最終回路図は、下記の通り。 同じ構成で終段の 2SC5191/2SA1930 をパラレルに、エミッタ抵抗を 0.47Ωとして、ミニアンプを作成したことがあったが、測定中に焼損させている。 今回のヘッドホンアンプのほうが、エミッタ抵抗が大きいなど、より安定な回路であることを考えると、ミニアンプのときは最初から発振していた可能性が高そうだ。 200kHz までの アナログオシロ程度の測定器しか持っていなかったのだ。
雑音歪み率特性を上記に示す。 左右とも同じような特性で、20Hz から 20kHz までほぼそろっている。 残留雑音は、左 0.091mV（A-Weighted 0.0069mV）右 0.089mV（A-Weighted 0.0078mV）であった。
小さなシャーシに、むりやり組み込んだ割にはノイズの少ないヘッドホンアンプに仕上がったように思う。 肝心の音質だが、たかじんさん設計のいつもの慣れ親しんだ音としかいいようがない。 サウンドカード出力であることを考えると、バランス入出力の良さが現れているような気がする。 ただの自画自賛かも。
Analog Discovery で周波数特性を測ってみると、驚きの結果に。 500kHz 前後で、3dB近いピークが存在する。 ボリュームを最大にしていたので、あのときと同じかと思った。 入力のハイパスフィルタがないためだ。 あのときは、ボリュームを絞るとピークが消えた。 ボリュームを絞って計測すると下記の通り。 ピークは全く消えていない。 すなわち、修正すべき点があるということ。
VFA-01基板（フルバランスパワーアンプ） のときも、単体では問題がなくても、BTL にしたとたんに、様々な問題が噴出したのを思い出した。 すぐに考えたのは、上図の初段のドレイン間にある 1000pF-330Ωのコンデンサ容量をあげることだ。 この時定数だと、fc = 480kHz 程度なので、2200pF とすれば fc = 220 kHz 程度となる。とりあえず、この修正を加えて取った周波数特性が下図。
ボリューム最大では、まだ 1dB 程度のピークが存在する。 このピークは、ボリュームを常用域まで絞れば解消することがわかるが、美しくない。 さらなる対策がいることがわかるが、微分補正・・・すなわち、メインループの NFB に抱かせているコンデンサの増量で対処することとしよう。 さらに、安全のために入力のところに、ハイカットフィルタをいれておこう。 メインループの NFB は、22kΩ // 10pF で fc = 720kHz ほどなので、22pF まで増量して fc = 330kHz とすればいいだろう。 入力のハイカットフィルタの抵抗は基板上で入力 DCカットの電解コンのパターンを使うとスマートだろう。
最終周波数特性を上図に示す。 ボリューム最大位置で -3dB となる周波数は 450kHz 程度だが、ボリュームを常用の位置では 50～60kHz 程度まで下がるだろう。 位相回転も十分に少なく抑えられており、申し分ないと思われる。
to be continued…
ケースのアルミ厚が 1mm ということもあって、ケース加工は簡単だ。 少し頼りないが、大きさ優先だからしかたがない。
奥にトランスをおくので、スイッチは裏面とした。 基板２枚で 19cm なのに、ケース幅は 20cm と全く余裕がないので、100V の AC配線を前面に持ってくるとノイズ対策が大変になりそうなので、避けることにした。
同じ感覚で、入力は前面にした。 差し替えするときの便利さを優先したといってもよい。 スペースの観点から 6.3mm TRS フォン端子を用いることにした。 出力は XLR 4 ピンメス（ノイトリック）だ。空いているところに、パイロットランプ（LED）を配置した。
部品のレイアウトさえ決まってしまえば、作業は一本道。 バランス入出力とあって、アースの取り回しをあまり考えなくてよいのもありがたい。 土曜の午後から初めて、日曜の午前中には、動作を確認できた。 ところが、蓋が閉まらない。 下のはらわたを見てもわかるように、横幅ギリギリまで使っている。
よって、蓋の方を細工して、しめることにした。 幸いにしてカバーのほうなので、たいした強度はいらない。 ここまでしても、カバーをかけるときには、若干の工夫が必要で、ずらしながら、だましだましはめる必要がある。
to be continued…
電気工作部屋には、LP player Kenwood KP-9010、I2S 接続 SACD/CD Player Pioneer DV-610AV、DA Converter Gustard DAC-A22、MOTU M2、アナログ対応バランス型プリアンプ、バランス入力 6R-HH2 全段作動ミニワッター、Tangent Evo4 ＋ Fostex Submini2 （２台）のオーディオ機器がある。
小型のバランス対応ヘッドホンアンプをいずれ作ろうと思って、たかじんさんの Sound RABBIT の基板を確保しており、これを作ろうと思った。 ところが、手元にはバランス入力プリアンプ で使っていた HPA-12基板と専用Rコアトランス TRS-12 が 2 個ずつある上に、デスクトップパソコンには、サウンドカード Juli@Xte がささっている。 Juli@Xte は、バランス入出力／アンバランス入出力のどちらかを選んで使用できる。 ドライバも、Windows 11 への対応している。 Juli@Xte のもととなった Juli@ は一世を風靡したサウンドカードで、AVWatch でも紹介されていた。
こうなれば、廃物の有効利用で、デスクトップパソコンの上に置けるバランス入出力のヘッドホンアンプを作ろう。 HPA-12 は、初段に貴重な選別品の 2SK170 を使っている、終段は 2SC5191/2SA1930 のペアだ 。
トランスは、専用 TRS-12 を２台使おう。 たかじんさんのおすすめのツイン・モノ・コンストラクション・・・ ボリュームは、バランス入力のアンプを作るときに必要になるだろうと思って、秋葉原で見つけた ALPS RK-27 ４連（50kΩ）である。
問題は大きさだ。 デスクトップパソコンのケースは、20年近く使い続けている Antec SOLO Black で、幅は 20cm である。 この上に乗せられるケースで、２台の HPA-12 をどうやって収容するか。 HPA-12は、95mm x 110mm であり、２台並べると 20cm の 横幅のケースで、1cm しか余裕がないことを意味する。 できたら、上面が黒い方がよい。 そんなケースはあるだろうか。 いろいろ調べてみると、タカチ YM30-5-20 なら、ぎりぎりながら、なんとかなりそうだ。 後は現物合わせということで・・・
to be continued…
リモコン付きバランス型プリアンプと本機で単身赴任先の Victor SX-700 を鳴らしてみた。 先に書いたダイナミックかつワイドレンジな印象は変わらない。 現代的な音で、サブウーファなんかいらない低音域の雰囲気感がよくでている。
音質的には満足したのだが、電源OFF時に、ぶつんと音が出る。 自宅では気にならなかったのだが、Victor SX-700 では結構気になる。先行実践によれば、CasComp 段の電源が出力段より先に落ちると雑音が出るとのことだ。
よって、最初に試したのは、上図のC1（プラスマイナス両方）を２個並列にしてみたが、雑音は変わらず。 C2が大きすぎるのかもと考え、1000μF としてみるも、これまた変わらず。 出力段の定電流部分の電圧をみると、電源OFFからほどなく電流が全く流れなくなっている。 その一方で、CasComp 回路のオペアンプのほうの電圧が下がってきて、オペアンプが動作しなくなる電圧までさがったときに、ノイズがでることがわかった。
どうやら、このノイズを避けるためには、スピーカー端子を切り離すしか手がないようだ。 C-電源は５V強なので、手元にあった不良在庫の G6A-274P-5Vを活用して、スピーカーを切り離すこととした。 本アンプの出力は、4W/4Ω なので、電流としては 1A である。 G6A-274P-5V の定格範囲内である。 めでたしめでたし。
はらわたを下にしめした。真空管ソケットの近くに見える青い物体は虎の子のアモビーズだ。 積分補正の CR は縦ラグに取り付け、周囲からの距離を十分にとった。
今回は、オペアンプを使用することもあって、ほとんどの部品をユニバーサル基板上においた。 できる限り、部品が半田付けによって自重をささえさせないために、30mm のスペーサにて、シャーシからつり下がるようにした。 もちろん、30 mm の高さにはいらないものは横倒しとしたが、下にしめすように固定したりもしている。
シャーシは、ヤフオクで入手した WATZ S-306 （W300 × D170 × H60）だ。 トランスの配置にあたっては、電源トランスに AC 100V を入力した上で、トランスの一次側の電圧を測定して、最も小さくなる配置を選んだ。 シャーシ左上に見える放熱器は、電源のリップルフィルタの FET 用で、さわり続けられる程度ではあるが熱くなる。その左にあるのは、平滑用コンデンサである。
12HG7/12GN7A は ｍT管のわりに、ヒータの光がよく見えて、動作時の見た目が美しい。 上の写真でわかるように、赤LED と同程度の明るさだ。
このアンプはエージングに結構時間がかかった。 最初は、ねぼけた音質の上に低音が出ず、使い物にならないかと思ったほどだ。 よく考えれば、それはオペアンプの電源に、ニチコン KZ 電解コンデンサを使ったリップルフィルタをいれたせいだ。
エージングが終わってみると、ダイナミックかつワイドレンジで驚いた。ダンピングファクタが低めであるので、ゆったりした音質を想像していたからだ。 プリアンプを変えてみるとその差がよくわかる。
このアンプに、LME49720 を使っていたので、相棒になるリモコン付きバランス型プリアンプ のフラットアンプのオペアンプを、MUSES 02 から同じ LME49720 としてみると、ワイドレンジ感がさらに増した。 KT88全段作動アンプを相棒にしていたときとは、MUSES 02 のほうがよい感じであったのだが。 オーディオがバランス感覚が大切であることがわかるよい例かもしれない。
これらのアンプは単身赴任先の Victor SX-700 を鳴らすことを予定している。 どうなるか楽しみだ。
最終回路図は上記の通り。 電源部は設計編通りだ。 残留雑音は、左右とも 0.016mV（Weighted A）と低い。 雑音比済み率特性はよい意味で信じられない。 どの周波数でも、実用出力である 0.1W で 0.01% を優に下回っている。 LPF 80kHz のためと思われるが、20kHz では、0.001% より低く、VP-7723A の限界に迫る勢いだ。 本アンプは、Cas-Comp 単段であることから、このような著しい低歪みになったのだと思われる。 最大出力はおおむね 4W弱で、トランスでの損失を考えると、ほぼ予定通りである。
さて、気になる出力インピータンスだが、左右とも 200kHz 以下ではぴったり同じで、10～10kHz で、0.98Ωで一定であった（下図）。 すなわち、ダンピングファクタで 4 はとれている。 問題ないといえよう。
to be continued…
ここまできたら、しめたもの。 さっそく、試みに NFB をかけてみた。 一瞬にして LM317とその抵抗 から発煙。 調べてみると LME49720 が壊れ、オペアンプの電源部の TTC/TTA04B がとんでフィルタ効果がなくなっていた。 単段差動なので、反転アンプになっていることを理解していなかったために正帰還となってしまっていたのだ。
半導体類を全て交換して、出力トランス二次側のプラス／マイナスを交換し、再度チャレンジしたが、またも同じ失敗をやらかした。 孫が遊びに来ていて、相手をしないといけないと思って、完全に気が散っていたらしい。
日を改めて再チャレンジすることとし、オペアンプの電源部を実験用電源 GwINSTEK GPS2303 から供給して、供給電流を 0.1A にセットして、やりなおし確認したのが次の通り。
90Hz で 2dB の上昇が見られる。 Gain 0dB までの位相回転は、最大で －150° で余裕は少ないが、まずまず。 微分補正のみでなんとかなりそうな雰囲気になってきた。
上図以外に 47pF も試したが、位相特性がのたうちまくる上に、-3dB となる周波数が 50kHz 程度となっていた。 あまりにひどいので、保存するのを忘れてしまったようだ。 C=33pF にて、-3dB となる周波数は 4～130kHz で、良好な結果と考えた。 NFB は 14dB かかっている。 これで雑音歪み率特性やダンピングファクタが良好なら万々歳だ。
to be continued…
実際に作り始めて、すぐに悩んだのは、G3/Shield 電極がふたつあること。先人の回路図に両方をアースするように書かれており、本作では、MTソケットの中心ピンをアースとして、そこから短距離で G3/Shield 電極をつなぐことにした。
まずは NFB をかけずに正弦波をいれてみたところ、盛大に発振していた。 発振周波数は 4MHz 程度。 まず最初に、LM317 に 0.01μ のパスコンを入れた。 6AQ5全段差動のときにもこのパスコンが必要であった。 発振は振幅が小さくなったのみ。 前川さんの EL821 CasComp 単段差動プッシュプルアンプの解説に、「オペアンプの低い出力インピーダンスでグリッドを駆動するため、ミラー効果が生じない」とあることから、グリッドに発振止めをいれていなかった。 グリッドの発振止めをいれると、盛大な発振は止まるも、1MHz 帯での微弱な発振がみられた。 先人の 12GN7 CSPP アンプではプレートにフェライトビーズをいれていたことを思い出して、虎の子の「アモビーズ」をいれてみたところ、この発振も止まった。 ここでアナログディスカバリーで周波数特性を測定したら・・・
驚くなかれ。 1MHz で ゲインが 0dB まで戻っているではないか。 アナログディスカバリのツールキットで調べてみると、3～4MHz で、3dB 程度のゲインがある。 このままでは、どう考えても NFB をかけるどころではない。 EL821 CasComp 単段差動プッシュプルアンプ で狭帯域出力トランスを使っていたのは、安定した NFB のためとのことであったのは、まさにこれが理由だ。
ここで、私が考えた対策は積分補正である。 プレート ー プレート間に CR をいれて帯域制限してみる試みだ。 2MHz で -3dB 程度あればいいだろうと考え、3kΩ – 22pF で試みたところ、周波数特性は次のようになった。
見慣れた感じの周波数特性・位相特性になってきた。 これでいけるだろうか？
to be continued…
電源部はトランスを決めた時点で自動的に決まってしまう。 少しでも FET の発熱を抑えるために、高電圧整流ダイオードに少し抵抗を入れる。 手持ちのコンデンサが 220 μFと大きめであることもあって、ダイオード保護もできる。 整流直後のコンデンサは、105℃品を使う。 オペアンプ用のコンデンサが、KZH なのは手持ちの都合で、KMG でもよい。 リップルフィルタはぺるけ師匠の設計通りで、※の抵抗で250V となるように調整する。
C-電源は、差動定電流に LM317 を使うが、定電流性を示すには 4V 程度かける必要があるためだ。 ここには気休めかもしれないが、放熱に注意しながら 音響用の FineGold を使う。オペアンプの電源供給のフィルタには、いつものように KZ 電解コンデンサだ。 1000μFをいれたいところだが、高さの制限から 330μF となった。 なお、オペアンプの近傍には、いつものように、PILKOR フィルムコンデンサをパスコンでいれる。
アンプ部は、とりあえず EL821 CasComp 単段差動プッシュプルアンプ 通りだが、オペアンプは LME49720 とする。 さてどうなることやら。
to be continued…