2014年10月25日土曜日

ClassAAヘッドホンアンプの作例

t.i様のClassAAヘッドホンアンプ作例を紹介します。
アルトイズ缶に素敵に収まってます。

黒いボリュームつまみと良くマッチしております。

なんだかあつらえたのごとく素敵に綺麗に収まってますね。
実装技術の高さをうかがえます。

LEDやスイッチの実装なんて素敵。LEDは、たぶん意図的に缶の穴から離して配置しているように感じます。

JJも、泣きながらアルトイズのミントを完食して、空き缶を持ってますが、最近歳のせいか小さな回路の作成が億劫になっております。
この作例をモチベーションとし、ポタアン作成を検討してみます。。。検討だけしてt.i様が作ることを期待してたりして。

t.i様、初段のオペアンプの型番が読めないので教えてくださいね(笑)

他の方も作例があればぜひ紹介してください。
コメントいただければ、一時的にメアドを公開しますー


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2014年10月22日水曜日

振り返り「ヘッドホンアンプ編」その2

トップの序列が変わってしまった。

①究極のClassAAヘッドホンアンプ。設計&実装編
あんな簡単な回路で②を抜いてしまった。ClassAA恐るべし。
フルディスクリートじゃないから悔しい。でも、①>②じゃなくて、①≧②なんだからね!

②低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2
シミュレーション上で、はるかに超える特性を持った①に負けた。
でも、こいつは生々しい音がするのだ。情感たっぷり。

以下の序列は同じ。


当分ヘッドホンアンプはこの2つのローテーションで生きていけそう。
何か新しい回路や閃きがあったら、またその時考えてみよう。

大昔の回路とか今見ると参考になったりするんですよね。シンプルなんだけど奥が深かったり。
アンプって、あっち立たすとこっち立たずみたいなとこがあるんですが、そいうとこを清々しさを感じるぐらい割り切ったり。
色々と勉強になったりします。

次は「究極のClassAAパワーアンプ(仮称)」なんかを作って、その後は久々にポタアンでも行こうかな。
まだ目が見えるうちに(笑) だって、ポタアンって細かい作業なんだもん。
ClassAAって、もの凄く効率が良いんじゃないかと感じていて、ポタアンに合うんじゃないかと思ってます。


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【訂正記事 完結】ClassAA再び。パワーアンプ編(★★★★お勧め)

前回の投稿より、

R1~R4全ての抵抗の誤差が5%の場合、

R1*R3=R2*R4

が成り立つためには、R3が約±2Ωの調整が必要なことがわかった。
しかし、10Ωを中心として±2Ωとすると、12Ωの可変抵抗器(それも多回転)が必要となる。しかし、そんな都合の良いものは存在しない(あるかもしれないがたぶん高価)。

ここでR3の理想的な回路を考えてみる。実はR3は10Ωを中心として±2Ωが可変であればいいのである。したがって、
これがR3の理想的な回路だと思う。この合成抵抗の抵抗値の範囲は、
8.2Ω~11.79Ωであるので、前回の投稿のR3の最適値範囲を完全にカバーしている。それに加え、10Ω可変抵抗器での調整幅が2Ωになり、超精密な調整が可能となる。

が、しかし!

既に回路を実装済み、かつ、Wブリッジ部分は混み合っており、今さら抵抗1本と多回転可変抵抗器を実装する場所が無い。。。

そこで、次のように妥協した。
つまり、R1の抵抗値を少し大きくして、R3を10ΩのVRとするのである。
結局は、R1*VR3=R2*R4さえ成り立てばいいのである。ホイートストンブリッジのテクニクスが考えた黄金比は崩れるが、JJには黄金比の論理的理由が分からないからいいのだ。

この変更により、VR3は、

最悪ケース1最悪ケース2
最大値最小値
R2(33Ω)34.6531.35
R4(0.1Ω)0.1050.095
R2*R43.638252.97825
最小値最大値
R1(0.39Ω)0.37050.4095
VR3(10Ω)の最適値9.8198380577.272893773

となるので、完全に調整範囲内に入る。

ということで、修正後の回路図。
Wブリッジ部分のみ修正。

パーツレイアウト図は、、、
Wブリッジ部分が重なってるやん!
※NJM7915部分も重なってるが、この重なってるコンデンサってタンタルコンだから実際はずっと小さいんですよ。


いや、既に実装済みだもんで、分かってますよ、無理矢理ですよ。
ここはJJの実装技術を屈指してと。

先ずはポテンショメータ(多回転可変抵抗器)の下準備。真ん中の端子は予めどちらか一方の端子と接続しておく。

Wブリッジの実装部分はこんな感じ(笑)
この投稿は、既に実装した人向けに書いてある(あまりにも申し訳ないので…)から、新規に実装する人はちゃんとレイアウトを引き直してね。

Wブリッジの調整方法であるが、一端ブリッジに繋がっている全ての線(パターン)をカットして、
この状態でポテンショメーターを回し、電圧がゼロになるように調整する。
その後は、一端カットしたパターンを再度繋げて終わりである。

出来上がったアンプの全貌。
回路正面見えるアングル。

回路背面が見えるアングル。

ホムセンのL字金具が良い仕事をしている。
見ての通り、オペアンプとパワーオペアンプ以外は全て一般品である。
抵抗はカーボンに酸金、電源用の電解コンは一番安い一般品。
この中で一番高価なのは、やっぱり大きさに比例してトランスだ。でも、やっぱりトロなんとか、なんとかコアと違っていたって普通のトランス。
あっ!ボリュームにちょっといいの使ってた(笑)

今回の修正の結果としては、

この修正前は初段のオペアンプがギリ触れるぐらいアッチッチだったのが、ほんのり温かい程度までに下がった!

良かった、大成功。やっぱりいい加減に作っちゃダメよね。反省。。。

相変わらずClassAAの音は素晴らしい。終段オペアンプの出力が最大2Aなため、パワーアンプとしては小出力であるが、全くそれを感じさせない。
究極のClassAAヘッドホンアンプ編でも使ったが、マジ鳥肌。

このアンプはLM675TをClassAAで試すための、少々企画モノと考えている。
そして、まだこのアンプには改善点があるのだ。
それは、究極のClassAAヘッドホンアンプ編と同じロジックにすること。

つまり、今はオペアンプの1回路をボルテージフォロアで眠ってもらっているが、こいつをバランサーとして、終段(というか、Wブリッジの前)に大きな電流を流せるトランジスタなりFETでバッファを付けることである。

現在、お気に入りのサンケン製トランジスタで構想中。。。
おそらく、究極のClassAAパワーアンプとなり、お勧め★が1つ増えるはず!


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2014年10月20日月曜日

【訂正記事その1】ClassAA再び。パワーアンプ編

今回のパワーアンプ、ホイートストンブリッジが崩れると初段のオペアンプが過負荷になる可能性が分かった。ここに訂正する。
もし実装前なら中止、実装後ならごめんなさい。。。

下図に今回のホイートストンブリッジを示す。
ホイートストンブリッジの前提は、

R1*R3=R2*R4

である。これが崩れると、ホイートストンブリッジの性質を失ってしまう。
この性質というのは、A-B間の電圧がゼロになることである。

ここで、全ての抵抗が誤差5%だとすると、次の2つの最悪ケースが考えられる。

最悪ケース1最悪ケース2
最大値最小値
R2(33Ω)34.6531.35
R4(0.1Ω)0.1050.095
R2*R43.638252.97825
最小値最大値
R1(0.33Ω)0.31350.3465
R3(10Ω)の最適値11.605263168.595238095

最悪ケース1は、R2とR4が最大値、R1が最小値のケースである。この場合のR3の最適値は、約11.6Ω。
最悪ケース2は、R2とR4が最小値、R1が最大値のケースである。この場合のR3の最適値は、約8.6Ω。

したがって、R3は±約2.0Ωの幅を持たせないといけない。つまりR3を可変抵抗器として、ホイートストンブリッジが成立するようにR3を調整する必要がある。

ヘッドホンアンプ程度なら誤差1%の金属被膜抵抗も使えるし、たとえ1%の誤差範囲で最悪ケースになっても、そこまで問題にならない。少々オペアンプが頑張れば良い。

ただし、パワーアンプになると扱う電力が大きいため、最悪の場合はオペアンプが昇天する可能性がある(たぶん)。そもそもホイートストンブリッジが成り立ってないなら、そのご利益にも預かれないし。

回路の見直しと、調整方法の検討をして、出直してきます。。。


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2014年10月19日日曜日

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
LME49720NA2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
2SK2464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
2SC21202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
2SA9502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
1N41484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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