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2014年11月28日金曜日

USB/DACバスパワーHPAへ、EMIフィルターを試してみた(★★★お勧め)

USB/DACバスパワーHPAへ、EMIフィルターを試してみたら効果が絶大だった。

ついでにオペアンプをNJM2114からNJM2115へ変更

さらに、終段Trへのバイアスの与え方を変えてみた。
NJM2114の方がオーディオ用を謳っているが、低電圧においてはNJM2115の方が良い音がする気がする。

電源電圧の違い。

  • NJM2115:±1~±7V
  • NJM2114:±3.0~±22.0V

2115の方が圧倒的に低い。おそらく、快適動作の電圧のスイートスポットが2115の方が低いため、その実力を出せるものと考えている。オペアンプって、定格に近い電圧の方が一番性能が出ると聞いたことがあるし、だいたいのオペアンプって、データシートの性能値って±15Vが条件のことが多いし。


EMIフィルターの効果は絶大で、USBバスパワーのノイズが皆無になり、音のガヤガヤした感じが無くなった。クリアだ。もしかするとフェライトビーズでも同じ効果があるのかもしれないが、あんな小さなパーツを取り付ける自信が無いw


回路図を見ると分かると思うが、一般的にオペアンプへの帰還抵抗の抵抗値は10kΩ前後が良いとされている。抵抗値による熱雑音が云々かんぬん。
しかし、CM102-A+のライン出力は、+2.5Vを中心とする波形出力であり、つまり+側にバイアスが掛かっているため、コンデンサにてカップリングする必要があるのだ。回路図の1uのコンデンサがこれに当たる。これとプラス側の入力抵抗の抵抗値でハイパスフィルタを構成している。

オペアンプは、±入力からみた入力抵抗値が同じでないと出力にオフセットが出てしまう(出ないのもあるが)。マイナス入力側の抵抗値は、100kΩと51kΩの(並列)合成抵抗でその値は約33kΩ。つまりプラス側の入力側の抵抗値と等しくなる。もし負帰還の抵抗値を10kΩなんかにしちゃうと、3.3kΩなんてちっちゃい値になってカップリングコンデンサに大きなのものを使わないと、全然低域が出ないスカスカな音になるのだ。電解コンを使わざるを得なくなる。

  • 入力抵抗値=3.3k、カップリングコン=1u:カットオフ周波数=約48Hz
  • 入力抵抗値=33k、カップリングコン=1u:カットオフ周波数=約4.8Hz

人間の可聴域って、下は20Hz、人によっては10Hzから聞こえるらしいから、48Hzでカットしてしまうと、本来出ている音が聞こえないことになる。
もし、入力抵抗値を3.3kで4.8Hzを出そうとすると、カップリングコンデンサの値は10uを使わないとダメだ。そんなフィルムコンなんて大きすぎてケースに入らないし、それにとても高価だ!

JJはここにフィルムコンを使うため、負帰還抵抗の抵抗値を大きくして、カップリングコンデンサに1uのフィルムコンを使っているのだ。
抵抗値による熱雑音?よりも、電解コンを通した方がよっぽど音が悪くなる気がする。とゆーか、抵抗値による熱雑音を感じたことがない、糞耳だから。

前作ったのとアンプ部を入れ替え

裏にゴム足を貼り付けて

快適動作中


これにて、USB/DACバスパワーHPAはFIXとする。

余談だが、USBケーブルのタイプA♂~タイプA♂が普通の家電量販店に置いて無くて愕然とした。もう秋葉原に行かないと無いかもしれないと店員が言っていた。幸い、通勤途中のビックカメラに置いてあったけど、他のタイプより明らかにバリエーションが少なくてまた愕然とした。
もし、これから作る人がいるなら、USBジャック部分はタイプBかミニタイプBかマイクロタイプBが良い。今はスマホ時代だからマイクロタイプBが一番いいかもしれない。品数が圧倒的に多い。


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2014年11月18日火曜日

NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプ、「えくぼ」バージョン

BC3X7なんて、そんな舶来のトランジスタなんて持ってないよ!って方のために、日本で一般的なECB配列のトランジスタでレイアウトしてみた。

定電流源は、ちょっとサボってCRDで済ますことに。
※一部間違を修正

トランジスタは、2SA1015/2SC1815、2SA950/2SC2120とか、150mA以上流せるお気に入りのを使ってください。もちろん足の順番はECBで。
これは本当にコスパ抜群で、作る価値あり。ちゃんと箱も作ってあげてね。

これでジャンク箱の整理ができるかもしれないしw

※この回路、実は色々と問題を抱えてることが分かり、もし作るならこちらを抵抗分圧で作ってみてください。


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NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプが完成!

入出力も実装し、基板とその周辺が完成した。

チェック&音出し中

出力オフセットは、左右ともコンマ数mAレベルで優秀。
音はとても良い。びっくりするぐらい良い。据え置き型と比べても遜色ない。
NJM2115は掘り出し物である。出力が小さいからChu-Moyなんかには全く使えないからあまり有名?じゃないけど、出力バッファを付けるだけでこんなにクリアでパワフルな音が出るとは!
NJM2115自体は秋月で1個100円、その他諸々購入しても千円でおつりがくるぐらいのコスト。

ポタアンにする場合、ケースに入れなきゃいけないから、基板切ったり削ったりがめんどうだが、それを補って余りある音がでる。
小さい割に簡単なので、作ってみてもいいかもしれない。

以下に部品表を示す。
パーツ個数購入先備考
22Ωカーボン抵抗4千石など
4.7kΩ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
10kΩ金属被膜抵抗4千石など負帰還&分圧用の抵抗。誤差1%以内のもの
ごく普通の赤色LED2秋月など高輝度タイプはVfが大きいからNG
2SK30 or 2SK2464秋月など定電流生成用FET。2mA流すものを選別すること
E-202(CRD)4千石などFETの選別が面倒ならCRDでも代用可能
BC337-252秋月など100mA以上流せるなら何でもいいが、足の並びが重要
BC327-252秋月など100mA以上流せるなら何でもいいが、足の並びが重要
NJM21151秋月などNJM2114の方がもっといいかも(未確認)
0.1uフィルムコン(小さいのがいい)2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2千石など一般品でよい
3.5mmステレオジャック2千石などケース取り付け型。マル信無線電機のMJ-074Nがお勧め
SW付き20kΩ Aカーブ2連ボリューム1若松、マルツなど
006Pスナップ1秋月、千石などケーブルがTの字に出てるやつ
ユニバーサル基板1秋月、千石など紙エポキシの方が切りやすく削りやすい
ケース1千石などタカチのプラケース「SW-75B」

基板に色んな種類のパーツが乗っかってると、後から見ても楽しい。
TrとFETって区別つかないから、CRDの方がさらに実装簡単で見た目も変化があっていいかも。


 ケースへ入れる

今回はちゃんとT字型の006Pスナップを使ったからフタへの干渉なし。
ピッタリ収まっていて気持ちがいい。


利用シーン

ボリュームのノブに、アルミ削り出しのカッコいいやつ使ってみた。
高級感がぱない。LEDが半分だけ顔を出してて控えめなやつ。。。

うん、これはビジュアルも大成功だ。音もいいし★は4つで!

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NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプの作成その2

入出力以外は実装完了!

今日はここまで。

バイアス作成用のLEDが片側無いのは、電線で引っ張り出して、電源ON時のインディケーターにするため。
出力抵抗をカーボン(許容差5%)、負帰還とその接地抵抗は金被(1%)、分圧用には精密抵抗(0.5%)と使い分けてみた。
とゆーか、同じ種類で揃わなかったのが主たる原因だけどw

パーツレイアウト
※一部間違いを修正

細かな作業だけど、部品点数が少ないから見た目ほど難しくなかった。
さぁ、明日は完成するかな?

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2014年11月16日日曜日

NJM2115にて、ポータブルヘッドホンアンプの作成

小物入れの引き出しの中から発掘した新日本無線(JRC)のNJM2115が、低電圧において意外と性能が良いことがわかったので、ポータブルヘッドホンアンプを作ってみる。いわゆる、オペアンプちょい足し回路。

LTspiceによる評価回路

NJM2115のSpiceモデルは、JRC謹製をダウンロートして使っている。
非反転入力側にバイアスを流さなくても(抵抗を介して接地しなくても)、シミュレーションでは出力にオフセットがほとんど出ない(数mVレベル)。

シミュレーション結果を以下に示す。
周波数特性

入力直結なので、低域の減衰は無し。高域は1MHzまで伸びている。


出力0.2Vpp時の歪率

「Total Harmonic Distortion: 0.000011%」はなかなかではないか。


出力2.0Vpp時の歪率

「Total Harmonic Distortion: 0.003435%」もなかなか頑張っている。


最終的な回路図
※PNPトランジスタの向きが変でした…訂正済み

めんどうなので、正負電源は抵抗分圧+コンデンサで済ましてしまおう。
ポタアンだから、色々凝ると土地を使って大変になってしまう。
しょせんポタアンだし(笑)

抵抗は一般的な値だから手持ちにあった。FETとTrも転がっていた。
FETとTrの選別から始めよう!


※この回路、実は色々と問題を抱えてることが分かり、もし作るならこちらを抵抗分圧で作ってみてください。


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