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Phono Equalizer も自作できるか・・・はらわたなど

ケースは OS70-33-43SS を横にして使っている。 本当は、バランス型プリアンプBlue Snow DAC(1台目)にあわせてサイドウッド WO型を使いたかったが、もはや入手できなかった。 OS70-26-43SS でもスペース的にははいると思われたが、トランスの横側にイコライザアンプを配置しなくてよいように、少し大きめのケースを選択している。

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下の写真で、奥左はリップルフィルタ、奥右が LT1115-LT1010 イコライザ基板、手前が NNBA-1基板である。 見ての通りで、 山ほどの MUSE-KZ コンデンサが使われているのがわかるであろう。

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soulnote ph1.0 と鳴きくらべをしてみると、本機のほうが、バランス型プリアンプBlue Snow DAC と音色がそろっている感じがする。 使用部品の選び方や電源部の作り方が同じだから、当然かもしれない。 

それにしても時代は変わった。 MC入力で十分すぎるほどの S/N比をオペアンプによるイコライザで作れてしまうのには、改めて驚いている。 手元に 2SK117 を利用した MC ヘッドアンプが残っているが、こちらのほうがノイズは大きいのだ。

Phono Equalizer も自作できるか・・・確認編

トラブルシューティングが終わって、まず最初に行うことは、規定の性能を満たしているかどうかだ。 音がどうこう言う前に、そちらが大切だ。

まずは、RIAA 特性をきちんと満たしているかどうかを調べよう。 RIAA 特性の詳細は、The Art of Analog Circuits の記事「RIAA カーブ」を参考にした。

w=2*π*f (f:周波数 Hz)
RIAA=20*LOG(SQRT(
        (1+1/(0.00318*w)^2)
        /(1+1/(0.000318*w)^2)
        *(1+(0.000075*w)^2)
        ) )

   +0.08898158095803  

結果は下図の通りで、± 0.2dB の精度で正しいことが確認できた。

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次に確認したのは、NNBA-1 の歪み率特性である。 unbalance 入力から balance 出力として、WaveGene / WaveSpectra で測定している。左チャンネルの方が少しよいが誤差範囲であろう。 両チャンネルとも 100Hz が他の周波数に比べて良好で、たかじんさんの測定結果よりやや悪い結果であるが、測定系がたかじんさんのようによいわけではないので、概ね妥当と考えている。

最後に雑音だが、GwInstek の GDM-8261A で測定して、両チャンネルとも 0.2~3mV (ふらつく)であった。 MC入力でゲインが 68.7dB あることを考慮すると、多く見積もっても入力換算で -139dBV の結果である。 A-weighting補正なしの数字であることを考えると、これまたすばらしい結果といいたい(自画自賛だけど)。

Phono Equalizer も自作できるか・・・お粗末なトラブル

LT1115+LT1010 イコライザ基板をくみ上げた2024年3月であったが、その後が遅い。 NBBA-1 のために、hFE 測定器(下図)を作成してからなかなか時間が取れなかった。 2SC2240 を50個ほど測定して、必要なペアをとった。

電源部を作成したのは10月にはいってから、 NNBA-1 をなんとか組み上げたのは12月にはいってから。 とりあえず、MC専用ということでジャンパをいれて、使ってみたら、S/N比が悪い。 常用域ではノイズは聞こえないのだが、10dB 程度ボリュームを上げると、ハム音のような音がするのだ。

アナログ対応バランス型プリアンプでは、このようなノイズは全く聞こえなかった。 今回の LT1115 / LT1010 基板では、イトウ電子製の基板に比べて、下図のように入力信号の引き回しが長い。 このことが理由かもしれないと思い、入力部をシールドしたりしてみたものの何らの効果がない。

上記は試作機の基板で、知人宅で活躍しているもの

発信しているのかもと考え、1kHz の正弦波をいれて、オシロで解析しても異常はない。 ノイズが気になるとはいえ、ノイズそのものをオシロスコープでみても、何もわからなかった。 

ふと思いついて、ノイズを WaveSpectra で解析してみることにした。解析した結果、ノイズ成分は 100Hz であり、あきらかにハム音といえるのだ。 ということは電源が問題・・・?

電源は LM317/LM337 での安定化に加えて、リップルフィルタもいれているので、電源が原因ということはないだろうと思いつつ、LM317/LM337 後をACレンジ で測定してみると、数十mV という信じられない数字がでてきた。 Ripple rejection は 60dB 以上あるはずなのに・・・。 ということで、原因判明。 LM317/LM337 の入出力間電圧が足りていなかったということ。 当初 ±15.6V を出力させていたが、入力電圧は 17.7V 程度しかなかったのだ。 出力電圧を ±15.0V まで下げたところ、ハム音は消えましたとさ。 最終的には少し余裕を見て、±14.6V に設定することにした。

何ともお粗末なことで(唖然)

… to be continued.

Phono Equalizer も自作できるか・・・構想編

Phono Equalizer を作るとなると、問題となるのは電源部である。 たかじんさんの HPA-1000 ヘッドホンアンプでも、特注Rコアトランスを利用している。 理由はノイズである。 一般的なトロイダルトランスでは、リーケージフラックスが多くハムを誘発してしまうからである。 

こんなこともあろうかと(このフレーズで何かを思い出した人はすごい)・・・ ヤフオクで、よさげなRコアトランスが出ると買い占めていたのが役に立った。 北村機電製で、無負荷時 15V x 2 (大きさから 10VA)を5個持っており、静電シールド付きである。 13V x 2 と考えると電流容量は 0.38A で DC 0.2A ちょい取れる。 これを左右別電源で使えば、よいだろう。

電源は、たかじんさんによる Blue Snow DAC と同じ方式を採用することとする。 LM317/LM337 によって定電圧化をしたのちに、リップルフィルターをかませる。 当然ながら、LT1115/LT1010イコライザ基板と Unbalance-Balance 変換 NNBA-1基板とでそれぞれリップ利フィルターをいれる。すなわち、下記のリップリフィルタが4台はいることになる。ここには、たっぷりニチコン MUSE-KZ 電解コンデンサをおごっている。 LM317/LM337 基板には、お気楽オーディオさんのミニシリーズ Type-J基板を使った。 ただし、ダイオードによる整流は、正負別としている。サブウーファ用のハイカットフィルタと同じだ。 整流後のコンデンサは、ニチコン FW 4700μF を2本プラス PMLCAP 25V 4.7μF を投入する。 LM317/LM337 のリップルフィルタ部分は MUSE-KZ がスペース的にはいらず、ニチコン FG(FineGold)でがまんしたが、安定化後のコンデンサは、MUSE-KZ である。

リップルフィルタ

Phono Equalizer の LT1115/LT1010 基板のほうでは、電解コンデンサは MUSE-KZ、オペアンプのパスコンは、Philips PILKOR メタライズドポリエステルフィルムといつもの陣容で固めた。 イコライザ素子のほうは、 指定容量と許容差の観点から選択の余地は少なく、東信工業のポリプロピレンフィルムコンデンサを使用する。 NFBのAC帰還のためのコンデンサは、フィルムコンデンサとして PMLCAP を使用したので、電解コンデンサのほうは、容量優先で FW とした。

Unbalance – Balance 変換 に用いる入出力バランスアンプ基板 NNBA-1のほうは、2SC2240 / 2SA970 に活躍してもらい、少々無理をしても、MUSE-KZ コンデンサを使う。 ぺるけ師匠の 簡易版 hFE 測定器を作成して、2SC2240 のペアを探して使おう。 FET 入力にしようかとも思ったが、安全優先で、DCカットするならばと、2SC2240 / 2SA970 で優美さを狙った方がよいと考えた。

現在使用している soulnote ph1.0 は MC 専用であり、現在、メインシステムの Micro FV-111 + Audio Craft AC-3000MC には、ストレートアームに Philips GP922Z をつけているが、今回のシステムでは、MC/MM 両方が使えるようにしよう。 設定のための方策は、アナログ対応バランスプリアンプと同じだが、左右別電源に加えてさらにノイズ源となるトランスを加えるわけにはいかないので、めんどうだが、リレーの電源も左右別としよう。 片チャンネルから MC/MM 表示のLEDの電源をとり、もう片方からは、電源ON表示の LED電源をとることとする。

… to be continued.

Phono Equalizer も自作できるか・・・妄想編

すでに記事にしたように、電気作業部屋で使用しているアナログ対応バランス型プリアンプには、イトウ電子製の LT1115+LT1010 Phono Equalizer 基板で、MC/MMカートリッジに対応している。 この基板は S/N 比も極めて良好で、音質的にも満足できる。 

さて、我が家のリビングのステレオ装置は、鈴木哲さんが設計したSoulnote の ma1.0 / sd2.0 などであったが、それらはすでに、バランス型プリアンプフルバランス・フルディスクリートアンプBlue Snow DAC に置き換えられており、第一線を退いている。 現在残っているのは、フォノイコライザの ph1.0 のみである。  アナログ対応バランス型プリアンプのフォノ入力の音には大きな不満がないので、Phono Equalizer も自作に変更できるのでは・・・と妄想が広がる。

Phono Equalizer を作るとしたら、当然、アナログ対応バランス型プリアンプで採用したイトウ電子製の基板が第一候補になるが、欠品中である。 なんとかならないかと思っていたら、ヤフオクでLT1115+LT1010 イコライザ基板が売られていた。 イトウ電子製の基板と同じく、LT1115 のデータシート通りである。 その上、手には入りにくい値の抵抗も付属してくる。 説明サイトを読むと、2013年から改版されて売られ続けていることがわかる。 コンデンサ類を自分の好みのものを使って、試してみたい妄想が広がる。 電解コンデンサは KZ を使い、フィルムコンには Pilkor や PMLCAP を使うとか。 イコライザ素子はマイカかポリカーボネートフィルム、ポリプロピレンフィルムでといった具合だ。 もちろん、イコライザ素子は精度の問題もあるので何でもよいわけではない。

アナログ対応バランス型プリアンプでは、スペースの問題があって、電源を十分におごることができなかった。 また、Unbalance – Balance 変換も、スペースファクタ優先にせざるを得なかった。 これらの問題を解決した Phono Equalizer を作成すれば、ph1.0 もリプレースできる?

こんなことを妄想していたら、たかじんさんが 入出力バランスアンプ基板 NNBA-1 の配布を開始した。 この基板は、フルディスクリートのバランス入力・バランス出力で、可聴帯域の CMRR はおおよそ90dB と本格的な内容だ。 Unbalance – Balance 変換にも利用できる。 これなら、バランス型プリアンプのフォノ入力の音には大きな不満がないので、Phono Equalizer も自作できるかもしれない。

… to be continued.

追伸: 現時点では、バランス型プリアンプ のフラットアンプ部は、ヘッドホンアンプの HPA-12 を利用しているので、実は、CMRR が 0 dB という悲惨なことになっている。 当然ながら、NBBA-1 基板にアップグレードしたい。

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MC/MM切り替え

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に示した基板は、MC/MMの切り替えをジャンパで行う。 ジャンパのピンヘッダにピンソケットで配線してスイッチで切り替えればよいと気軽に考えていた。

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回路図をみるとわかるように、ジャンパの一端は、入力ラインに直接つながっている。 MC/MMの信号ラインを長々と、前面の切り替えスイッチまで引き回すのはどうかと思う。 ノイズを引く原因になりかねない。 実際、バラックで実験しても、信号ラインを引き回すとS/N が悪化する。 いっそのこと、MC/MM切り替えは、筐体を開けてジャンパで切り替えとも思ったが、切り替えのたびに外部配線を外して・・・という手間をかけては、カートリッジを交換するのがおっくうになってしまう。 よって、前面スイッチでリレーを駆動して、リレー切り替えと考えた。 リレーは当然、オムロンのG6Aシリーズしかありえない。 シグナルにも対応できる、金クラッド接点を用いているからだ。 なぜかは、たかじんさんの記事「オーディオ用リレー」に詳しい。 

切り替えるべきは、MCと書かれたNF抵抗と、カートリッジの負荷抵抗とした。 R2の47.5kΩのジャンパはショートしておいて、R1の100Ωをリレーでショートすることとした。 C1/C2は、我が家がラジオの強電界地域にあることから、100pF をジャンパでショートしておくことにした。

また、ジャンパを引き回すコネクタにシールド線を用いて、信号側がホット、アースに近い側をコールドとした。 NFB側がうまくいくか心配だったが、交流的にアースされていることが奏効したようだ。

昔の高級プリアンプは、入力切替などの表示に、当時出まわり始めたLEDが用いられていた。 本機でも、MC/MM切り替えをLEDで表示することとした。 昔はLEDは赤しかなかったので、MC青/MM赤とフルカラーLEDで表示することにした。 ここで問題発生。 デザインの都合上、小さな押しボタンスイッチを用いたいのだが、アルターネートは2Pしかないのだ。 MM のときに、どうするのやら・・・ ヒントはたかじんさんの PRT-03 基板にあった。 下図のように、2PスイッチOFFになると、ONになるトランジスタをいれる回路だ。 例によって、これを置くスペースもないので、TNF11-16に組んで、底板を切り取ったSW-20(小型プラケース)にはめ込み、ホットボンドで、前面に貼り付けましたとさ。

※ デジタル用電源(±12V)より分岐 ※ リレーは別基板
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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

出典: https://www.analog.com/jp/products/lt1115.html

フォノイコライザーは上記の回路で、この出力を平衡出力にすることと、サブソニックフィルターをいれることが目標だ。

最初のアイディアは、オペアンプによる unbalance-balance 変換回路を付加し、その後に CR型の 6dB/Oct のハイパスフィルターをいれるというアイディアだ。 比較的シンプルと言えるが、フィルタ特性は良くない。

アクティブフィルターにするというのも可能性としてはあり得る。 実際に計算してみるとわかるが、アクティブフィルターにすると低域特性が波打ったり位相がとんでもないことになったりということで、どんなアクティブフィルターにするかという設計思想の問題が多数出てくるようだ。 本格的なアクティブフィルターをつくることにすると、間違いなくそれだけでオペアンプ2回路を要するし、設計もいろいろ大変だ。 周波数特性を優先すると、位相特性が悪化したり、波形応答が悪化したりとといったジレンマが生じる。 回路規模がだいぶ大きくなることは必定だ。

unblance-balance変換回路後に、CR型のハイパスフィルター程度しか自分では設計できないなぁと思い始めたが、unbalance-balance 変換に優秀なライントランスを使うというのはどうかと思った。 優秀なライントランスなら、イコライザー出力程度の電圧なら、10Hz-100kHz 程度を 0~-1dB 程度 の周波数特性を保証できる。 サブソニックフィルターは考えなくてもそうなる。 手元に、TAMURA TAM121115 150Ω:600Ω とちょうど良いトランスもあるので実験してみた。

LT-1010CT は出力電流 ±150mA とかなり強力なので、そのままドライブできるのではとつないでみたところ、イコライザーのNF素子と両方の負荷はさすがに重すぎるようで、波打った周波数特性になってしまった。

オペアンプ一段のバッファ(LME49720)をかませてみると、低出力インピータンスでのドライブになるためか、数10kHz に急峻なピークが現れた。 これを是正するために試行錯誤したところ、R=680Ω/C=1000pF のローパスフィルタを一次側に挿入し、二次側の負荷抵抗を3.9kΩとしたところ下図の特性(オリジナルのEQアンプからの偏差)を得た。

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20 – 20kHz はほぼフラットで、8- 300kHz(0~3dB) と理想的な特性とといえる。  この解決策の問題点は、トランスを利用するため場所をとるということに尽きる。

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

アナログ対応プリアンプなので、フォノイコライザーも必要だ。 スペースファクタの問題から、ディスクリートは無理なので、オペアンプによる回路にならざるを得ない。 使用するカートリッジも、Denon DL-103、Shure V15-TypeIV、Philips GP-422Z/II、GP-922ZとMC型もMM型もあってさまざまだ。 気楽に楽しむという点からは、MM型を常用する可能性も高い。 MM型にしておいて、MCヘッドアンプ・トランスを利用するのも良いが、スペースファクタを考えると内蔵がありがたい。

フォノイコライザでは、RIAA特性を得るために、50Hz(3180μS)から 500Hz(318μS)まで +6dB/oct の低域ブーストを行ったうえで、2.12kHz(75μS)から上の周波数では -6dB/oct の減衰を必要とする。CRによるハイカットフィルターを用いる場合は、フィルターを低インピータンスドライブかつ高インピータンス受けが必要なため、2段の増幅器を重ねる必要があり、S/N比の悪化が問題となる。 その一方で、上記の時定数をNF回路で行う場合には、低域と高域でNF量が数十dB異なる上に、そのインピータンスが低いため、その対応が必要という面倒くさいことになる。 もちろん、そういううるさいことを言わなければ、オペアンプ1本に適当な時定数のNFをかければ、音は出るのだが・・・。

今回の目的には、さらに、MC/MMの両対応が望ましい。 検索エンジンで調べてみると、MC/MM 切り換え機能付きのCR型イコライザーアンプが結構多い。 Linkman(マルツ)の LV3-PE はサブソニックフィルターもついており、仕様も悪くない。 欠点は単電源であることなので、改造すれば使えなくはない。 さらに調べてみると Analog Device 社の超低ノイズ、低歪み、オーディオ・オペアンプ(とメーカーが称している) LT1115 のデータシートには、今回の目的にぴったりの使用例が掲載されていた。

出典: https://www.analog.com/jp/products/lt1115.html

これはよい。 上記の回路が今回の目的に合致するうえに、高速±150mAパワー・バッファ LT1010CT でNFB回路を強力にドライブしており、オペアンプ1本のNF型とは段違いの制動能力が期待できそうだ。 実際、この回路を試した方が、色気があって情報量が多く、かかったコストの低さからは信じられない音と評している。

作成する上での困難さは中途半端な値の抵抗を要することだが、GOOGLE で検索をかけたら、ありがたいことに完成基板として売っていた~!

さっそく取り寄せて、バラックで聴いてみると、本当に低ノイズで音質的にもいい感じだ。 問題点はサブソニックフィルターをどうするかと、unbalance – balance 変換をどうするかだ。

to be continued….