えたらちびりそうになりました。えらいこっちゃ！
いや、まじで、これはお勧め。両電源とか考えなくていいから、その辺に転がってる12VのACアダプタでおｋ！
トランスから整流して安定化した12Vを入れてあげたらぶったまげました。
入出力にコンデンサがあるからダメじゃん…と思ってる人、騙されたと思って試してみてください。
この回路、オペアンプの性格をもんのすごく出してくれます。
ひさびさのヒットかも！


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