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HPA-1000, アンプ自作, ヘッドホンアンプ, 半導体アンプ

無帰還Ａ級ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 ・・・音が出るまで

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HPA-1000 の入力端子は、はんだ付けではなく、2.54mm ピッチのヘッダピンにしておいたので、そこをショートするとハム音が消える。　外部から適当な音楽を流し込むときれいな音が流れることから、問題はMUSES 72323 ボリューム基板である。

オシロで動作することを確認していたのに、なぜだ？　壊してしまったかと、取り外してオシロで再確認すると、問題がない。　きちんとボリュームとして動作している。

ハムがでることから、アース関係だろうと思われることからアースの問題だと思われるが、電源を PRT-03 から取っている以上、アースはつながっているはず。　すぐに考え付いたのは、シグナル関係のアースがつながっていないのではと考え、HPA-1000 両基板の SGND間のアースをワニ口クリップでつないでみると、音は出るけどボリュームとしては機能していない。　たかじんさんのホームページでヘルプをもらおうかと思ったが、回路図片手に考えてみることにした。

（クリックで拡大）

回路図を検討すること１週間、わかったことは次の通り。

  1. 電源のGNDは、信号ラインのアースにはつながっていない。
  2. 信号ラインのアースは、左右で分離している。
    →　現状の配線では、信号系のアースがつながれていないので、ハム音がでるのは当然。
    →　PRT-03 に一点アースするのが低雑音の決め手であることから、信号ラインのアースは、HPA-1000 の SGND からループができないようにつなげばよい
  3. たかじんさんの説明ページでは、アッテネータとして使う時には、オペアンプの３番と６番をつないで使うように指示があるが、そうすると、MUSES72323 の R+ 信号と R(OUT)信号が混合されることになる。
    →　MUSES72320 基板と同じ使い方をするなら、３番だけから出力を取り出せばよい。

以上が正解で、音が出始めた。　「めでたし、めでたし」と思ったが、本当のトラブルシューティングは、実はこれから・・・

to be continued…

HPA-1000, アンプ自作, ヘッドホンアンプ, 半導体アンプ

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

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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…

HPA-1000, アンプ自作, ヘッドホンアンプ, 半導体アンプ

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

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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や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...

Class AA フラットアンプ, アンプ自作, ヘッドホン・イヤホン, ヘッドホンアンプ, 半導体アンプ

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

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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。

アナログ対応バランス型プリアンプ, アナログ系, アンプ自作, 半導体アンプ

アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・特性とはらわた

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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。

アナログ対応バランス型プリアンプ, アナログ系, アンプ自作, 半導体アンプ

アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・やらかしたこと

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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。

Phono Equalizer, アナログ対応バランス型プリアンプ, アナログ系, アンプ自作, 半導体アンプ

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

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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。

（クリックで拡大）

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・・・電源をどうするか

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電源を考えた時に、以前に作ったバランス型プリアンプとは異なる難しさがある。　ひとつは、MCカートリッジ対応のためにノイズ対策を厳重に考える必要があることだ。　もうひとつは、Unbalanced-Balanced 変換基板 でも苦労したように、スペースがないことだ。

バランス型プリアンプでは、デジタルアッテネータの部分と、２つのフラットアンプの電源を、すべてトランスを分けることができた。　今回は不可能だが、せめてデジタル部分とアナログ部分ぐらいはわけたい。　また、ノイズ対策を考えると Rコアトランスを使いたい。　既製品があるわけではないので、特注品となるが、やむを得ないと思っていたところ、ヤフオクに 12V 2回路のRコアトランスが2個セットで出品されたので、手に入れた。　コアの大きさから 30VA 程度と考えられ、このプリアンプには十分だ。

ぺるけ師匠の私のアンプ設計＆政策マニュアルのアース回路の解説にあるように、電源ラインにある電解コンデンサには、リップルフィルタとして働いているものと、信号電流の帰路として働くものがある。　このふたつを区別しておくことが大切で、ローカルの基板にもコンデンサを置くことが結構大切だと私は考えている。

たかじんさん設計の Blue Snow DAC でも、デジタル部分とアナログ部分でトランスが分けられており、トランスの近くにリップルフィルタと三端子レギュレータがある。　アナログ部分では、部品近くにローカルのリップルフィルタ＆コンデンサが配置されている。　今回はこのパターンをそのまままねすることにした。　お気楽オーディオさんの TypeJ電源基板を利用した。　ショットキーバリアダイオードで整流後、デジタル用では日本ケミコンの105℃低インピーダンス・高リプル電流品で低Z のKZH電解コンデンサの並列使用、アナログ用では、オーディオ用ハイグレード品電解コンデンサ MUSE KZ 電解コンデンサの並列使用とした。LM317/337 で定電圧化後のパスコンには、MUSE KZ と OSコンデンサを併用した。スペースの関係で、チャンネルごとにイコライザ関係部分と ClassAA フラットアンプには、CRとトランジスタによるリップルフィルタをいれ、それ以外には電源供給部にパスコンをいれた。　これらの電解コンデンサはすべて MUSE KZ を使った。　おかげで、MUSE KZ 1000μF 25V の在庫をかなり使うことができた。

ローカルリップルフィルターとパスコン
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アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・Unbalanced-Balanced 変換基板

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このプリアンプは、電気工作作業部屋に置くので、いろいろな入力があったほうがよい。　ところが、とにかく場所がない。　当初、たかじんさんの アンバランスTOバランス変換基板 BLA-01を用いるつもりであったが、95mm × 65mm と大きく、これを乗せるスペースはない。　よって、Unbalanced-Balanced 変換には、できるだけ小さくユニバーサル基板で組むことにした。

いろいろ調べてみて、目を付けたのは、ぺるけ師匠の OPアンプを使ったバランス型ヘッドホンアンプ  である。　特徴は、オペアンプを反転型として利用しているところにある。反転型の良さはたかじんさんの記事に詳しい。　ぺるけ師匠は、OPA2143 を使っているが、OPA2134 は手元に数個しかなく、入手難であるため、MUSES8920 を利用した。　MUSES01が大好きな私ではあるが、あまり使わないところに高価な MUSES01 を使う気にはさすがにならない。　回路図は以下の通り。　ぺるけ師匠の設計だけあって、実に安定。　特性は、DC ー 70kHz（-3dB）で、最小歪み率は WaveGene/WaveSpectra では測定限界以下。

この他、電源供給部に、MUSES KZ 電解コンデンサがパソコンとして入っている。

この基板で苦労したのは、とにかく小さく組むこと。　思考実験を繰り返し、Takachi TNF34-49（ 34 x 49mm）に組み上げた。　裏面にも抵抗を配置しないと間に合わない。　BLA-01基板の1/4の面積ですますことができた。　でも、二度とやりたくない・・・。

バランス入力・アンバランス入力が自動で切り替わるように、TRS入力端子は２回路の独立スイッチ付き。　TRSに差し込むと、TRS入力に切り替わる。　小林電機商会で入手した。

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アナログ対応のプリアンプを作ろう・・・ClassAA フラットアンプ

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とにかく場所がない。　先のバランス型プリアンプでは、フラットアンプとして、たかじんさんの HPA-12 を使い、それぞれに専用トランスをつけた。　場所がない以上、オペアンプで作成することになるが、少しでも音質的に有利になるようにしたい。

目を付けたのは、たかじんさんによる禁断のClass AA ヘッドホンアンプである。　ClassAA とは、Technics が開発した疑似A級アンプ方式だ。　電圧増幅と電力増幅を別々のオペアンプに行わせるので、単なるオペアンプ一発よりも、低歪み率で高ドライブ能力を誇る。　動作原理は、たかじんさんが、テクニクス　ClassAA回路とは とテクニクス　ClassAA回路の実際 のページに詳細な解説をしてくださっている。

ClassAA フラットアンプ

上図の実験（ただし CNF なし）で、-3dB が 900kHz と極めて優秀な周波数特性を示した（下図）。　位相補正を加えた上で、この回路に決定だ。　最終的には位相補正は、6.8pFが最適であった。

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なお、実装して、VOL-12/01 基板につないでみたところ、上図の回路のままだと発振してしまった。　バランス型プリアンプは完成するか・・・またもトラブル発生と同じかもしれない。 HPA-12基板と比較して、この ClassAAフラットアンプが圧倒的に広帯域であることを考えると、当然かも知れない。　先の例にならって、入力に 1kΩ ー 220pF のハイカットフィルタをいれたら、安定しましたとさ。