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単三電池2本で動くバランス型ヘッドホンアンプの製作(その4)

NJU70シリーズオペアンプの記事が2件割り込んでいるので、このタイトルに関連する記事は(その6)になるのが正解かもしれません。

3日ほど前に基板が届いたので早速製作です。

HPA_OPAMP_23.jpg

【単三電池2本で動くバランス型ヘッドホンアンプ】
HPA_OPAMP_20.jpg

これまでのLi-ion電池式に比較すると、とても簡単な作りです。あっという間に完成します。

バランス型の出力コネクタは、私のヘッドホンに合わせてヒロセの6Pを使っていますが、右側に見えるφ2.5mmやφ3.5mmの4極コネクタも付けられるように、電源コンデンサは右側に寄せました。

これまで使ってきた青の電源パイロット用LEDは、エネループ2個の電圧2.4Vでは点灯しないので、赤に替えてます。

入力と負帰還、出力保護抵抗は、テスト的に交換できるようにソケットに差し込むようにしてあります。
結果は後述。

【アンバランス出力方式にも簡単にできます】
HPA_OPAMP_21.jpg

バランス出力型を意図して製作した本器ですが、バランス型ヘッドホン改造に難がある場合でも、アンバランス型ヘッドホンアンプとして製作できるように、φ3.5mmの3軸型ジャックも取り付けられます。各ch のHot 出力を分岐させています。

見栄えを気にしなければ、フロント側からはアンバランスを、左側側面または上面からバランス出力を取り出せるような端子配置もできるかもしれません。

【入力と負帰還抵抗の変更】

試作では約2倍のゲインで、ボリュームが9時方向でもかなり音量があるのが気になっていました。
本番のボリューム(LINKMAN、RD925_50kA)で操作してみると、やはりゲインがあり過ぎのようです。

手持ちの利久RO抵抗の関係で、入力抵抗:56k→39k、負帰還抵抗:120k→56k  に変更し、増幅率を約2.1倍から約1.4倍に減じました。入力インピーダンスがやや低下しましたが、操作感を優先させます。(増幅率はもっと下げても良いのかもしれません)

【歪率と出力】
HPA_OPAMP_22.jpg

私の所有機器では、歪率はアンバランス出力でなければ計測できないので、バランス出力をアンバランスに変更する変換アンプ(右側)を経由し、PCのWaveSpectra で計測してます。
前回の計測失敗は、変換アンプの入力部に半田付けされている75Ω抵抗が付いて無かったためで、自回路内の1kが負荷抵抗になっていました。

HPA_OPAMP_18_THD.jpg

凡例に示す一番上の青線が試作時のものです。

2番目の赤線が完成品としての本器データです。低出力域のレベルが低くなっています。これは、アンプ内部のノイズレベルが低下したということです。そのためか、最大出力も試作時の0.80Vrmsに比べ、0.85Vrmsに僅差ですが増加してます。

3番目の水色の破線が出力負荷抵抗10Ωを4.7Ωにしたものです。最大出力が僅差0.90Vrmsに増加します。
逆にこの程度の差なので、この抵抗は利久のRO抵抗である10Ωにします(RO4.7Ωがありません)

4番目の茶色がアンバランス出力です。流石にバランス出力より最大出力が低くなりますが、半減とはならず0.6Vrmsと健闘してます。最低歪率や全域の歪率もバランス型よりも良いくらいの性能です。

実は少し心配していたのがDCバランスでした。
(NJU7043Dのデータシートにはあまり良い数値が書いてありません)
しかし、バランス出力では0.2mV以下、アンバランス出力でも2mV以下になってます。十分でしょう。

外来DCに備え入力カップリングコンデンサ・パターンも用意しましたが、不要な場合のジャンパーも付けました。

【周波数特性】
HPA_OPAMP_19_Hz.jpg

この特性は初段反転増幅の位相補償コンデンサを付けないものです。100kHz近傍でやや持ち上がってから早めに落ちていきますが、この特性で十分でしょう。


【製作まとめ】

・単三案電池2本で動くバランス型ヘッドホンアンプ製作という目的が、
 超安価ながらも素晴しい性能のNJU7043オペアンプのおかげで達成することができました。
(1.5V動作を保証するオペアンプならば何でも使えるでしょう。LT1112は試用済みです)

・バランス型はどうも・・・という方でも、アンバランス型で容易に製作できる構造にしました。
 キレキレのバランス型の音にかなり近い音感で楽しめます。

・単三アルカリ電池ならず、エネループのような低電圧電池でも使えます。
 更には、超省エネ性能です。試作器の製作からかなり長い時間、同じエネループ電池で動かしてますが、
 電池電圧は元の1.25Vから下がってくる様子が見えません。
 通常ボリュームで音楽を聴いている時の平均電流は2mA程度しか流れてません。

・小さなコンデンサや抵抗を含み、基板上31個の部品だけで高性能のバランス型ヘッドホンアンプが完成します。
 バランス型ヘッドホンアンプの導入器として、お手頃ではないでしょうか。


---------- 2015/4/19 追記

製作を行うに綺麗なロゴシートが欲しいものとかねがね思っているのですが、何せデザイン・センスが乏しいので未だにできていません。黒のケースなので、透明シールに白インク印刷するのですが、一般のプリンタには白インクがありません。

最近、求めやすい安価で透明シールを作ってくれる会社があるので、そこで作ってみようと思ってます。
それにはPhotoShopなどのDTPソフトでデータを作るのですが、一番肝心なのが「フォント」です。

このアンプを作るに至って、やっとのことで綺麗なフォントを見つけました。Harabara というフリー・フォントです。
このフォントデータをPhotoShop のフォントフォルダー(Program Files(x86)/Comon Files/Adobe/Fonts)に入れれば使えるようになります。
そして、一番大変なのがPhotoShop で文字のデザインをする部分ですが、Webを調べると沢山の参考記事があります、あります。私が参考にしたのはこちらのページです。

やっとのことでここまで来ました。
実際には文字だけが白くなり、周囲の影は灰色で、周りは透明シール(の予定)です。
折角のメーカー製シールなので、専用のカラー・ロゴなども添えると更にGoodかも。

HPA_OPAMP_24.jpg

でも、このままではシールを作ってくれません。

「白塗りデータ作成(透明シールでは印刷する部分が映えるように白塗りする)」や、「カットラインの作成」という、シール屋さんに出すための専用レイヤーが必要です。

また、小さなシールを1枚作っても、自分の手でカットすることを考えて、複数データを並べたシールを作っても、単価は殆ど同じなので後者を選ぶことになるのですが、このデータを決まった位置に等間隔で複写し、並べることが必要です。

多分、時間の都合で本日19日はここまでかな?

-------------- 2015/ 4/ 25 追記
PhotoShop で画像編集やってました。
初心者の私には、やりたい画像編集をどうやって実現するのかの調査が多く大変でした。

HPA_OPAMP_26.jpg  

この画像だと、黒いプラスチックケースに透明シールを貼り付けたイメージが出ないのですが、背景が真っ黒で、そこに文字周囲の縁取りが真っ白で内部がやや灰色がかった文字が浮き出るものと推測してます。
1枚のシールサイズは横5.5cm×縦8.0cm ですが、これを縦横2枚づつ4枚並べます。
ヘッドホン・シルエットは濃い目の青にしました。黒のバックに薄く見える程度になるでしょう。

さて完成が楽しみです(失敗しないか少し心配ですが)



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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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