「アンプ自作」カテゴリーアーカイブ

無帰還A級ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 ・・・作成編

まずは電源部からということで、PRT-03 を作成した。 作成途上で、不具合情報があり、自分はパターンカットで対処。 作成前に不具合情報が手に入って対処できたのは大変ありがたい。

MUSES72323基板はアッテネータとして利用するため、オペアンプ部とそのパスコンの部分は実装しなかった。 0.65mm ピッチのMUSES72323 のはんだ付けは、今回は一回で成功。 過去の失敗が生きた。 発振器とオシロで動作確認して、作成完了。 組み立てが楽になるように、ボリューム部分は 2.54mm ピッチのヘッダピンをたて、QIコネクタで接続するようにした。 1.6mm ダイスでの圧着にもだいぶ慣れたせいか、今回は多用してしまった。

本体基板の作成は小さな表面実装部品がないから楽勝のはず・・・がそうはいかなかった。 いくつかの解決すべき問題がある。

  1. MUSES72323 基板はアッテネータとして使用するので、HPA-1000基板のすぐ近くに配置する必要がある。
  2. NFB回路をシャーシ前面のスイッチまで引き回すわけにはいかないので、リレーでショートさせることにする。 NFB回路の端子が、先のMUSES72323基板からの入力端子と極めて近いところにある。
  3. 終段とドライブ段のトランジスタは基板ごと固定となり、M3 のタップ霧が必要で、ステレオ分で10個も。
  4. ステレオ分の2枚の基板と PRT-03 の SGND と を太い線でつなぐ必要がある。

    つまり、位置決めはやり直しがとても難しい。

結局、たかじんさんのデモ機と同じ配置で、2枚の HPA-1000 基板の間に最小限に切り落としたリレー基板をおき、MUSES 72320 基板は側面に配置することとした。

幸いにして、一発で、HPA-1000基板は DCバランスがとれて、バイアス調整もすんだ。 NFB 量が少ないので、安定度は低めだが、しっかりおいこめた。

喜んで、MUSES72323 基板とつないで、テスト用スピーカにつないで音を確認しようとしたら、音が出ないどころか、強烈なハム音がでてくる。 なぜだ?

to be continued…

無帰還A級ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 ・・・構想編

アナログ対応バランス型プリアンプに利用したClassAA フラットアンプで、ヘッドホンに目覚めてしまった。 自作する前に、比較対象としてRatoc RAL-DSDHA2 と M-Audio MicroDAC 24/192を購入したわけだが、当然次は自作だ。

フルバランス・フルディスクリートアンプに利用したたかじんさんのVFA-01基板は、残留ノイズがとても少ないことから、これで作ることも考えたが、たかじんさんがパワーアンプ基板よりも大きい超弩級ヘッドホンアンプと称し、キット化された HPA-1000 を作ってみたくなるのは当然といえよう。

専用トランスのTRS-1000を使うのは当然だ。 TRS-1000の仕様はこちら。 キットでは電子ボリュームPGA2311基板が利用可能で、たかじんさんもHPA-1000で使うことを考えた電子ボリュームだ。 しかしながら、へそ曲がりの私としては、たかじんさんの最新作の電子ボリューム基板である MUSES72323 基板を、アッテネータとして用いることを考えた。 バランス型プリアンプアナログ対応バランス型プリアンプで MUSES72320 を利用して好結果を得ていることもその理由だ。

たかじんさんは、NFBはいらない。no-NFBしか聴かない。というあなたへという記事を出されており、鈴木哲さんが設計したSOULNOTEのアンプを愛用してきた私は、この部分にも惹かれた。  当然、no-NFB に向けた定数変更をしたうえで、3dB の NFB をかけた状況でも使えるようにしよう。

トランジスタは、たかじんさんのオリジナルでは初段に BC550C、次段以降に2SC1845 / 2SA992 であった。 BC550Cはすでに入手不可能、そしてその代替えの BC549もタッチの差で、共立エレショップで品切れになってしまい、入手できなかった。 たかじんさんによれば、初段は hFEが高い 2SC2240BL が望ましいとのことで、次段以降2SC2240 / 2SA970 でも可とのことだった。 次段以降には、GRランクを使うことにした。 終段のトランジスタは指定通り TTC004B / TTA004B を用いることにした。 2SK170/2SK117 などでもよいとのことだったが、VFA-01 で、たかじんさんの指定外の 2SK170 を使って大変苦労したこともあり、今回はオリジナルに近いトランジスタを用いることにした。 抵抗類はタクマンが指定されていたが、ほとんど入手できないことから、手持ちのKOA を利用した。

設置場所を考えると小さい筐体にしたかったが、残留ノイズを減らすためにというたかじんさんからのアドバイスにより、ケースはタカチHY88-43-23SSを利用することに。 たかじんさんのデモ機のタカチで使用された OS88-26-43SS でないのは、OS88-26-43SS が高価だったため。

専用の電源・保護回路基板である PRT-03 では、出力インピータンス切り替えが可能で、出力を切り替えることができる。 せっかくの無帰還A級ディスクリートアンプで、 8Ω: 4500mW(500mWまでA級)の出力が得られるそうなので、1出力はミニワッターとして使えるように、スピーカー出力の端子を出すことに・・・

to be continued...

PRT-03 Rev 1.1 基板の修正

ヘッドホンアンプ基板 HPA-1000 の電源/プロテクタ基板の Rev 1.1 に基板配線ミスがあるとのこと。 たかじんさんからの情報で、リレーの 6pin、11pin を独立させればよいとのことで、下記のようにしてみました。 

  1. 部品取り付け面では、すべての 6pin, 11pin がつながっている。 その間のレジストを数mm はがしておく。 はんだ面ではアースにつながっているところも同じ。 下図にその場所を示します。  
  2. 銅箔の中心にポンチを軽く打ち、3mm 程度のドリルの歯でぐりぐりと銅箔をはがす。
  3. テスターで、銅箔の前後のつながりが、確実に切り離されたことを確認する。
部品面(クリックで拡大)
はんだ付け面(クリックで拡大)

ClassAA フラットアンプと PHILIPS SBC HPA1000 ヘッドホン

アナログ対応バランス型プリアンプのフラットアンプには、たかじんさんによる禁断の ClassAA ヘッドホンアンプを利用している。 当然ながら、ヘッドホンで聴いてみたくなる。 ところが、私自身はヘッドホンに余り興味がない。 大昔、大学生のころに STAX の入門機を持ってはいたが、ほとんど使わず、廃棄した覚えがある。

手元にあるのは、PHILIPS SBC HP1000 という太古のモデルのみである。 大好きな PHILIPS が高級ヘッドホンを出したのを知り、輸入専門店を通して購入したのだ。

●形式:セミオープン型
●ユニット:φ50mm
●再生周波数:5-40000Hz
●インピーダンス:32Ω
●感度(1mW):106db/mW
●許容入力:1500mW
●コード:4m、本体着脱式、LC-OFC
●プラグ:
●重量:330g

最適の音響と安定感を提供する室内用最高級HiFiヘッドフォン。 大口径50mmの高磁力ネオジウムドライバーにより、
パワフルな音響を楽しむことができる。 独特の調節可能なヘッドバンドは誰でも簡単に調節できる。 ヘッドフォンカバーはベルベット素材で、着け心地抜群。 

ClassAA回路は、たかじんさんご自身も「どう見ても、相当危険でヤバイ回路です。」とおっしゃっており、動作確認に最初からパワーアンプとスピーカーを使うのは、ちょっと躊躇があって、壊れても良いヘッドホンでスタートした次第。 もともとヘッドホンアンプだし。

ぺるけ師匠のサイトにも、たかじんさんのサイトにも、ヘッドホンのバランス改造記事がある。 GND の共通インピータンスによる悪影響が排除されるためで、ぺるけ師匠によれば、SONY MDR-7506 では、左右間クロストークは -36dB に達するそうだ。 私の PHILIPS SBC HP1000 でも状況は同じなので、改造してみた。 イヤーパッドはプラスティックの爪を注意深く引っ張ればとれるので、後はねじを外して分解するだけ。 2.5mm のステレオジャックを取り外し、穴を広げて3.5mm4極ジャックをホットボンドで固定して完成だ。

バランス改造した PHILIPS SBC HP1000

スマホで Amazon Music HD を一聴して驚いてしまった。 どんな曲を聴いても、音の鮮度があがり音数がふえ、雰囲気がよくわかるようになった。 自宅にて、MOTU M2 からのバランス出力 → 禁断の ClassAA ヘッドホンアンプ → PHILIPS SBC HP1000 で聴いて、完全にノックアウトされた。 最近、ヘッドホンやイヤホンの専門店ができたり、DAC付きのポータブル/据え置き型ヘッドホンアンプが数多く発売されているのは知っていたが、こんな世界があったとは。 新しいヘッドホンと市販品のヘッドホンアンプが欲しくなりましたとさ。

6R-HH2 全段差動ミニワッターを平衡入力に改造・・・完成

最終回路図(クリックで拡大)

最終回路図を上に、周波数特性を下に示す。 
周波数特性では、60kHz 付近にわずかなふくらみがあるが、NFC を増減させると、500kHz前後のふくらみが急激に盛り上がってくるので、これで最終特性とした。

左チャンネル 周波数特性 (クリックで拡大)
右チャンネル 周波数特性 (クリックで拡大)

歪み率特性は、バランス入力改造前と測定環境が異なるので比較できない。 理由は不明だが、これまで使用してきた ESI juli@Xte にて、低歪みでの測定ができなくなってしまい、Motu M2で測定したためだ。 しかしながら、最低歪み率は左右ともに0.1%を大幅に下回っており、良好な特性といえるだろう。

残留雑音は、A-weight なしで、左チャンネル 0.048mV、右チャンネル0.049mV であった。また、ON-OFF法によるダンピングファクタは、11.8(1kHz)であった。

聴感上は、7DJ8 と 6R-HH2 との真空管の差が目立たなくなったようだ。 どちらもバランス化する前の 6R-HH2 に近い。 微妙なニュアンスの表現がどちらもうまくなった。 自分の好みでは、6R-HH2 のほうが圧倒的に良い。 リファレンスのピアノのキータッチの差が一層わかりやすいうえに、ダイナミックレンジが上がった感じがする。もともとはミニワッターとして使用されていなかった 6R-HH2 が使えるかどうかのプロジェクトだったわけだが、バランス入力化してみると、低出力という難点はあるものの、デスクトップオーディオ用途では、むしろ推奨されるべき真空管であるように思えてきた。 ただし、この評価はバランス入力プリアンプと Tangent Evo4 の環境によるもので、使用機器との相性がよいのかもしれない。 いずれにせよ、バランス改造は正解だった。

6R-HH2 全段差動ミニワッターを平衡入力に改造・・・トラブルシューティング

前段回路の基板を取り出し、実験用電源につないで、電圧測定をしてみると、両チャンネルともバイアス調整ができない。 どこかが壊れているのだろう。 電圧をチェックしてみると、ひとつを除いて2SC2240GR の BE間が 0.6V前後から大きく外れていた。 これは壊れていると考えて交換したところ、当初正常だった側ではバイアス調整は可能となった。 最初に異常になった側はバイアス調整が出できない。 ぺるけ師匠が頒布してくださった貴重な 2SK117 の異常がないことを願って、発振器で入力しながら、オシロであたってみたら、なんと 2SK117 に信号が届いていない。 どこで途切れたかを探すとグリッド帰還抵抗であった。 はんだ付け不良である。 はんだを吸い上げて、再はんだしたら、バイアス調整が可能になった。 オシロで調べた限り、発振はしていなかった。

先の失敗の経過では、当初正常動作していたチャンネルも、壊れていったところから、何らかの設計不良があると考えざるを得ない。 ここでぺるけ師匠の平衡プロジェクトの記事を確認すると、FET差動バランス型ヘッドホンアンプが、この改造と同じタイプ(第1案)であることがわかった。 よく比較してみると、RNF の先のスピーカー(ヘッドホン)側を抵抗でアースに落としている。 第2案の場合は、NFの基準抵抗がアースに落ちている。 失敗した改造案では、2SK117 のゲートの電位はアッテネータを通してのみアースに接続されている点が大きく違っていた。 想像するに、スピーカーあるいはトランスからの逆起電圧が加わった際に不安定になったのではないだろうか。

(クリックで拡大)

恐る恐る、電源をいれてみる。 何も起こらないことを確認して音を出してみると、問題ないように見える。 加えて、バイアス調整もきちんと働く。 よかった~。

さっそく、Analog Discovery で周波数特性などを図ってみると、NF量が上記の案では、NFが十分かかっていないことがわかって、NFR を 27kΩに変更して、NFC の調整をしてみた。

NFCなし(黒)では、500kHz の盛り上がりが目立つ。この盛り上がりは 10pF(橙)でも改善しないが、22pF(青)ではだいぶ解消される。 しかし容量を増やして 47pF(緑)とすると、また盛り上がりが目立つようになる。 グラフの生データをみると、NFCなしでは可聴帯域の 15kHz付近 で0.3dB程度盛り上がり、 10pF(橙)でも改善しない。 47pF(緑)ではさらに目立つ結果となった。 つまり、22pFが最適値だ。

(クリックで拡大)

6R-HH2 全段差動ミニワッターを平衡入力に改造・・・改造失敗

(クリックで拡大)

さっそく上記のように考えて、改造してみた。 5kΩの4連ボリュームはないので、この部分はアッテネータにしてある。 音出しをしながら、NFが正しくかかることを確認してバイアス調整をしたところ、片チャンネルで調整がうまくできない。 そうしているうちにバイアス調整ができないチャンネルの音が出なくなり、あれっと思っているうちに、煙がでてきた。 急いでコンセントを引っこ抜いて、焼損した場所を特定しようとしたが、どこもない。 電源電圧を確認しながら電源を入れると正常である・・・ どうしたのだろうかと考えているうちに、また煙が出て、トランジスタ側の電圧が出なくなった。

よく見ると2SK3067のゲート抵抗が焼損していた。 ゲート抵抗と2SK3067 を交換して、正常側だけつないで電圧測定をして、故障側の参考にしようとしていたら・・・ なんと、ヒューズが切れてしまった。 今度は、真空管側の2SK3067 が焼損していた。

こうなると、すべてダメということになる。 ぺるけ師匠のページには、前段回路が類似している6DJ8全段差動ミニワッターでは原因不明の発振に見舞われたとある。 やはりだめなのか。 この日は電源回路のすべての半導体を交換して、正常な電圧がでるのを確認して、寝た。 少し頭を冷やさないと。

6R-HH2 全段差動ミニワッターを平衡入力に改造・・・改造にむけて

電気工作作業部屋用のアナログ対応のプリアンプが完成した。 このプリアンプはバランス出力なので、この部屋で使っている6R-HH2全段差動ミニワッターを平衡入力に改造することにした 。

ぺるけ師匠の平衡プロジェクト平衡型6N6P全段差動プッシュプル・ミニワッターにあるように、NFBのかけ方が異なるだけなので、改造は容易だろうと考えた。 考え方としては下記の二通りがあり、第1案のメリットは挿入損失が小さい(-1dB)ことがあげられる。第2案での挿入損失は -6dB と大きい。そのかわり、第1案の場合、NF抵抗が390kΩと大きく固有の浮遊容量が大きく、NFBが安定にかからないかもしれない。第2案はこの点が改良されており、ぺるけ師匠は、平衡型6N6P全段差動プッシュプル・ミニワッターでは、第2案を採用している。

第1案(クリックで拡大)
第2案(クリックで拡大)

我が家の場合は、ぺるけ師匠がご使用のような真空管式プリアンプはないので、入力インピータンスを下げても問題がない・・・というか、下げたほうが様々な点で有利である。 Multichannel 環境で愛用している SOULNOTE sa1.0 も XLR環境の入力インピータンスは 10kΩである。 よって、我が家では、入力インピータンスを下げたうえで、第1案でいってみることにした。 

(to be continued…)

アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・特性とはらわた

フラットアンプの周波数特性は下記の通り。 実は左右とも全く同じである。 歪み率特性は省略。 なぜなら、WaveGene/WaveSpectra での測定の測定限界以下の部分がほとんどを占めており、100Hz / 1kHz / 10kHz ともに、0.01%の測定結果が長く続く。 測定した意味がないというか。

左チャンネル(クリックで拡大)
右チャンネル(クリックで拡大)

イコライザアンプのほうだが、RIAA偏差はもともとの基板が、20~20kHz で ±0.2dB 程度の偏差であり、そこからバランス化して、0 – 0.15 dB になるように調整している。 すなわち、RIAA偏差は問題にならないはず。 加えて、アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・フォノイコライザーのサブソニックフィルターとバランス対応で示したように、15Hz以下はしっかり落としてある。

イコライザアンプのS/N比を測定してみた。 DENON DL-103 をつけて、ボリュームを最大にしたところでの雑音電圧は、左 0.40mV(rms)、右 0.33mV(rms) であった。 アンプは 69dB のゲインなので、入力換算では計算上左 0.12μV、右 0.14μV である。これをdbV換算すると左 -138.4dBV、右 137.0dBV である。 A-weighting補正なしの数字であることを考えると、すばらしいといいたい。 実際、フルボリュームにしても、ノイズは皆無だ。

はらわたは下図。 左側に電源部、右側にイコライザアンプ、その間に、VOL-12&VOL-01、SEL-12 と ClassAA フラットアンプが、所狭しと並んでいる。 シャーシアースはフラットアンプの左側の縦ラグで、アナログ用GNDから得ている。 なおタカチのケースはアルマイト加工してあるので、そのままではケースの各部品間の導通はない。よって下図のように、アルマイト塗装をはがしてきつくねじ止めして、確実にアースされていることを確認する必要がある。

天板のアースをとる前に撮影、クリックで拡大

SONY SRP-D2000互換のパワーディストリビュータと一緒に使用。 前面にTRSジャックとRCAジャックの入力3がある。右の黒いつまみはボリューム。 赤い押しボタンはメニューボタン。 一番右の黒の押ボタンが MC/MM切り替えで、その上にインジゲーターがある。

アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・やらかしたこと

今回もいろいろやらかしました。

  1. MUSES72320 のはんだ付け失敗
    バランス型プリアンプで経験しているから余裕のはずだった MUSES72320のはんだ付け。 VOL-01基板で片チャンネルの音が出ないことから、繰り返しているうちに両チャンネルともダメになった。 たかじんさんのホームページの注意書きのうち、「時間にして、1~1.5秒で行って帰ってくる。  これを3~5本くらいやったら、一旦、コテ先をクリーニング。  そのタイミングで ICの上を指で押さえて、熱を冷やす。」を忘れていたため。 気が付かずに、2枚壊してしまった。
  2. パスコンのコンデンサの極性間違い
    完成したと思って、ClassAA フラットアンプの前段(V-AMP)のオペアンプをとっかえひっかえして、好みのオペアンプを探していた時に、イコライザ部分のパスコンの頭が膨らんでいることに気が付いた。 極性の間違い。 12V のところに25V品を使っていたためか、簡単には壊れなかった模様。
頭が膨らんだ MUSE KZ

ちなみに、ClassAAフラットアンプのオペアンプは、OPA827 DUALにが良かった。 MUSES01 は音数が多くてきれいだけど、冷たい感じがしたので却下。 OPA827 はこれから多用しそうな予感。 OPA1655D も気になっている。 なお下記は、平衡入力に改造された6R-HH2全段差動ミニワッターと Tangent Evo4 で試聴したときの印象である。

  • OPA2604・・・リファレンス(フォンテック FOCD3438)の冒頭のピアノのキータッチがでないので却下。
  • OPA2134・・・リファレンスはかろうじて合格だが凡庸。 廉価に済ませたいなら、とても良い選択。
  • MUSES 01・・・リファレンスはかろうじて合格。 音数の多さはOPA2134より良い。
  • OPA627DUAL(NFJ)・・・リファレンスを合格。 音数が少ないが、質の良いラックストーンを思わせる。 これもありかと。
  • OPA827DUAL(秋月)・・・リファレンスをゆうゆう合格。 音数が多く、ダイナミックレンジがよい。
  • LME49720・・・リファレンスを合格。 音数が多く繊細な感じがたまらない。 これはこれであり。 廉価に済ませるなら、きわめて良い選択。