2013年12月15日日曜日

ClassAAヘッドホンアンプその2

ClassAAヘッドホンアンプ、出力抵抗を10Ωにし、トランスからの電源で聴いてみた。



ギュっと締まった低音に、どこまでも伸びて透き通るような高音。。。
ディスクリートでアンプ作るのがバカらしく感じてしまうくらい良い音。

今のところまだ、
ClassAAヘッドホンアンプ ≧ 低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2
かなぁ。

低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2」は、暖かみが感じられる。アナログ的な感じ。
ClassAAヘッドホンアンプ」は正確無比なドライな感じ。カッチリした音。ハイレゾ音源に合うのではないだろうか。


その後、念入りに聞き比べると、明らかに低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2の方が力強さと音の広がりが勝ってる!


低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2 ≧ ClassAAヘッドホンアンプ

だな!

ディスクリートが負ける訳が無い(笑)


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2013年12月8日日曜日

低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製Vol2(★★★★お勧め)

Tr差動入力+INVダーリントン出力のヘッドホンアンプ回路に、CRによるクロストーク対策を施した。

シンプルな回路。終段のINVダーリントンにより、出力インピーダンスを下げることで低歪を狙う。
クロストーク対策の3300uは電源強化の役割も担い、これも低歪に貢献する。
シミュレーションしてみる。

評価回路。ここにはバイアスの68Ωが付いているが、トランジスタに放熱器を付けない場合はこの68Ωも外した方が良い。

周波数特性。
上から下まで素直だ。

応答性。
なかなかの応答性。リンギングも出てない。

歪率。32Ω負荷、2Vp-p出力。
高調波二次、三次が出てない。
その歪率は。
Total Harmonic Distortion: 0.000093%
いいね!

パーツレイアウト。

やたらめったらトランジスタを使う必要がないことが分かった。

あと、自分はFETよりトランジスタの音が好きなことも分かった。
入力Cの影響は思ったより小さい。
ハイパスフィルタを形成するから重低音は損ねる?かもしれないが、ほどほどの方がバランスが良い。

クロストーク対策により、音が前後左右に広がったような気がする。
低音は締まって、中音は安定、高音はキラキラ。

これが到達点なのだろうか。。。

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2013年11月23日土曜日

低歪ディスクリートヘッドホンアンプの作製

ClassAAヘッドホンアンプの低歪に刺激を受け、ディスクリートで低歪なヘッドホンアンプを作製する。
歪みを少なくするには、ガッツリ電圧を増幅してたらふくNFBへ食わせるのと、とにかく出力インピーダンスを低くすることである。

で、この回路。
2段目までで十分に電圧を増幅し、最終段はINVダーリントン。出力抵抗も2.2Ωと低くした。
さっそくシミュレーションしてみる。

評価した回路。
1kHz、2Vp-p出力で負荷32ΩのFFT解析結果。
2次も3次も高調波が出てない。
して、その歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.000129%

おおー、全部入りより1桁良くなった!

トランジスタの元気良さはそのままに、とても解像度が高く、精密な音がする。
ウタダさんの声が素晴らしい。

全部入りヘッドホンアンプの最終段をINVダーリントンにすると、さらに1桁歪率が良くなるのだが、シミュレーションでの発振がなかなか収まらない。これは冬休みの宿題にしよう。。。


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2013年11月20日水曜日

ClassAAヘッドホンアンプの歪率

ClassAAヘッドホンアンプの音が、超絶クリアで透き通った音がするので、シミュレーションにて歪率を測ってみた。

評価した回路。各オペアンプのSpice Modelはメーカーからダウンロードしたものを使う。

1kHz、出力2Vp-p、負荷32ΩのFFT結果。2次高調波が-130dB以下、3次以降は出てない。。。
そして、その歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.000021%

なんぞこの値 (@_@;)
ちなみに、全部入りヘッドホンアンプの結果は、
2次と3次共に-100dB以下。歪率は、

Total Harmonic Distortion: 0.001718%

これでも十分に低歪と思うが、ClassAAは次元が違う。
もちろん、全部入りアンプもとても良い音であり、歪率だけでは性能を計れないが、この異次元の音を体験してみるのはいいかもしれない。


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2013年11月16日土曜日

3石・単電源の簡単お手軽ディスクリートなヘッドホンアンプ(でも高音質)

各家庭にたぶん必ず1個は転がってる12VのACアダプタを利用した、たった3石で単電源で、簡単お手軽に作れるヘッドホンアンプ。でも音はバカにできない。

さっそく設計。
たった3石しか使ってない。それも12V単電源。
シミュレーションしてみると。。。
上から下まで変なピークも無く、とても素直な特性なことが分かった。これは期待できる。

パーツレイアウト。
秋月のユニバーサル基板Cタイプに収まってしまう。
例によって、赤色はジャンパーである。

パーツリスト。
パーツリスト(ステレオ分)個数お店・備考
2SC1815初段NPNトランジスタ2秋月。or 2SC2240
2SC2120終段NPNトランジスタ2秋月。or 2SC4793
2SA950終段PNPトランジスタ2秋月。or 2SA1837
1N4148シリコンダイオード4秋月
1S3SBD2秋月
10Ωカーボン抵抗8千石
68Ωカーボン抵抗2千石
360Ωカーボン抵抗2千石
13kカーボン抵抗2千石
47kカーボン抵抗2千石
10kAAカーブ2連ボリューム1マルツ
0.1uフィルムコンデンサ2秋月
2.2uフィルムコンデンサ2秋月。Panasonic ECQV
100uタンタルコンデンサ2千石
1000u低ESR電解コンデンサ2千石。東信UTWRZなど
2200u低ESR電解コンデンサ2千石。東信UTWRZなど

完成!
タンタルコンデンサの代わりにOS-CONを使ってるが、たまたま手元にあったから。たぶんタンタルの方が特性的には良いと思われる。漏れ電流少ないし。

こんなに簡単な回路でも音はかなり良い。これでいいぢゃんと思わせるくらいに良い。
ぎゅうぎゅう詰めだからチャネルセパレーションは悪い気がするが。
大きめの基板にクロストーク対策して、トランジスタや抵抗やコンデンサをオーディオ向けのに代えたりするのも面白いと思う。

お勧め。


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2013年11月9日土曜日

ClassAAヘッドホンアンプ(★お勧め)

今は無きTechnicsが考案したというClassAA回路のヘッドホンアンプを作製する。

こんな回路。
もし初段(電圧増幅段)にFET入力OPAMPしか使わないなら、次の回路図の方が良い。
FET入力OPAMPは出力オフセットが小さいから入力抵抗を高くできる。
逆に、帰還抵抗は低くできるから雑音の面で有利になる。

抵抗がループしてる部分を「ホイーストンブリッジ」と呼ぶらしい。
このブリッジの効果により、1段目のオペアンプは出力負荷が限りなくゼロになり、電圧増幅とNFBに専念できて、2段目のオペアンプは1段目オペアンプの負荷が無くなるように馬車馬のように働いて電流をガンガン流すようだ。
とゆーことで、2つの異なるオペアンプを適材適所で使ってみることにする。

パーツレイアウト。
トランジスタを何個も使うディスクリと違ってICを使うと簡単だ。出力抵抗が10になってるけど、実際は33を付けている。シミュレーションでは10でも発振しなさそうだから、10でもいいかも。

こんなんできました。コンパクト。

その音は、透明感のある澄んだ音だった。綺麗な音やねぇ。
電源を強化して出力バッファを付けるといいかもしれない!


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2013年11月4日月曜日

単電源パワーアンプの作製(2013/11/11:最終形)(★★お勧め)

単電源で動くパワーアンプを作った。
※パーツレイアウト図に間違いがあったので訂正しました。

(2013/11/10:一部改訂。一部抵抗値変更、100u電解コンは除去し2.2uフィルムを移動)
(2013/11/11:一部改訂。2.2uフィルムを100uタンタルへ変更。電解コンを低ESR品へ変更)

NPNトランジスタ差動入力、終段はINVダーリントン。
電源は+20Vの単電源で、抵抗でバイアスを作り中点を+10Vに合わせる。

パーツリストを以下に示す。秋月・千石でほとんど揃う。
初段(電圧増幅段)とカレントミラーのペアは選別するのが望ましい。
パーツリスト(ステレオ2ch分)個数備考
2SC1815NPNトランジスタ10秋月等。2SC2240ならなお良い
2SA1015PNPトランジスタ4秋月等。2SA970ならなお良い
2SC3422NPNトランジスタ2秋月等。2~3A流せるものなら何でも
2SA1359PNPトランジスタ2秋月等。↑とコンプリで
1N4148小信号シリコンダイオード4秋月等
LED赤色2秋月等。高輝度タイプはNG
100pフィルム2千石等。マイカ、スチコンならなお良い
0.047uフィルム2秋月等
0.1uフィルム2秋月等
2.2uフィルム2秋月等。Panasonic ECQV
4.7u/6.3Vタンタル2千石等。フィルム、電解でも可
100u/16Vタンタル2千石等。電解でも可
1000u/16V低ESR電解2千石等。東信UTWRZ。一般品でも可
1000u/25V低ESR電解2千石等。東信UTWRZ。一般品でも可
カーボン抵抗8千石等。抵抗はカーボンで十分
10Ω2
510Ω6
1.8k2
3.6k2
10k4
11k2
12k2
120k2
100ΩBカーブ トリマー2千石等。半固定抵抗器でも可
10kAカーブ 2連ボリューム1マルツ等

パーツレイアウト。
※この図は間違い!


※こちらが正

下の実装写真の問題箇所の拡大。
12k抵抗の足は隣接する1815のベースを跨いでる(赤丸部分)。

赤線はジャンパー、紫線は電線。
バイアスのダイオードと最終段のトランジスタは熱結合する必要がある。
熱暴走はしないと思うが、心配な人は最終段のトランジスタに放熱器を取り付けること。その際は、トランジスタを表裏逆にレイアウトして、ダイオードはトランジスタの表面に結合すべし。
結合は、最初に瞬間接着剤で仮止めし、その後エポキシ接着剤でダイオードをこんもり覆うように接着する。


抵抗はカーボン、電解コンデンサも含めその他全て一般品。コストパフォーマンス良い。
タンタルコンデンサを電解コンデンサへ、100pフィルムを積セラへすれば全て秋月で揃う。積セラはあまりお勧めしないが…たぶん、音はそんなに変わらないはず。
単電源だからACアダプタが使えるしとても安上がる。

音は素晴らしい。解像度が高い透明感がある音だ。

最終形となり、革命アンプは優に超えた音になった。明瞭感に押し出しの強さが加わって完全体である。


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2013年11月2日土曜日

I made a headphone amplifier.

I build a headphone amplifier using 2N3904/2N3906, BC337/BC327.

The circuit diagram of headphone amplifier.

Select the same hFE transistors for the first stage and current mirror.

Parts list(Stereo)QtyNotes
2N3904NPN transistorx8or BC547
2N3906PNP transistorx2or BC557
BC337NPN transistorx2
BC327PNP transistorx2
1N4148Diodex4
1S3SBDx2
47pFilm capacitorx2WIMA FKP2
0.047uFilm capacitorx2
2.2uFilm capacitorx4Panasonic ECQV
0.27uFilm capacitorx40.1u - 0.27u
10uTantalum capacitorx23.3u - 10u
LEDRed LEDx2
10 ohmMetal film resistorsx10
510 ohmMetal film resistorsx6
1.6kMetal film resistorsx2
4.7kMetal film resistorsx2
12kMetal film resistorsx2
36kMetal film resistorsx4
100 ohmTrimm resistorx2B Curve
10kVRx1A Curve


The power supply.


Parts layout.
Red Line is jamper.
Purple Line is wire(AWG22).



Very clear and dynamic sound!

At your own risk! Good luck!

2013年10月27日日曜日

全部入り?(回路見直し)

教科書に載ってる回路を全部投入してみたようなヘッドホンアンプ。これオペアンプじゃん(笑)
※初回掲載時より回路見直し。

定電圧を作る箇所は全て赤色LEDで実装。
負帰還抵抗が大きかったのと、実験により発振しなかったから位相補償を100p⇒47pへ小さく、Zobelフィルターを外した。これにより音がクリアになった。
(2013/11/18 ゲインが高すぎたので帰還抵抗を3.3kへ下げ、これに伴い位相補償を100pへ戻す)

FETと トランジスタの足にLEDが埋もれてる。
位相補償の47pはマイカコンデンサ(茶色いやつ)。
水色の豆腐みたいなのは3.3uのフィルムコンデンサ。ニッセイMMT。
大きさの関係で斜めに取り付け。

流す電流の違いでLEDの明るさが異なる。ブートストラップのLEDはかすかに光る程度。
(この写真は回路見直し前のもの。Zobelが付いてて100pのスチコンになってる)

解像度が高い精密な音だ。それでいてトランジスタの元気良さもある。
回路見直しにより、音がスッキリとクリアになった。メリハリが増したように感じる。
もはや完全体だ。


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2013年10月21日月曜日

フルディスクリートヘッドホンアンプType-R V2(回路見直し)

台風が近づいてるので家に篭もってアンプ作り。
手持ちのトランジスタ(2SC1815/2SA1015,2SC2120/2SA950)を使ってみる。
※一部回路見直し。

LEDは赤色で高輝度タイプじゃないものを選ぶこと。そうしないと順電圧降下が大きすぎてしまう。

 郵便ポストみたいな赤いコンデンサは、秋月で10個200円の激安で売ってる2.2uフィルム(ECQV)である。これ、別の店だと1個310円で売ってたりする…秋月は謎価格だ。
赤く斜めに取り付いてるのは、位相補償の47pでフィルムコンデンサ。千石で売ってるWIMAのやつ。

箱がスカスカ。もっと大きな基板で大量物資投下したアンプも作れるなぁ。
※この写真は見直し前。Zobelが付いてるけど現在は外してある。外しても発振しないし。

入力Cがあるからどうかと思ったけど、透き通るようなクリアな音!これはいい。簡単だしお勧め。
たぶん、トランスからのリップルも除去した綺麗な電源に依るところもあるかな。
安物汎用トランジスタであるが無問題だ。


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2013年10月19日土曜日

リップルフィルターの作製

ヘッドホンアンプType-Rを聴いていたら、音声入力が無い時にほんの微かにハム音が聞こえることに気がついた。ケーブルの取り回しやアースの見直しをしたが治まらない。。。
もしやと思い、トランスから整流・平滑後のAC電圧を測ってみると、0.03Vほどのリップルが出ていた。取らねばなるまい。
リップル除去に伴う電圧降下のため、トランスを12V⇒15Vへ交換。平滑直後の約21Vから5Vをフィルターに食わせて、16Vの出力を見込む。

トランジスタで組んだリップルフィルター。ダイオードブリッジは、電圧降下が少ないSBDのを使う。

Type-Rは片Ch高々80mAしか消費しないので、2SC2120/2SA950のコンビを採用。

ハムもノイズも皆無な無音になった。


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2013年10月16日水曜日

フルディスクリートヘッドホンアンプType-R

前回作ったディスクリートなヘッドホンアンプにトランジスタを増量してオリジナルType-Rを作製。

終段トランジスタ(Q1,Q2)のバイアスを作るのにSBD(1S4)を混ぜたのがポイント。Q1,Q2のコレクタ電流を少しだけ上げたいため。シリコンダイオードが3つだとQ1,Q2があっちっちになってしまう。

10uのコンデンサはタンタルコン。相変わらずニュルッとしてて可愛い。
このコンデンサの効能は、バイアス回路をバイパスして高域の歪みが改善されるらしい。

シンメトリー。位相補償の220pが真っ赤だからType-Rと命名。


パワー漲る濃い音がする。アタック感がハンパない。
オペアンプで作るヘッドホンアンプとは何かが違う気がする。オペアンプで作ったヘッドホンアンプは、とてもあっさりした音に感じる。密度が無いと言うか、軽い感じ。
ディスクリートで作ったアンプは、とても重厚な塊が迫ってくるようなパワー感がある。


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2013年10月13日日曜日

フルディスクリートヘッドホンアンプその2

これ専用に電源を作製した。

ダイオード+コンデンサで整流のみ。

ケースに入れてAKGで聴く♪


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フルディスクリートヘッドホンアンプ

こちらの『ヘッドホンアンプ Ver3 回路図』を参考に、現在において(秋月で)入手できるトランジスタで作ってみた。
電源は12V/0.3Aが2回路なトランスを整流したのみなので、電圧を±16Vで定数を少し見直した。

温度補償をトランジスタとサーミスタの熱結合で行っているのがミソである。サーミスタはマルツに置いてあった。
LTspiceでシミュレーションすると、高域に若干のピークがあったため、位相補償の4.7pを入れてある。FETは選別マシーンで選別した。とても便利なマシーンだ。

シンメトリーに作ってみた。トランジスタとサーミスタはエポキシ接着剤で結合。


音聴いてちびった。
※プラセボ入り



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