Pure Audio でも Subwoofer を使おう・・・はらわた
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Pure Audio でも Subwoofer を使おう・・・試聴編
たかじんさんの MUSES72323 電子ボリュームは、電源をのぞき、指定通りに作成した。 電源電圧が±12V と低いため、シャントレギュレータなしで直結となっている。 オペアンプは、たかじんさんおすすめの、NJM5534D を用いた。 たかじんさんのおっしゃる通り、DCオフセットは、0.2 mV 以内におさまった。
AVプリアンプ CX-A5100 の SW出力との切り替えはリレーを用いた。 本機の電源が入ると、スピーカ端子→ハイローコンバータ（INA2134 による平衡不平衡変換基板）→ ローパスフィルタ（40Hz, 12dB/Oct） → MUSES72323電子ボリューム側になる。 ４回路の G6A-474P DC24V により、GNDラインも切り換えている。 なお、CX-A5100 の SW出力には、4.7k/510Ωによる固定アッテネータが必要だったことを覚え書きとしておきたい。
ケースは最低限ということで、タカチ YM-350 を選択した。 置き場所考えたときに、大きさ的に最も適切と考えた次第。 今回のように、搭載する基板等の重さが軽く、薄型のケースが必要な場合には良い選択だと思うが、見栄えは余り良くない。 しかしながら、タカチ CU-N 型だと、だいぶ高さがでてしまうので、これまた痛し痒し。 トロイダルトランスの止めねじは、たかじんさんのサイトのコメント欄を参考にして、磁気によるノイズが最少になるように、プラスチック製のネジを調達した。
雑音ひずみ率をいつものように測定しようとしたが、10Hzとか20Hzでは、サウンドカードの入出力をショートして測定しても、最低雑音ひずみ率が 0.7% より下がらなかった。 本機を間に入れても雑音ひずみ率が変わらないことのみ確認した。 入力ショートで、デジタルマルチメータで測定した雑音は 7µV であったが、マルチメータの端子をショートしても同じであり、ハムは皆無といってよいだろう。
さて、Pure Audio で、Fostex CW-250A ２台を使い試聴してみた。 試聴には、Robert Schumann Missa Sacra Op.147（EBS EBS6078）と大西順子 ピアノ・クインテット・スィート（東芝EMI TOCJ-5576）を用いた。 いずれの CD もリッピングしており、foobar2000 での再生である。 foobar2000 で Peakmeter Spectrum を表示させておくと、超低音が再生されているかどうかがはっきりわかる。 Missa Sacra ではオルガンの音が心地よく聞こえるように、大西順子のほうでは、不自然な低音にならないように電子ボリュームを調整してみると、なかなかスィートスポットが狭いようだ。 再現性よく設定するために、電子ボリュームの ATT表示機を付加することにした。
必要なハードウェアは、Arduino Pro Mini 互換基板と OLED 表示器である。 Arduino にプログラムを書き込む USBシリアル基板が付属しているセットを私は購入した。 たかじんさんの記事通りにして問題なく組み上げることができた。 ただし、電源は MUSES72323基板からではなく、別途三端子レギュレータで供給することにした。 もともと、電源のインピータンスを下げるために、470Ωの抵抗が電源にぶらさがっているので、その抵抗代わりということだ。
表示器ができてみると、スィートスポットはせいぜい数dB 程度しかないことがわかった。 ATT表示機を作って正解だった。
Subwoofer を使うというと、低音がたっぷり出るようになるという印象があるかもしれないが、私の使い方ではそのような変化はない。 オルガンの超低音ががっちりはいっているソフトを除くと、雰囲気感がよくなるというか、部屋が広くなったように感じる程度であり、Subwoofer が鳴っているのがはっきりわかることはあまりない。 よく聴きこむと低音進行がはっきりしたのがわかる程度である。むしろ、Subwoofer を使っての変化としては、高域の音像がシャープになった印象ほうがよく目立つ。 高域の定位感が良くなり、音の粒立ち・キレがよくなった感じがしている。 どうしてなのかは、よくわからないが・・・
Pure Audio でも Subwoofer を使おう・・・構想編
Multi-Ch Audio / Hometheater でも、Pure Audio でも使えるようにするには、Fostex CW-250 のスピーカー入力相当の部分を自作して、ＡＶプリアンプの SW Out → CW-250 Line IN と同様につなげられるようにすれば良い。
我が家の Pure Audio のパワーアンプは、たかじんさんの VFA-01基板による フルバランス・フルディスクリートパワーアンプなので、必要な機能は次の通り。
1) カーオーディオで用いられるハイローコンバータ
2) ローパスフィルタ
3) ボリューム調整と送り出しバッファ
カーオーディオで用いられるハイローコンバータは、廉価品ではトランスだが、ここではオペアンプによる整合を考える。 グランドリフト付きで、Balance – Unbalance 変換を行えば良い。 ここでは、共立エレショップから発売されている平衡-不平衡変換アンプキット を用いることにした。説明書はこちら。オペアンプで作っても良いのだが、せっかくの専用基板があるのがうれしい。 ただし、パスコン等は自分の好きな銘柄に変えよう。 ニチコンKZ 330µ + PILKOR 1µ で。
ローパスフィルタは、スピーカ入力での成果から 40 Hz 12dB/oct でよいことがわかっている。 よって、ローパスフィルタの回路は下記の通り。 オペアンプには、たかじんさんからお譲りいただいた PHILIPS 純正 NE5532 を採用したい。 ローカルのパスコンには、当然ながら、ニチコンKZ 330µ + PILKOR 1µ で。
ボリューム調節と送り出しバッファは、当初アルプス RK-27 と NE5532 によるユニティゲインバッファと考えていたが、RK-27 のボリューム位置によって、微妙に周波数が変わることを嫌うと、バッファを２段重ねる必要が出てくる。 それぐらいならばということで、電子ボリュームを採用することにした。 当初は、たかじんさんの基板から、製作が楽な PG-2311 基板を使おうかと思っていたが、たかじんさんのホームページをよくみると、MUSES72323 ボリューム基板だと、NE5532 の 1回路版である、NE5534 がおすすめとなっているではないか。 0.65mm ピッチの IC 取り付けでまた失敗するかもしれないけれど、こちらを選択することにした。
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 ・・・はらわた
足はアルミ無垢（AFM44-20S）にした。
無帰還Ａ級ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 ・・・再度のトラブルシューティング
最初に考えたのは、はんだ付け不良だ。 音を聴きながら絶縁物で部品をたたくと、はんだ付け不良がわかる。 どこも異常がない。 各部の電圧は正常だし・・・・。 万事休すか。
修正をあきらめて、風呂に入っているときに、左右で違うところとして、アースラインを思い出した。 MUSES72320 ボリューム基板は、入出力ともに左右別の GND端子がある。 これは、たかじんさんによれば、MUSES72323 自体が左右の GND を分けて、チャンネルセパレーションをよくする工夫をしているからとのことだ。 しかしながら、左右別のGND をそのまま入力端子につなぐと、音源で GND は一緒になるので、下図のように左右のRCAケーブルを通して、音源とHPA-1000 のSGNDで大きなループを形成してしまう。 これはノイズ対策上問題になる。
上記の問題を避けるために、下図のように、入力端子の GND をつなぎ、MUSES72323 基板の左チャンネルのシールド線を利用して、アース電位を供給していた。 こうすれば、上述のループは形成されない。
上図だと、アースラインのループは形成されないが、シールド線によるアース電位は、左チャンネルの信号により、影響を受けることになる。 もしかすると、信号が大きくなると歪み率があがるのはこのためかもしれないと、風呂の中で考えたのだ。 シールド線を通して入力端子の GND をつなぐのではなく、下図のように HPA-1000 の SGND から直接つなぐことにするのだ。 こうすれば、ループも形成されないし、チャンネル信号がアース電位に影響を及ぼすこともない。
結果は大成功で、全体的に歪み率が下がった。 たかじんさんのオリジナルより歪み率は今一つだが、NFB量が6dB 少ないことを考えれば妥当と思われる。 音質はぐっと変わった。 ダイナミックさが大幅に増した。 たった一本の配線の違いで、こんなに影響が及ぶことがあるという貴重な体験をした。
無帰還Ａ級ディスクリートヘッドホンアンプ HPA-1000 ・・・測定してみる
音が聴けるようになって、たかじんさんのコメント「高級ヘッドホンを駆動するならHPA-1000がおすすめです。 HPA-12からすると一つ上の階に上がったかのような景色が見られると思います。」が気になる。
確かに、HPA-12のA級ミニアンプ（27番のところ）で、ヘッドホンを駆動するより良いのだが、上流の音源次第であるように思えるし、一聴して上という感じがしない。 ブラインドで聴かされたら区別できない。 HPA-12のA級ミニアンプが思いのほか良いのだろうと思っていた。
周波数特性は左右ともほとんど同じで、-3dB 点はおおよそ 270kHzだ。 位相回転も少なく、素晴らしい特性といえる。
ところが歪み率特性を図り始めたら、とんでもないことがわかった。ヘッドホンを考え、33Ω負荷にて測定したところ、1kHz での歪み率は、0.1mW では左右とも 0.07% と同じだが、10mW では左ch 0.17%、右ch 0.02% と差が開き始め、30mW では左ch 1.0%、右ch 0.07% と桁が違ってくる のだ。 1000mW 程度の定格出力であることを考えると、30mW でこんな歪み率になるのは、あきらかに異常といえる。
どこがおかしいのだろうか。 解決できるのだろうか。
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 ・・・音が出るまで
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。
回路図を検討すること１週間、わかったことは次の通り。
- 電源のGNDは、信号ラインのアースにはつながっていない。
- 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 - 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…
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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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...