トランジスタ2win差動式ヘッドホンアンプv6の製作(その1:試作検討)

リチウムイオン電池充電機能を付加したHPAを検討中に、私の技術指南から「DC化」と「終段Trの性能アップ」の提案があった。

【LTSpiceで定数チューニング】
 
HPA_V6_3
(参考:計算式は3種書かれています。.option plotwinsize=0 と書かれている部分が計算式の最初です。
    青字はコメント化されている部分で、黒字がアクティブな計算式です。状況で使い分けています)



1.「終段Trの性能アップ」

  原回路では終段Trのエミッタ抵抗100Ω、コレクタ抵抗10Ωが入っているが、
  エミッタ抵抗を10Ωにしてコレクタ抵抗を外す。
  これにより、そのままではアイドル電流が増えるが、
  定電流負荷抵抗を小さくする(2.2k -> 1.5k)のと
  定電流値を下げる(0.7mA -> 0.6mA)ことを組み合わせた。


2.「DC化」

  カップリングコンデンサを外すにはDC(オフセット)調整が必要になります。
  定電流調整抵抗の片側に半固定抵抗を入れ、この定電流値を調整することで、
  終段Trに流れるアイドル電流調整でバランスを取ります。

  またDCを安定化(調整しやすく)するために入力インピーダンスを下げます。
  入力部に入っている220kを68kに下げます。

【原回路と歪率をLTSPiceで比較しました】
HPA_V6_2
v5-2とあるのが原回路、v6とあるのが変更した回路です。
0.1Vrms以降の高出力側で効果があります。かなり良くなりますね。


今の基板構成を改造すればできるので、早速に作ってみました。

LTSPiceで検討した回路に対し、定電流調整抵抗は130Ωが適正でした。
実機の方がアイドル電流がやや多く流れるようです。

HPA_V6_1

DC調整は全く問題なく安定調整できます。0.1mVまで押さえ込めます。
長時間安定性や電源再投入後の再現性もしっかりしてます。


音質は深みのある音が増強されたと言う感じです。

DC化によるものと相まって低音の伸びがかなりよくなりました。
カップリングコンデンサレスの効果と思います。
強すぎると思える楽曲もあるくらい、かなりのものです。


特性計測は後にするとして早速設計してみました。

コンデンサが2個無くなり、リチウムイオン電池になればDC-DCインバータも不要です。
DCジャックも使う用途は無くなります。
これでリチウムイオン電池充電回路が組めそうです。

【回路図】
HPA_V6_sch

充電の電源はUSBから取ることにしました。200mA×2なら行けるでしょう。

充電と使用の切り替えは現有2回路2接点のスイッチがそのまま使用できます。

終段アイドル電流を15mA程度にしたいので、定電流を0.7mAから0.6mAに下げました。
定電流調整抵抗には1.2mA流すことになるので、FETのIdssと定電流調整抵抗の組合せが
変わります。

差動増幅の負荷抵抗を2.2kから1.5kに下げました。

【基板図】
HPA_V6_brd

図の上から、1段目が定電流+差動増幅部、2段目が終段増幅部、3段目が充電・電源部、
4段目が入出力部という構成になりました。

IC1,IC2が充電用表面実装ICです。3mm角の小スペースに10pinもあるので手半田では
かなり無理なのですが、それも可能になるように、またリフローハンダが付けやすいように
パッドパターンを長くしてあります。

左端のUSBコネクタ左右に充電モニター表面実装の青LEDを付けました。
充電中は点灯で終了時に点滅です。
ケースに小さな穴を開けておけば見えるでしょう。

終段Tr(Q105,106,Q205,206)の周囲を広めにし、次期ディスコン対応エリアを確保しました。







テーマ : オーディオ
ジャンル : 趣味・実用

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