【更新あり】NJM386(LM386)を使ったノイズレスなヘッドホンアンプ(★★★お勧め)

NJM386(LM386)は小出力なパワーアンプICであるが、ヘッドホンアンプに使えないか試してみた。Google先生へ聞いてみると、XX386でヘッドホンアンプを作ってもノイズがあってイマイチとの記事が多数。
ICだと作るのが楽なので、なんとかノイズレスなものが作れないかと考えてみた。

回路図

※出力抵抗を15Ωから4.7Ωへ変更。
出力抵抗をどこまで下げてノイズレスか試したところ、4.7Ωでも大丈夫なことが分かった。15Ωより明らかに音質は向上した。出力インピーダンスは低い方が良い。試しに出力抵抗レスにすると、やっぱりサーノイズが発生する。

LM380非革命アンプを応用してみた。負帰還量を増やして、出力に直列で15Ωの抵抗を入れてみる。XX386は電源に左右されやすいようなので、電源用コンデンサを大きめに、抵抗は金属被膜を使ってみた。電源にある0.1uは積セラ、その他の極性が無いコンデンサはフィルムコンである。10uはタンタルコンデンサを推奨する。

パーツレイアウト

簡単である。もし作る場合は、必ず現物合わせしてレイアウトすること。
特に0.1uフィルムコンは様々なサイズがあるから要注意。今回は積層フィルムを使ってある(Zobelフィルタは普通のポリエステルなフィルムコン)。

バラックで試聴中

その音はノイズ皆無。
繊細さには欠けるが、ダイナミックで押し出しが強い音である。小出力とは言ってもさすがパワーアンプだ。
このノイズが無いのが、電池駆動のせいなのか、ヘッドホンとの相性なのかは分からないが、少なくともJJの環境ではノイズレスだ。

なんだかスピーカーで聴いてるような感じなのが面白い。
部品点数も少なく、簡単ローコストなので、暇つぶしに作ってみても良いと思う。


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NJM386で両電源を生成し、汎用トランジスタを使ったローコストなヘッドホンアンプ

2SC1815/2SA1015と2SC2120/2SA950は、秋月で束で売られている汎用トランジスタである。その単価は8円～10円。カーボン抵抗なんて、秋月単価は1円である。これらのなるべく汎用品を使い、本格的なヘッドホンアンプを作ってみたい。

本格的なTr差動入力アンプ

12VのACアダプターを電源として利用し、NJM386で両電源を生成するのが特徴的だろう。アンプ部は、トランジスタの教科書に載ってそうなぐらいオーソドックスなものだが、トランジスタ差動入力＋出力段がインバーテッドダーリントン接続トランジスタと本格的なものだ。

パーツレイアウト

南側に空き地があるから、色々と改造の余地がある。
頑張れば電源部を一緒にできそうだが、モジュール化しておいた方が使い回しができるため後々便利だ。
パーツレイアウトは、自分が利用するパーツで必ず現物合わせをすること。コンデンサ1つにしても、同じ容量・耐圧でも種類によってサイズはまちまちだし。

実装後

定電流源のリファレンスにLEDを使うと、音楽聴きながら眺めていても癒やされる(笑)　が、外来ノイズを拾うかもしれないからフタはした方が良い。

どのくらいのコストになるのか、真面目に(笑)計算してみた。

アンプ部（2ch分）
パーツ	個数	単価	価格	購入先	備考
2SC1815(GR)	4	10	40	秋月	Hfe:300以上が望ましい
2SC1015(GR)	2	10	20	秋月	Hfe:300以上が望ましい
2SC1815(Y)	6	8	48	秋月	Hfe:100～200。適当
2SC1015(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
2SC2120(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
2SA950(Y)	2	10	20	秋月	Hfe:100～200。適当
1N4148	4	2	8	秋月
赤色LED 3mm	2	5	10	秋月	Vf:1.85V(5mA)前後が望ましい
0.1u積セラ	4	10	40	秋月
100Ω多回転半固定ボリューム	2	80	160	秋月
1/4Wカーボン抵抗	24	1	24	秋月	出力抵抗を10Ωx2個を並列とした場合
10k Aカーブ 2連ボリューム	1	145	145	マルツ
3.3pマイカ	2	200	400	ラジオデパート
100pポリプロピレンフィルム	2	16	32	千石
100u/6.3Vニッケミ無極性電解	4	4	16	千石
4700u/10V東信UTES電解	4	74	296	千石
		小計	1299
電源部
パーツ	個数	単価	価格	購入先	備考
NJM386BD	1	50	50	秋月	LM386でも可
1/4Wカーボン抵抗	1	1	1	秋月
赤色LED 3mm	1	5	5	秋月	色は好みで。高輝度の青がクール
1MΩ多回転半固定ボリューム	1	80	80	秋月
100u/16V OS-CON	2	50	100	秋月
		小計	236
		合計	1535

回路図にあるものだけでこれぐらい。マイカコンだけはどうしても高価になってしまう。ここに積セラは禁じ手だからしょうがない。実際には基板や線材やターミナル、ジャック類、ACアダプター、ネジやスペーサー類、アルミケースやボリュームつまみ等が必要。
また、束で売られてるものがあるため、この表の単価で買える訳でもない。
（100u無極性の電解コンは、オーディオ用と騙されてメタリックグリーンのヤツを使ってはダメだ。無用な味付けしてあり、音が曇ってしまう）

しかし、アンプ部以外は使い回しができるし、余ったパーツでもう1つ、改善点を見いだしてもう2つ、3つ…と作りたくなるから、初期投資としては高くはない。
例えば、定電流源のリファレンスをLEDじゃなく、ツェナー＋コンデンサにしてより正確で安定的な定電圧にしてみたり、出力段をダーリントンの2～3パラへしてみたり、電源部のコンデンサを汎用大容量電解コン＋積セラへ変えてみたり（この回路ではOS-CONだけで済ませてる）。

その音は、2SC1815/2SA1015らしい野太い元気な音である。一晩エージングすると音が変化し、野太さが減り、繊細さが増していた。
前稿のヘッドホンアンプと比べると劣るものの、コスパはとても良いと思う。
材料は安いが、労力はプライスレスである。

初心者の人でも、今後のベースとなるプラットホームができるから作って損はないのではないだろうか。
1つプラットホームができると、後はアンプ基板だけ作って取っ替え引っ替えできるから、きっとアンプ作りの蟻地獄にハマってしまうであろう。

追伸）
このローコスヘッドホンアンプ、前稿の物量ヘッドホンアンプより電気的な特性は優れている。聴覚上は物量ヘッドホンアンプの方が遙かに良いのにも関わらずだ。実はなかなか侮れないローコスヘッドホンアンプなのだ。


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NJM386(LM386)を使った±6V高出力レイルスプリッタ回路

+12VのACアダプタを±6Vに分ける超絶簡単なレイルスプリッタ回路。

たったこれだけ

スカスカ

1MegΩの多回転半固定抵抗器で調節する。
NJM386で700mWの電力が取り出せる。ヘッドホンアンプには十分だ。

オペアンプのボルテージフォロアやら、トランジスタのカレントミラーやら組まなくて良い。これを使ったローコストなヘッドホンアンプを考えてみよう。


追記：2019/08/14）

Unknownさんより、パーツレイアウト図が欲しいとのことでアップしました。
過去データから見つからず、新しく書き起こしました。簡易的なものですみません。
（各パーツの値は回路図を参照してください）
赤いバッテンは、ICソケットのピンをカットして配線しないでください。
+12V側をグランド(GND)、両電源側をバーチャルグランド(VGND)としています。
配置は適当です。利用するパーツで現物合わせしてください。


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NJM386(LM386)BTLアンプ

LM386を2つ使ってBTLアンプを試してみた。実際にはJRCのセカンドソースであるNJM386を使っている。
兄貴分のLM380のデータシートにBTL構成が載っていたから、そのまんま真似してみた。

データシートの抜粋

BTLだと、アンプから見た負荷がステレオの場合の半分になるため、アンプには厳しい構成だ。ステレオとの比較をシミュレーションでしてみよう。

評価回路

公平を期するため、ステレオ時は負荷4Ωとして、周波数特性がなるべく同じになるように入出力Cを調整してある。
負荷4Ωだと出力Cの容量が大きくなってしまう。BTLだと出力Cが無いため、入力Cで低域をカットしてある。

周波数特性

上がBTL、下がステレオ時。計算上は低域の減衰は同じなはずだが、やっぱりBTLの方が良く伸びている。逆に高域はBTLには位相補償がしてあるため、ステレオの方が若干伸びが良い。

歪率をシミュレーションすると。

・BTL
　8Ω負荷、2Vpp出力時：0.546875%
・ステレオ
　4Ω負荷、2Vpp出力時：0.741051%

BTLだと正負で歪みを打ち消すようで、若干の改善が見られる。

元々、エレキギターのような小出力かつ高出力インピーダンスな信号を増幅させるため考えた（パクった）回路であるため、オーディオ向けとは言えない。
ゲインが大きすぎるため、オーディオのライン出力だと、ボリュームを少し回すと爆音となり、すぐクリップするかICが燃えるかもしれない。。。
オーディオのライン出力にアッテネータを噛ませて音を聴いてみたが、普通に聴ける音であった。

オーディオ用途で作るのはお勧めしないが、マイクやギター／ベース等の微弱な信号を増幅するには良いかもしれない。その際は、このアンプの前段にインピーダンス変換が必要になるが。


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歪まないギターアンプの作成 Ver1

※実機で評価中につき、まだ作らないように！
※Ver2を開発中につき、もし作るならVer2で！

とある匿名さんから、歪まないギターアンプの相談があったので作ってみた。
残念ながらJJはエレキギターを持ってないため、擬似的な検証しかできないが、たぶん歪まずに音が出せそうだ。

前段でインピーダンス変換

※4.7u,10u,47uはタンタルコンデンサ。フィルムコンより小さく、電解コンより特性が良いからJJのお気に入りだ。耐圧と極性を注意しないと爆発するが(笑)

JJはエレキギターを持ってないため色々と勉強した結果、ギターの出力インピーダンスは非常に高いことが分かった。
通常のオーディオ機器のライン出力は数百Ωだが、ギターのそれは数百kΩだ。したがって、ギターアンプの入力インピーダンスも非常に高い（たぶん1MΩとか）。エレキギターをフツーのオーディオアンプに繋いでも、おそらく音量が取れないのではないだろうか。

もうひとつの違いは、出力電圧である。ギターの出力電圧は、ギターにもよるが最大で0.2Vppぐらいのようだ。iPodのライン出力でも約2Vppは出るから、1/10である。よって、作るアンプは

• 入力インピーダンスを高くする
• ゲインも高くする

でいいような気がした。そして電池で動かしたいとのことで、アンプICは定番？のLM386、インピーダンス変換にFET入力のオペアンプであるLF411をボルテージフォロアで使ってみた。仕様的には、入力インピーダンスが1MΩ、ゲイン40倍である（のはず）。

パーツレイアウト

GNDと電源ラインは極太なスズメッキ線を使うこと。オペアンプとアンプICの電源には（距離的になるべく近くで）必ず0.1uのフィルムコンで接地すること。これやらないと、たぶんノイズが乗っかると思う。

動作中

JJはエレキギターを持ってないため、オーディオ出力に直列に430kの抵抗を挟んで擬似的に出力インピーダンスを高くして入力してみた。電源は006P型のニッケル水素電池だ。

普通に歪まないオーディオアンプの音がしたから、なんだか成功したようだ。

匿名さん、これもらってくれませんか？(笑)


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秋月ユニバーサル基板Ｃタイプシリーズ

秋月の片面紙エポキシ・ユニバーサル基板　Ｃタイプはコンパクトで半田付けし易くとても気に入っている。このＣタイプ基板で作った「Ｃタイプのアンプシリーズ」。

並び順で、

LM380非革命アンプ推奨回路２、LM386革命アンプ
LM380非革命アンプ推奨回路３、NJM2073BTLアンプ
HT82V739お手軽アンプ、NJM2073電流帰還アンプ

となっている。

なんだかもう作って集めるのが趣味になってきた(笑)


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LM386革命アンプ（★★お勧め）

勢いで(非)革命シリーズをもう１つ作ってしまった。

原典が見当たらなかったので、こちらの方が紹介している回路図を参考に作った。

パーツレイアウト。色んな形と色のパーツが整然と並んでいて、我ながら格好いいレイアウトになった。

330pのコンデンサは、リードピッチの問題で斜めに置いているが、それはそれで変化があって見てると楽しい。

この(非)革命シリーズは、みんな遜色なく音が良い。

実は、こちらのLM380非革命アンプ推奨回路２も作ってみたのだが↓、

これもとても良い音である。相変わらず、タンタルコンデンサが窮屈そうで可哀想…

LM380非革命の推奨回路２、推奨回路３、LM386革命と、この３つのアンプをローテーションで使うことにする。

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