RAMM用ダミーロードの作成

負荷付きでもヘッドホンアンプの測定が簡単にできるように、ダミーロードを作ってみた。

こんなやつ。

足が長過ぎた

負荷として33Ωの抵抗を左右１個づつ取り付けた。

配線

見ての通りの配線だ。
アンプから見ると、出力は33Ω抵抗を通ってGNDへ戻り、USB入力側から見ると33Ω抵抗が並列に繋がってることになる。

早速、FET入力化したバイポーラOPAMPヘッドホンで試してみた。

一番左はUSBオーディオIF（この性能を超えることはない…） 

はっきり変化が現れるのはやっぱりクロストークだった。
10dBも悪化している。出力先のインピーダンスが下がった分、流れる電流が増えて左右で漏れ合ってるのだろうか。ヘッドホンだから共通グランドだし。

クロストークのグラフ

不思議なことに、高域では負荷ありの方が値が良い。
なぜなのかさっぱり理由が分からない。
高域の方が指向性が高いから、耳で聞く分にはあまり左右の相互干渉は感じないかもしれない。

というか、もっと正確に測れる性能が良いUSBオーディオIFが欲しくなった。
万単位するけど。。。


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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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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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バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ変換（その２）

（その１）からの続き。
（その１）では、バイポーラ入力オペアンプの扱い難さを書いたが、その解決策として、バイポーラ入力オペアンプの前段に、FET入力回路を付け足してあげることを閃いた。こんな回路。

色んな仲間が加わった！

見れば分かる通り、入力抵抗が220kΩとモリモリ大きい。直列に入っている4.7kΩはFETを使った差動入力の定石みたいなものなので気にしない。
この回路の周波数特性を見てみると、

とても素敵な形

低域はほぼフラットと言って良いだろう。高域も自然な感じで落ちている。
ちなみに出力オフセットは、

マイクロのオーダー！

約213uV！ほぼ無と言っていいだろう。
FETが2SK30なためgmが小さいのと、オペアンプを同相入力で使っているため、歪率はそんなに良くないが、2Vpp出力時で、

Total Harmonic Distortion: 0.000048%

の歪率であった。小数点以下にゼロが４つ並ぶとは、なかなかではないか。

実機で試すしかあるまい。


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バイポーラ入力オペアンプをFET入力へ変換（その１）

オーディオ用のバイポーラオペアンプが安価で出回ってるが、その入力部分がバイポーラな（トランジスタで構成されている）ため、いつも回路設計が悩ましい。例えば、ごく一般的なChu-Moyタイプのヘッドホンアンプを例にすると。

みんな大好きなChu-Moyアンプ

バイポーラ入力オペアンプ特性より、R1=R2//R3でないと出力のオフセット電圧を最小にできない。
※「//」とは並列の合成抵抗（の演算子）を表す。

ここに入力Cを加えてみる。

C1が仲間に加わった！

ここで問題になるのは、C1とR1がハイパスフィルタを構成していることである。
一般的にR2は熱雑音の関係で10kΩ以内が良いとされている。倍率約3倍のアンプとすると、R2=10kΩ、R3=5.1kΩ、R1=3.3kΩとなる。
このC1に品質の良い、実用的な大きさのフィルムコンデンサを入れたいところであるが、C1=2.2uFとするとそのカットオフ周波数は、

約22Hz

なのだ。人間は20Hzからの音を聞き取れるらしいから、これでは聞こえてるはずの音が聞こえないことになってしまう。22Hzなんて大したことないと思うかもしれないが、カットオフ周波数は上限から3dB下がったとこの値だから、周波数特性のグラフで見ると、

このざま

多少の出力オフセットは目をつむって、R1を10kΩとかにしてるのをよく見かけるが、そうするとカットオフ周波数は約6Hzになる。グラフでみると、

R1=10kΩ

多少改善された。
しかし、本当は低域の減衰は避けたいものである（バランスも大事だが）。
そこで、R1を一気に100kΩまで上げてみると、

R1=100kΩ

おーっ！低域がほぼフラット！しかし、この時の出力オフセットは、

約-54mV！

これヘッドホン挿したら、ブチッ！とかボゴッ！とかポップ音が聞こえるし、ヘッドホンにも悪い影響を与えてしまう。出力オフセット電圧は、一般的に±10mV以内が望ましいと言われている。

そこでJJは考えた。

外付けでFET入力にしてあげればいいんじゃね？

（その２）へ続く。


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