バランス型DCヘッドホンアンプ(頒布始めました)

(第一回ロットの頒布が終了しました。改良仕様を検討中です。2012.4.23)

やっとのことで、バランス型DCヘッドホンアンプが完成しました。
大変でしたが、出来栄えはGoodです!

【特徴】
1.入力から出力までDC構成です(カップリングコンデンサ廃止)
2.電池電圧低下に左右されない新方式の定電流回路と30時間駆動の省エネ性能
3.一般単三電池採用による扱い易さ
4.ワイドでダイナミックな音感でありながら、爽やかで繊細な音質

【外観】
HPA_BAL_DC_K9

早速ながら素子の変更をします。無音時ノイズの改善です
HPA_BAL_DC_K15
定電流CRD1mAをJFET・2SK30A-Yに変更します

HPA_BAL_DC_K8
・後述する回路構成により前作のバランス型よりも電圧増が必要となりました。電池数が4個になりケースサイズが2周りほど大きくなりました。
・サイズアップはデメリットだけでなく、前面に入出力コネクタ全てが配置できました。

【回路】 変更後の回路図です
HPA_BAL_DC_K16  

【基本的な構成】
金田式バッテリードライブDCアンプの基本構成を採用し、これの2段目以降をBTL化したバランス型DCアンプです。
低電圧作動が必要のため、初段はバイポーラトランジスタ構成です。
低電圧と電池電圧変化にも不感な定電流回路を新考案し採用しています。詳細はこちら
(オリジナルはCRDでしたが、JFETに変更しました)
低出力のヘッドホンアンプなので終段は1段増幅です。

【入力】
バランス型入力とアンバランス型入力の選択ができます。バランス型入力には特製4連ボリュームが必要です。が、アンバランス入力の場合は市販2連ボリュームが使用できます。但し切替型ではなく選択型です。ハンダ・ジャンパーで選択します。
DCが載った入力を想定し、入力カップリングコンデンサが付けられるようになっています。必要の無い場合は容易にハンダジャンパーできるようにしてあります。音質面でジャンパーされたDCアンプにすることを推奨します。
HPA_BAL_DC_K6
入力コンデンサ部をジャンパー

【初段】
HPA_BAL_DC_K2
NPN型DualトランジスタBC846DSを使った差動入力です(3個並んだ上段の表面実装Tr)
定電流回路には新考案の定電流ダイオード(CRD1mA)JFET(2SK30A-Y)、NPNトランジスタと抵抗を組み合わせた可変調整型をを採用しました(真中のTr)
これにより電池電圧が変化しても大きく変化しないアイドル電流特性が得られ、安定した出力性能と電池消耗ロス防止ができました。この差動バランスを調整することでオフセット調整を行います。
(定電流回路のアイデアを頂きましたS.M様ありがとうございました)

【2段目】
PNP型DualトランジスタBCM856DSを使った差動増幅です。初段差動増幅出力を2個設けた2段目にHot、Coldを振り分けています(3個並んだ表面実装Trの下側2個)

【終段】
HPA_BAL_DC_K12
NPN型トランジスタ2SC3668のみを対称的に配置した回路を採用しました。金田式DCアンプに採用されている同一トランジスタ組み合わせ回路で、コンプリトランジスタを使わずとも回路構成ができます(黒いTrがHot2個、Cold2個×左右ch)
むしろ、コンプリTrのNPN-PNP間hFE差が解消されない現状を打破するために採用した回路です。これによって前作バランス型HPAで起こった内部アンバランス問題が解決できました。

【出力】
HPA_BAL_DC_K4
バランス型専用ですのでヘッドホンもバランス型が必要になります。基板上の出力端子はステレオ・ミニジャックを2個並べた構成になっています。但し、お使いになる多くの方はこの出力端子穴からヒロセ6P端子に出力される方が多く、当方もそれを推奨してます。
ヘッドホン改造方法、例はこちらを、出力コネクタはこちらを参照してください。

【電源】
HPA_BAL_DC_K10
電池2本+2本(安定域では±2.5V)を想定しています。電池以外の単電源5V入力の場合も考慮し、レールスプリッタによる仮想GND回路によってDCジャックからも入力が可能な回路にしています。

【特性】
1.周波数特性
 (変換アンプ不調でまだ計測していません)

2.歪率
HPA_BAL_DC_THD_5V
試作でのデータですTHD+N:0.049%以下完成品の計測は変換アンプ不調でまだ計測してません)

【部品表】
細かな部品を個人で集めるのは大変と思いますのでキット単位で頒布します。

回路図記号品名仕様(用途)個数費用(円)
Q101,Q201DualトランジスタBC846DS(初段差動増幅)21,500
Q102,103,Q201,203同上BCM856DS(2段目差動増幅)4
Q109,110,111,112
Q209,210,211,212
トランジスタ2SC3668-Y(終段増幅)8
T1,t2同上2SC2712(定電流)2
Q13,14,
Q15,16
同上2SC1815
2SA1015
2
2
R103,105,R203,205チップ抵抗(2012)1.5k (差動増幅負荷)4600
R104,R204同上750 (定電流)2
R124,R224同上620 (位相補償)2
R106,112,T206,212同上120 (電流調整)4
R107,113,R207,213同上100 (電流調整)4
R108,109,114,115
R208,209,214,215
同上100 (電流調整)8
R110,111,116,117
R210,211,216,217
同上1k (2段目差動増幅 負荷)8
VR1,VR3半固定抵抗100, GF063P1B101
(差動増幅オフセット調整)
2
VR2,VR4同上500, GF063P1B501
(初段定電流調整=アイドル電流調整)
2
R101,102,R201,2021/4W金属皮膜抵抗10k (入力抵抗) 推奨:REY or RO4
R122,123,R222,223同上33k (負帰還抵抗) 推奨:REY or RO4
FET1,FET2JFET
2SK30A-Y(定電流)2
C1,C2電解コンデンサ1000uF/4V(日ケミ,APSC4R0ELL102MJB5S)2600
C4,C5,C6,C7チップコン(2012)330pF4
LED1LEDφ3  赤 または 青150
ST_JACK_MINIφ3.5ジャックステレオ、ST-0053210
VOL50K4連ボリュームA50k, LINKMAN, RD925G 改造品11,200
ボリュームツマミφ61300
SW2-2電源スイッチ2回路2接点、LINKMAN,2UD1-T1-A1-M6-R-E1100
DC_JACKDCジャックφ2.1、MJ-179P150
収納ケースタカチ、LM-140*(ブラックまたはアイボリー)11,050
基板専用基板(70.0×66.0)11,500
合計7,160
(注:アンバランス専用入力は無くなりました。バランス入力仕様配線を変更します, 2012/2/28追記)

キット頒布費用  :   7,160円(バランス&アンバランス兼用)
完成費製作代行 : 17,000円(どうしてもという、ご希望の方に)
             物量が多いのでヤマト宅配便を使用します(関東640円、その他別途)

右欄に費用をまとめてある単位で部品の頒布も致します(できるだけ特殊品を指定してください。汎用パーツだけならばご自分で入手願います)

●オプションパーツ(詳細記事はこちらです)
内容パーツ数量費用(円)
バランス型出力コネクタに代替ヒロセ・HR10A-7R-6S(73)1600
ケース取付型φ3.5ステレオジャックマル信電機・MU-074N190
バランス型ヘッドホン改造用プラグヒロセ・HR10A-7P-6P(73)11,100
上のバランス型プラグからφ3.5ステレオ3軸変換プラグ特性品11,700
バランス型ヘッドホン改造用シールド線1m単位1350/m

*完成品での改造作業費:上記部品費+2,000円
*ヘッドホン改造作業費 :上記部品費+1,000円(送料別)
  これらはできるだけ各自でお願いします

【頒布について】
頒布を希望される方は、このページのコメント欄に匿名で記入してください。
メールアドレスは忘れずに記載してください。こちらからメールを差し上げます。
できれば頒布の希望内容を書いてください。

2012.03.01 追記 NEW
製作マニュアルHPにアップしました。

注意事項
本ヘッドホンアンプの製作難度はかなり高いです。
マニュアルの冒頭に記載していますが、製作した結果の機能・性能を当方が保証できません。
各自スキルの自己責任でお願いいたします。
また、4連ボリュームに使っているLINKMANボリュームには、動作時音(通称ガリオーム)が発生するものが
あります。音が出ている時には気にならないレベルですが事前了承願います。


2012.2.28 追記
(Cold側のボリュームを削除して)DCが出てしまった原因解析に約2日ほど費やしました。
バイポーラTrの入力回路はインピーダンスが低いので、VOL抵抗もそのインピーダンス変化に影響するため、ボリューム位置によるDC変化が出てしまうという顛末がありました。

この処置を終って、更に安定した音を聴きながらアイドル電流や電池電圧を計測しました。
うむっ! 電池電圧が3.6V(4個で)の極端なレベルに下がっている。 でも綺麗に鳴っています。
アイドル電流は8mAを維持しています。 このアンプの省エネ度は只者ではない!





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電気オンチが始めた自作オーディオです
2010/3/17 電子工作をプラスしました。

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