nobuの雑記帳「+バイアスを少し」

近頃なぜか真空管や電子工作に興味を持ちだし、日常生活に少しの刺激と楽しみをプラスしようと、凝り固まった頭の体操も兼ねてこの雑記帳を綴ることにしました。
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FET差動ヘッドホンアンプ 1~3号機 (2010年4月~2011年1月製作)

 オーディオアンプとして私の初自作がこのFET差動ヘッドホンアンプでした。これは著名な「ぺるけ」さんオリジナルで、同氏のHPにて公開され、多くの賛同者に混じって私も製作しました。
 ヘッドホン用とは言えアンプ初挑戦の私でしたが、丁寧な製作記事のおかげで3台を完成させることが出来ました。
  1号機:自作プリント基板で組んだ飾り気のない真面目な構成
  2号機:1号機と同じプリント基板でバーグラフ式レベルメータを装備
  3号機:極力小型でUSB DACを組込み
  4号機:基板パターンを全面見直した改良型(バラック状態で未完成)
FET差動ヘッドホンアンプ 1号機&2号機_外観


1.FET差動ヘッドホンアンプ(1号機) (2010年4月製作)
 ぺるけさんのHPで公開されたものをそのまま製作しました。
 なるべくコンパクトで、飽きずに長く使えることを目標にしました。

(1) 回路構成
 特に説明する所はありません。回路はオリジナルそのままなので省略します。
 オーディオ用アンプの製作は初めてで、アースラインや部品配置等のノウハウがありませんでした。とにかく回路はオリジナルに忠実に倣いました。

(2) 構造・外観
 小型でそこそこの見栄えのために選んだのが、タカチのケースHEN110412(幅110mm×高44mm×奥120mm)です。片手に乗るサイズでデザインも悪くはないと思います。
 パネル面も背面もシンプルにまとめました。ケースの中身は殆どプリント基板1枚だけです。
FET差動ヘッドホンアンプ 1号機_外観  FET差動ヘッドホンアンプ 1号機_内部

(3) 製作
 ケースに合わせるとプリント基板を自作する以外に手はありません。最後にプリント基板を製作したのは遥か過去の少年時代だったような・・・当時はマジックでパターンを描いていた記憶があります。
 悩んでも仕方がないので、基板作成キットと生基板を購入しました。感光基板は高価な上に面倒な作業や露光装置が必要なためパスです。ネットで好評なアイロン・トナー転写方式を採用し、初めてにしては旨くできました。(近頃レーザプリンタの機種変更でアイロン方式が失敗続きとなり、代わりにラミネータに乗り換えてそのできばえに驚いています)
 FETやトランジスタはぺるけさんの頒布にお世話になりました。ありがとうございました。自分でも選別用ジグを作って準備していましたが、2SK170があまりにもペアが揃わないため全て頒布に頼ってしまいました。

 製作後の測定で、両チャンネル間のクロストークが少し悪いことに気付きました。ぺるけさんのBBSで相談したところ、プリント基板のグランドが原因との結論に至りました。パターン面に銅線でグランド強化を行った結果、かなり改善されました。
 パターンには注意していたつもりでしたが無知故の落し穴でした。この後に、2種類のプリント基板を製作しましたが、この時の失敗をきちんと反映させました。

(4) 所感
 音がどうの、定位がなんたら・・・今更言う必要がないでしょう。
 私自身はヘッドホンで音楽を聴く習慣はなかったのですが、しばらくは聴き込んでしまいました。いや、素晴らしいです。CDにこんな音が入っていたのか?と新たな発見がありました。



2.FET差動ヘッドホンアンプ(2号機) (2010年5月製作)
 これは我が娘(当時中2)にせがまれて製作したものです。
 基本は1号機と同じで、遊び心としてLCD表示器によるレベルメータを、光り物として追加しました。

(1) 回路構成
 ヘッドホンアンプ部は1号機と全く同一です。
 レベルメータはエアーバリアブル氏が公開されているLCD オーディオレベルメーター(VUメーター)製作記事で組みました。有難うございます。

(2) 構造・外観
 ケースは1号機と同じくタカチのHEN110412に組込みました。
 パネル面は若者向けにシンプル&メタリック風にまとめました。
 ケース内は、ヘッドホンアンプ基板に加えてレベルメータ部を押し込んだため、いささか窮屈になってしまいました。このためレベルメータ設定用PBスイッチはケース内に納めました。
FET差動ヘッドホンアンプ 2号機_外観  FET差動ヘッドホンアンプ 2号機_内部

(3) 製作
 プリント基板は最初から1号機と同じアースラインの補強を施しました。
 レベルメータ制御部は、青地白抜きキャラクタLCD表示器の背面に入るように、プリント基板を製作しました。小さく納めるためにパターン面にも部品を取り付ける等結構苦労しました。
 レベルメータはLCDの照度調整をPWM制御できるようになっていますが、さすがにアンプ基板と密接しているためPWMによるノイズがアンプに入ってしまいます。パスコンやシールド等を試行しましたが完全に無くすことは出来 ませんでした。やむなく、PWMを照度最大に設定し、LCDのバックライトに適当な抵抗を入れることでノイズ発生を逃れました。

(4) 所感
 ヘッドホンアンプの音は言うまでもないことです。
 LCDレベルメータは良くできています。現在はLOG表示(いわゆるVUメータ的な)モードで使用していますが、その動きをつい目で追ってしまいます。
 この2号機は完成してすぐに娘の所に連れて行かれてしまいました。おまけに少し上等な小型ヘッドホンもプレゼントさせられて、ちょっと嬉しい父親です。



3.FET差動ヘッドホンアンプ(3号機) (2011年1月製作)
 娘にやるなら私にもと、1号機は家内の所に強制連行されました。
 自分用に同じものを製作しても仕方ないので、職場で使用するためのUSB DAC内蔵の小型版を製作しました。

(1) 回路構成
 ヘッドホンアンプ部はぺるけさんオリジナルに倣っています。
 小型にするために、まず出力段トランジスタを手持の2SB562/2SD468コンプリペアに変更しました。出力が多少低下すると思いますが問題ないでしょう。
 問題はUSB DACをどうするかです。市販キットではサイズ的に大きく、とてもケースに入りそうもありません。 結局、秋月のUSBオーディオ基板を改造し、USB DAC部のみを使用しました。
 外部入力はUSB DACに加えてRCAも設け、通常の切り替えスイッチが入りそうもないため、パネルの小型PBスイッチを押すたびに入力を交互に切り換える方式としました。この部分の制御は古のTTLロジックICのSN7473を使用しました。

(2) 構造・外観
 1・2号機よりも更に小型にするために、ジャンクで入手した幅100mm×高40mm×奥160mmのケースを利用しました。
 パネル面は電源スイッチ、ヘッドホンジャック(2個)、ボリューム、USB/LINE選択PBスイッチがあり、背面はDC電源ジャック、RCA入力端子とUSB端子があります。
 内部はアンプ基板と秋月USBオーディオ基板が陣取っており、後部に入力切り換え回路があります。
FET差動ヘッドホンアンプ 3号機_内部  FET差動ヘッドホンアンプ 3号機_基板

(3) 製作
 アンプ基板は小さく作るために実装部品を確認しながらパターンを決定しました。特に電解コンデンサが窮屈で、低容量に交換すれば楽になりますが音を犠牲にはしたくありません。
 秋月USBオーディオ基板は一部改造が必要です。改造方法はネットで幾つも紹介されていますので、それを参考にしました。
 ケース内が狭いので取り付け寸法を十分に検討しながら作業を進めます。

(4) 所感
 ケース内に押し込んでしまえば気になるノイズもなく、RCA入力については先の1・2号機と同じような音の傾向で、音量不足も感じません。
 まあしかし、USB入力については決して讃められた音ではないようです。RCA入力と比較しなければこんなものかと思いますが、明らかに音の鮮度が失われています。

(5) その後の改造 (2012年10月改造)
 USB入力の不満があるものの暫く職場で使用していましたが、ある日朗報が飛び込んできました。秋月USB DACキット(PCM2704使用)が売り出され好評だというのです。
 ぺるけさんのBBSでも評判となり、さっそく私も購入して組み立てましたが若干ノイズが気になります。ぺるけさんや皆さんから提唱されたフィルター追加や改造を施し、満足なレベルとなりました。
 秋月USBオーディオ基板を取り外し秋月USB DACキットに交換して、その音は見違えるようになりました。これで安心して音楽に浸れます。
FET差動ヘッドホンアンプ 3号機(改)_内部


4.FET差動ヘッドホンアンプ (4号機/製作途中で放置)
 1・2号機で製作したプリント基板が不出来で悔しく、パターンを全面見直しした新しい基板で製作途中のものです。基板サイズも少し大きくなってしまいました。
FET差動ヘッドホンアンプ 4号機_基板

(1) 回路構成
 回路はぺるけさんオリジナルのままです。

(2) 今後の計画
 既にバランス入力型やパワーアップ版が公開されている今、オリジナル回路で製作する面白みは殆どありません。
 バラックのままでは可哀相なので、場合によってはラインアンプに転用しようかとも考えています。
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