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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【定数変更あり】Tr差動入力、終段ダーリントントランジスタの10W級パワーアンプ（その後）

聴き込んでいるうちに、高域に不満が出てきた。とても綺麗な高域なんだけど、なんかこう伸びが無いというか。。。
実は設計時に位相補償をどのくらいするか悩んだのであった。
以下、シミュレーションでの検討結果。

位相補償のスチコンが220pの場合：

200KHzまで高域は伸びている。人間の可聴域は、20Hz～20KHzとのことで、200KHzまで伸びていれば十分過ぎるぐらいだ。

位相補償のスチコンが120pの場合：

高域が700KHzまで伸びる。
でも、この赤丸のピークが気になって、安全を見て220pとしたのだ。

120pと220pの間の容量のスチコンがあればいいのだが、あいにく在庫が無い。高域にモヤモヤしてるより試しに120pにしてしまえ！とやってみた。

結果は、低域と中域はそのままに、そして高域の綺麗さもそのままに伸びというか明るさが加わった。
心配していた耳への刺さり、女性ボーカルの「さしすせそ」も問題無い。
終段Trも変な発熱は無しで、発振もしてないようだ。
うん、120pが正解のようだ。

理論的に聞こえないはずの領域の音が実際に影響してるとか、この辺がアナログの面白さなのかもしれない。

修正版の回路図を上げておく。

黄色いマーカー部分が変更点。


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Tr差動入力、終段ダーリントントランジスタの10W級パワーアンプ完成（★★★★★お勧め）

※こちらに改善版の記事を投稿してます。

ケースへインストールして最終調整。
いざ、スイッチＯＮ！

『火花がバチッ！』

破裂したタンタルコンという、ある意味とても貴重な写真。

嗚呼、タンタルコンデンサの極性を逆に付けてた。。。
どうやらショートモードで壊れなかったようで、ヒューズは飛ばず、周りのパーツも無事で良かった。-15V側レギュレータのCinだったのもあり、被害は最小限だった。実は、タンタルコンの極性、全部逆でした(笑)
やっぱり、ビール飲みながら作ったのがいけなかった。反省。

今回の失敗。

• タンタルコンの極性が全て逆だった（タンタルコンの破裂で気付く）
• 定電流Trの付け方を全く間違っていた（オフセットが8V出てて気付く）

全部直して調整し直し。

今回アイドルは60mA流そうと思っていたが、そうすると26.4mVという中途半端な電圧になるため、切りのいいところで30mVに合わせた。
とゆーことで出力抵抗が0.22×2の0.44Ωだから、アイドルは約68mAとなる。

何か色々あったけど、全てが報われる音が出た。
迫力の低域、安定な中域、刺さらない綺麗な高域。
しばらく浸っていよう。


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Tr差動入力、終段ダーリントントランジスタの10W級パワーアンプ製作（★★★★★お勧め）

※こちらに改善版の記事を投稿してます。

設計から実装まで、どのような過程で作って行くのか書いてみる。

①まずは設計。トラ本とか過去の作品を参考に大まかな回路を決め、シミュレーションで詰めていく。
ここでは、Linear Technology社のLTspice IVを使ってシミュレーションを行いながら各種の定数を決めていく。ライブラリは自社パーツが主だけど、ネットにSpice Modelと呼ばれる他社パーツの定義ファイルが転がってたりするから、東芝製のトランジスタなんかはそれを使う。

LTspiceでのシミュレーション風景。

ここで自分の中の仕様に合うように、主要なポイントの電圧・電流をチェックして、周波数特性、オフセットの調整可能性、歪率なんかをシミュレーションして各種定数を決めていく。ライブラリに無いパーツは、ネットから拾ったり、似たような仕様のLinear Technology社のパーツを代用して使う。

この工程で、作るアンプの性能や味付けが決まるから、一番重要な工程かもしれない。


②清書する。水魚堂さんのBSch3Vという素晴らしい回路図CADを使って見栄えが良い回路図として清書する。これは、このブログへの公開用と、自分のノウハウの備蓄のためである。

本当に素晴らしいSWである。とても使いやすいし、出来映えがとても美しい。水魚堂さんに感謝。

③仕様がFIXしたら、次はEAGLEという、CadSoft社の回路レイアウトSWを使って、パーツレイアウトを検討する。

こんな具合に普通に回路を引いていき全体が完成したら、次は同SWのレイアウトモードでの作業となる。

※レイアウト図にもんのすごい間違いがあったので差し替え
この工程はパズルみたいでとても好きな作業だ。一番こだわるのはシンメトリーかもしれない。あとは、なるべく配線しやすいようにとか。
この工程には、なるべく現物があった方がよい。だいたいの目安でパーツ選んで置いちゃうと、後で近くのパーツに干渉してそこに置けなかったり（したことがこれまで何回あったことか）するのだ。
ちなみに上図は、サンハヤトのICB-288を前提としている。
最終段Trを取り付ける側はヤスリでランド穴ギリギリまで削ること。そうしないと、Trの背面をケースに取り付ける時浮いてしまう。


④話が前後するが、なるべく①か②の後にパーツをそろえた方が良い。③にも書いているが、どうしても混み入った部分は、現物合わせをしたくなるのだ。
で、ここではパーツの調達とその整理である。差動入力の場合、TrでもFETでも特性を合わせる必要がある。そして、作業中に抵抗のカラーコード読んでると効率が悪いので、ここで整理しておく。

トランジスタのペア取り。
何十個かのトランジスタをテスターのhFE測定モードで測って、両面テープが貼ってある大きな紙へ値と一緒に貼り付けていく。
ある程度、値がそろったのが出てきたら選別して、別の小さなメモ用紙に同じく整理して両面テープで貼り付ける。地味だが心落ち着く作業である。

抵抗は、抵抗値毎にまとめて別のメモ用紙に貼り付ける。
この作業をしてるかしてないかで、その後の実装の効率がえらく変わるのだ。


⑤ここまできて初めて実装を始める。
先ずは実装前の腹ごしらえ。やっぱり餃子は自家製に限る。餃子は、ビールに合う食べ物No.1である。『餃子』の由来は「食べて交合えば子ができる」というぐらいにスタミナ食なのである。皮が炭水化物、具に肉と野菜が入ってるから完全食品と言える。
実装前なので、ビールは控えめに。。。

半分食べ終わったところで撮影。次は皮も自分で作ろう。

作業机の液晶ディスプレイに、印刷したレイアウト図を貼り付けて実装開始！

先ず最初に太めのスズメッキ線でアースラインを実装して、後でやると面倒なジャンパ線も実装。ついでに入出力も実装しておく。入出力端子に直接繋げるパーツも、これもついでに実装しておく。

※以下、定電流用トランジスタのレイアウトが間違ってます！上のレイアウト図は訂正済みです。

恥ずかしい。。。なんであんな変な間違いしたんだろう(汗)

差動入力と定電流回路、±15Vのレギュレーターまで実装。ふぅ。。。

 ２段目と終段Trのバイアス部分を実装。

おっと、位相補償用のスチロールコンデンサを忘れていた。中央の銀色のやつ。220p也。

終段Trへ電力を供給するコンデンサの実装まで完了。
そそり建つ黒い電源用コンデンサに萌える。

最後にご本尊（ダーリントントランジスタ）を実装。既に穴開け済みの放熱兼用ケースと穴位置があうように、ユニバーサル基板のジャンクを使って固定後に実装。

全パーツの実装完了！

ステレオ分完成！
尻尾みたいに出てる線はアース線。２本をケースへ共締めする。

これからアルミケースへインストールして調整が待っている！

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これから作る次回作の準備

※こちらに改善版の記事を投稿してます。

シミュレーションがFIXし、部品も一部を除きそろった。
ボチボチ取りかかろう。

とても普通なTr差動入力＆終段をダーリントントランジスタ（サンケン）な10W級のパワーアンプ。普通が良い、普通が。
三端子レギュレータのNJM7815とNJM7915で、CinとCoutの容量が違うのはデータシート通りに従った結果である。シンメトリーにならないが、ここはデータシートに従うことにする。そして、オリジナル？のLM7915のデータシートがタンタルコンデンサをやたらと推奨してるので、その通りにしてみる。

Trの選別完了。今回はお気に入りの2SC2240/2SA970のペアで全てそろえる。
hFE測定機能付きのテスターで１つ１つ地味に測定して数字が合うのを選別する。心安まる一時であった。

作業中にカラーコード読むなんて苦行なので、抵抗も予め整理しておく。
ここで11kΩの抵抗を買い忘れていることに気がついた(涙)
ジャンクにも無いし、明日千石へ行くか。。。カーボン抵抗２本（10円）だけ買うのも気が引けるが。

Tr選別時もそうだけど、こういう時に百均の両面テープが大活躍する。
明日の夜は飲み会。酒酔いレベルにより、着手が遅れる悪寒。。。


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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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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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サンケンのトランジスタ製作編（★★★お勧め）

1個70円で売ってるサンケンのトランジスタ2SC4382/2SA1668を最終段として、ヘッドホンアンプを作ってみた。

予告の通り、FET差動入力＋カスコード・ブートストラップ＋最終段をサンケンTrでプッシュプル。
ブートストラップ部分は赤色LED２つで実装。0.1mA流すとちょうど3Vくらい電圧が発生する。
定電流は緑色LEDを使っているが、これは気分的な問題である。
どちらも最近の高輝度タイプはVfが高すぎるから使ってはいけない。

パーツレイアウト図。一部にワイヤリングが入ってしまったのが悔やまれる。。。

差動入力のFETとカスコードの2SC2240は熱結合してみた。そのせいで、トランジスタのフェイスを合わせる必要があり、レイアウトの自由度が減ってしまう。結合も超めんどい。

調整中。。。

ファーストインプレッションは良い。その時は最終段に約4mAしか流して無かった。

現在、50mAを流しながら調整中。歪みが減るはずである。

もしかすると、こいつを超えるポテンシャルを持っているかもしれない！

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サンケンのトランジスタ

1個70円で売ってるサンケンのトランジスタ2SC4382/2SA1668のデータシートに、「オーディオ出力ドライバ」と書いてある（以下データシートの抜粋）。

Icが2Aなので、ヘッドホンアンプの出力段にちょうど良いのではないだろうか。

最近、サンケンファンである。作らざるを得ない！

回路図を考えて、作ってみよう。前回は差動入力にカレントミラーを組み合わせたから、今度はカスコードブートストラップを使ってみるか。高域の安定度が増すらしい。

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新ディスクリート10Wパワーアンプ（その２）（★★★お勧め）

前回の記事で設計したアンプを作ってみた。

パーツレイアウト。あっ！2SA1015は2SA970、2SC1815は2SC2240に読み替えてください…レイアウト図を使い回したせいだ。同じECBだからいいかぁ…と(笑)
サンケンのMN15N/MP15Pは、温度補償のダイオードが内蔵されてるから割と作るのが楽である。
MN15N/MP15Pは、リードピッチが変則的であるが、なんとかユニバーサル基板にも刺さる。あと、この間隔で取り付けないと、トランジスタ付属の絶縁用の雲母版が使えなくなるので注意。

 入力の2SK170とカレントミラーの2SA970は銅箔テープで熱結合してみた。

調整中。。。
先ずは出力段のバイアス調整と、その後に出力オフセットの調整を。
３０分ほど放置して発熱が安定したとこで、再度同じ調整をする。

最終的に最終段のアイドルは150mAとした。放熱器としてケースに固定しているが、トランジスタ近辺をギリギリ触っていられる程度。熱暴走の心配はなさそうである。

その音はとても良いものである。プラシーボ効果無し、掛け値無しに。

最終段のトランジスタ(サンケン)以外のパーツは全て一般品である。

オーディオグレードなんて必要ないんや！

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