ヘッドホンアンプ備忘録: LM675

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2014年10月22日水曜日

【訂正記事完結】ClassAA再び。パワーアンプ編（★★★★お勧め）

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)	34.65	31.35
R4(0.1Ω)	0.105	0.095
R2*R4	3.63825	2.97825

	最小値	最大値
R1(0.39Ω)	0.3705	0.4095

VR3(10Ω)の最適値	9.819838057	7.272893773

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13日月曜日

ClassAA再び。パワーアンプ編。その後。

ClassAAパワーアンプ、悔しいかなディスクリートで作った10Wパワーアンプと遜色ない音が出てしまった。
特に締まった低域のアタック感が凄い。低～高域に渡りメリハリと力強さがある。

ディスクリート10Wアンプは、決して悪い音では無く、バランスの良い温かみがあり、生々しさを表現できるが、ClassAAは全てをさらけ出すような、少し尖った音である。

比較はできないが、オペアンプたった２つでここまでとは、ClassAA恐るべし。
作ってはいけないアンプだったかもしれない。。。

あともう少し、今度はヘッドホンアンプで研究してみる。

※後日訂正記事を投稿します。
・訂正記事その１
・訂正記事完結

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2014年10月12日日曜日

ClassAA再び。パワーアンプ編。設計＆実装＆完成！

あれから色々検討した結果、最終的には次のような回路となった。

※Zobelフィルタが抜けてたので差し替え。
※LM675直近の電源用コンデンサ(1000u)が抜けてたので差し替え。

前段のオペアンプには贅沢にもMUSES8920を奢ってみた。それも左右別基板としたので、１回路分はボルテージフォロアで殺してある。

前記事より、ブリッジの抵抗値をそれぞれ1/10とし、定格ワット数を0.33、0.1、0.22を1Wとした。シミュレーションでは、入力に2.0Vppを与えても1Wで収まる結果である。

シミュレーションでの周波数特性。

100KHz付近に少し山があるけど、そう鋭くもないし良しとする。

約1W出力時の歪率。

Total Harmonic Distortion: 0.000034%

ClassAAの特徴なのか歪率は良い。パワーアンプにしてはアホみたいに良い値である。でも、やっぱり100KHz付近に山が(笑)

作ってみた。

水平に保つため、エアコンのリモコンの上に乗っけてあるが、気にしないで欲しい。1W抵抗は酸金を使っている。こいつら熱を出すから基板から少し浮かして取り付け。
中央奥に鎮座してらっしゃるのがLM675ご本尊である。3Aも流せるパワーオペアンプ。

LM675だけで基板を支えるのは心許ない（パワーなくせ足が細いんですよ）ので、ホムセンで買ったL字金具で取り付けを補強している。

LM675はケースで放熱してある。この放熱面、ちゃんと雲母版で絶縁してたのだが、最初は金属ネジを使ってしまい、

　・ヒューズを１回飛ばす
　・SBDブリッジが２回火を噴く（なぜか負電源だけ）

原因がさっぱり分からなく、うっちゃり投げ出しそうになったのだが、ふとLM675のデータシートを読んでみると、放熱面はVEE（つまり負側）だよと書いてある。それでやっと気がついた。金属ネジを通じて、アースと直結…つまりショートしてたんですわ(笑)それで、写真の通り、プラネジで固定してまつ。気がつくのに丸１日を費やしてしまった。その間、電源基板を２つダメにして、１つ新規で作ってしまった。。。

ヒューズが飛んでしまった応急処置。良い子はマネしちゃダメだ。

うっちゃり投げ出しそうな時、気分直しに餃子を作った。

今回は皮から手作り。

包む。

焼く＆食らう。
手作りの皮は、市販の物と比べものにならないくらいモッチモチしてて超絶美味しかった。ビールが進みまくった。皮の手作り、お勧め★★★★★★

ClassAAパワーアンプの話に戻すと、オフセットは０コンマ数mAの世界。流石オペアンプである。
音は、ClassAAのヘッドホンアンプと同じ傾向だ。上から下までとても綺麗な音。キッチリカッチリした音である。だからと言って、高域が耳に刺さることはない。割と大きな音を出しても、LM675は温かいぐらい。
回路図を見ると分かるとおり、初段のオペアンプはレギュレーターで±15Vまで落としてある。よって、レギュレーターによりリップルは除去されている。
特筆すべきは、LM675へはトランス２次側から整流したものを直接ぶっ込んでいる。リップルありマクリマクリスティである。
それでも、ノイズ皆無、ハムも皆無、クリアである。まぁ、そこまでフルスイングしてないせもあるが。
ちなみに、負荷6Ωで10W出力時（出力22Vpp）の歪率をシミュレーションしてみた。

さすがにノイズが増えるものの、それでも

Total Harmonic Distortion: 0.001177%

である。恐るべしClassAA。

このクリアな音を聴きながら、今は秋である、美味しい物が食べたくなった。

栗を剥くのはいつの時代も苦行である。。。これが美味しい栗ご飯になることを妄想してモチベーションを保つのであった。

虫さん、こんにちは。自主規制で画像を小さく＆モザイクをかけているが、苦手な方は閲覧注意。

炊けた。

食らう。

良い音で好きな音楽を聴きながら食べる秋の味覚は格別であった。
色々あったが良い連休になりそうだ。

アンプの全貌。
早くヒューズを買わねば。。。
回路自体は部品点数も少なく簡単なものだ。３連休、もう明日で終わりだけど、丸１日費やすぐらいの価値はあるかもしれない。この回路の肝であるLM675は秋○で売っている。

それとこのアンプ、案外パワフルである。かなり大きな音でJJが好きなメタル(笑)を流しても音を上げない。LM675も涼しい顔（熱くならない）をしてる。

もし、これを作りたいメタルファンがいたら、その旨のコメントをいただければ、パーツ表とパーツレイアウト図を公開するかもしれない。。。

なんと、リクエストがあったので、パーツ表とレイアウト図を公開するｗ

パーツ	個数	購入先	備考
10Ωカーボン抵抗	4	千石など	WブリッジとZobelフィルタ用
33Ωカーボン抵抗	2	千石など	Wブリッジ用
1kΩカーボン抵抗	2	千石など	負帰還の接地抵抗
9.1kΩカーボン抵抗	2	千石など	負帰還抵抗
100kΩカーボン抵抗	2	千石など	入力抵抗
0.1Ω/1W酸化金被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
0.22Ω/1W酸化金被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
0.33Ω/1W酸化金被膜抵抗	2	千石など	Wブリッジ用。1Wなら酸金でなくても可
100pフィルムコン	2	千石など	位相補償
0.1uフィルムコン	2	秋月、千石など	Zobelフィルタ用
0.1uフィルムコン（小さいのがいい）	2	千石など	指月SMCなど。7815のCout
0.33フィルムコン（小さいのがいい）	2	千石など	指月SMCなど。7815のCin
1u/16Vタンタルコン	2	千石など	7915のCout
2.2u/16Vタンタルコン	2	千石など	7915のCin
1000u/16V電解コン	4	千石など	LM675Tの電源用
NJM7815	2	秋月など	LM7815でも可
NJM7915	2	秋月など	LM7915でも可
好きな2回路入りオペアンプ	2	秋月、千石など	電圧増幅
LM675T	2	秋月など	電流増幅

以上全部、千石と秋月で全部そろう。

ユニバーサル基板は、秋月のCタイプ基板を前提としてあるが、それより大きければなんでも良い。
ただし、LM675Tの放熱を（アルミ）ケースに取り付けてするなら、基板のLM675Tの放熱面側を削る必要がある。ショートには気をつけて。
また、LM675Tは足を少し曲げて上図のように取り付けること。
オペアンプをソケットを使って取り付けるなら、必ず7815より先にソケットを取り付けること。パーツは背が低い物から順番に取り付ける鉄則である。
そうしないと、後で大変な苦労をすることになる。

※後日訂正記事を投稿します。
・訂正記事その１
・訂正記事完結

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