トランジスタ2win差動式ヘッドホンアンプv5-2の製作(その1:回路検討)

昇圧型トランジスタ2win差動式ヘッドホンアンプであるが、親しく技術指南を頂いている友人からのアドバイスで、「電池電圧で変動しない定電流回路」を組み込むことになりました。

【LTSpice回路図】
HPA_v5_2_1
定電流カレントミラー回路間に定電流に使うJFETを挿入したものです。

ちょっと判りにくい図なので定電流部分の簡易図です。
HPA_v5_2_2
J1が定電流JFET(2SK30ATMの定数をチューニングして0.8mAのものが載ってます)
R1(=R3)とR2(=R4)の比を変えると、差動増幅負荷抵抗に見立てたR5,R6、R7,R8の電流調整ができます。

この回路を採用することでV1、V2すなわち電池電圧が変わっても(リチウムイオン電池が初期4Vから終期3Vまで変化)、差動増幅に流れる電流が一定になります。

これを採用すればどのようにアンプ特性が改良されるのかが知りたいところです。
LTSpiceのFFT機能で電池電圧と入力信号レベルをパラメータにした歪率計算を行い、改良効果を定量的に算定しました。

【オリジナル回路】
HPA_v5_2_3
電池電圧が下がると、0.1Vrms出力以上範囲での歪率が悪化し1%歪率での最大出力も低下します(実用音量範囲では大きな支障はないのかもしれませんが)

【定電流FETを追加した改良回路】
HPA_v5_2_4
いや見事なものです。
電圧が下がっているのに最大出力もそれほど大きく減じていません(想定外のメリット)

提案頂いた友人(というより師匠さん)に、この場を借りてお礼を申し上げます。


ここで一つ問題となったのがJFETに何を使おうか、サイズとIdssばらつきが課題です。
・・・いやいや、これも友人のアドバイスで表面実装型JFETの2SK208-Oを使うことになりました。早速、鈴商から仕入れて計測です。

【JFETのIdss計測冶具】
HPA_v5_2_7
2mm角の表面実装FETなので生基板を削って載せる冶具を作りました。
何故かいつものFET計測器で測れなかったので、ブレッドボードで電流値を計測です。

結果、0.80mAから1.15mA程度のばらつき幅のようです(20個計測)

先の定電流回路図でのR1、R2(R3,R4)の組み合わせを変えて対応するようです。

【EAGLEの回路図】
HPA_v5_2_5
左下にFETのIdssランクと定電流電流調整抵抗の組み合わせを記載しました。
この組み合わせで終段Trのアイドル電流が7mAから10mA程度に納まるはずです。

【基板図】
HPA_v5_2_6


さてこの結果はどうなりますか。

基板ができてきたので製作です。






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