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2013.02.11

【Meier Audio Porta CordaⅢ USB】二台目製作 ~恐怖のオフセットの巻~

去年に組み上げたJDS LabsのCmoyミント缶ポータブルアンプ、
cMoyBB v2.03Rは非常にシンプルな回路のCmoyアンプですが、
見た目のシンプルさからは想像できないほどの良い音が聴ける点、
過剰になり過ぎない程度に低音を持ち上げてくれるバスブースト機能と
電池を交換せずに、ACアダプタのプラグを差し込むだけで電池の充電が可能な気軽さがうれしく、
チープなミント缶のビジュアルもなかなかツボで、
それなりに出番が多く、気に入って使ってます。
JDS-Cmoybb_008.jpg
当機はオペアンプ一個で駆動しているポータブルアンプなので、
このオペアンプを変更することである程度の音質変化が期待でき
定期的にオペアンプローリングをしたくなるのですが、
このCmoyBBは音声出力側のミニジャックに3.5mmステレオミニプラグを差し込まないと通電しない仕組みとなっており、
オペアンプ差し替えのたびにミント缶から基板を取り出し、
基板裏の出力部にテスターを当ててオフセット測定するのが手間と感じていました。

しかし、先日、突如アイデアがひらめき、
このように両端オスのステレオプラグがついたケーブルを用意すれば、
いちいちアンプのケースを開けずともオフセットの測定ができるということに気付いてしまいました。
130211_001.jpg
何故今までこれに気付かなかったんだろう…。

ともあれ、全てのアンプのオフセットが簡単に測定できるようになって、
自作したアンプのオフセット定期チェックが気軽に出来るようになりました。

これを機に、僕が組み上げた全てのヘッドホンアンプの出力部を再測定してみたところ、
なんと、PortacordaⅢ USBから12mVのオフセットが出ている事が判明しました。
portacorda_027.jpg
何故気付かなかったんだ…

一般的にヘッドホンアンプのオフセット許容値は5mvまで、と言われていますが
許容値を大幅に超える直流漏れが発生している事に気付かず、何ヶ月も使用していたという事実に恐怖。


よく今までイヤホンが壊れなかったな…と思いましたが、
詳しい方に聞いて見た所、
実際はこの程度のオフセットならば、
まだヘッドホン・イヤホンを壊すほどではないらしく、それほど深刻な問題ではなさそう…ということがわかりました。
(いつもありがとうございます)

ちなみに、僕が所有していたBCLクローンヘッドホンアンプ、
LovelyCubePlemiumも10mv程度のオフセットが発生していたので、ギリギリ安全圏なのかな…?とは思いますが。

オフセットの発生には色々な要因がありますが、
今回の件に関しては
使用しているオペアンプの「入力オフセット値」が大きく関わっているようです。

僕がPortacordaⅢ USBに実装したオペアンプは「LM6171BIM」。
portacorda_035.jpg
このオペアンプのデータシートに書かれている入力オフセット値は「6~8mv」となっており、
他の一般的なオーディオ用オペアンプと比較しても非常に高い値となっている事がわかりました。
(例えば、秋月電子などで売られているOPA2134PAは2mv程度です)

この値が低いオペアンプほど、オフセットも小さく抑えられ、安全に使える…らしい。
(オペアンプの動作条件や発振の問題もあるので、一括りにはできませんが)

このオペアンプについて再確認してみたところ、
同じLM6171のSOICパッケージでも「LM6171AIM」「LM6171BIM」の二種類があり、それぞれ入力オフセットの値が「3~5mv」「6~8mv」となっていました。
AIMのほうが選別品なのかな?

よって、まずは憎きLM6171BIMを取り外すこととします。

まずはオペアンプの足を残して本体部をカッターで切り取り、
portacorda_036.jpg

ハンダ吸い取り線を当ててやると残った足もくっついてきて、
SOICの再実装が可能になりました。
portacorda_037.jpg

この後、オペアンプをLM6171AIMに変更してみたところ、
オフセットの値が「12mv」から、「8mv」に減りました。
しかし、大体データシート通りの変化ではあるものの、現状では使う気になれません。
僕の実装に問題があるか、仕様なのか…はわかりませんが。

ともあれ、安全圏といわれる5mv以内に抑えたい…。


そこでまうまう、博打に出ました。
部品は揃っていたので、2台目のPORTACORDAⅢ USBを製作。
portacorda_033.jpg
本当の2台目はPCM2704の実装に失敗してしまったため、
実質3台目の製作となります。
(キットを再注文しました。送料込みで2000円少々で2台分買えるので、ありがたい)
portacorda_034.jpg
少しずつ、SSOPのIC半田付けのコツがつかめてきたように思えます。

portacorda_039.jpg
Meier-Audioではオペアンプ「LM6171」を実装するように推奨しているのですが、
上記のように、大きめのオフセットが発生してしまいます。

そこで、スペックがLM6171に類似しており、入力オフセット値が少なく、またMeier-Audioのアンプの現行機種にも多く採用されているリリースの比較的新しいオペアンプ、
OPA209AIDを実装してみました。

OPA209AIDの入力オフセット値は150μV、つまり0.15mvという低さなので
このポータブルアンプのオフセット値がオペアンプ由来であるならば、
これで問題を解決できるはず。
portacorda_038.jpg

そして、この状態でチェックをしてみたところ、オフセット0mv、発振音も聴こえず、
肝心の音質も上々!(と思える)と、最高の結果が得られました。
や、やったぞ!



左が1号機、右が2号機です。
portacorda_041.jpg
1号機との音の違いを確かめたい所ですが、
LM6171を実装した1号機は、もう使いたくない…

1号機製作の際、ほとんどの予備パーツを用意していたので
フィルムコンデンサ属を買い足す程度で再製作が可能でした。(安く作れて良かった)
portacorda_040.jpg
前回との違いは、0.068ufのPPコンをVISHAY/BCのMKP416、0.22ufの積層フィルムをPanasonicのECQV、
スチロールコンデンサをXICONのアキャシャルリード品を使い、
3.5mmミニジャックを、マル信無線からSwitchCraft製に変更し、
LEDを紫から赤色に変更。
portacorda_042.jpg
というわけで、このPortacordaⅢ USBの製作を考えている方は
オペアンプの変更を視野に入れたほうが良い…と思います。

ともあれ自分の手で、安全に使えるPortaCordaⅢ USBの再製作に成功したことで
当機にますます愛着が湧きました。
この手探り感がたまらん…!


また今回の製作ついでに、一緒に買っておいたOPA209の2回路品、OPA2209と
OPA2134の後継機種らしい?FET入力オペアンプのOPA1642のSOICをDIP変換しました。
130211_002.jpg
OPA1642は消費電流1.8mv、OPA2209は消費電流2.5mvという低消費。
どちらも±2.25vからの動作電圧を保証していることから、
ポータブルアンプに使用するオペアンプに最適と言えます。

しかし、OPA1642をCmoyアンプに載せると発振してしまうようで、
当てが外れてしまいました。(CmoyBBに使う予定でした)

反面、OPA2209は今のところ、どのアンプに使用しても安定動作してくれて、非常に優秀と感じます。
バイポーラ入力タイプなのでCmoyアンプには使えないと思うのですが、
オフセットが0mvで聴感的にも問題ない…というのは安全と捉えていいのだろうか。
こちらは、今のところLeijineのA47ポータブルアンプ、47Aptblのボルテージフォロワとして使用しています。


今回の件で、オペアンプに求めるべき性能やデータシートの正しい見方について、
理解が深まった感があります。

そして、やはり電子回路の基礎について学ばねば進歩がないな…とも感じています。
まだまだ面白い事がいっぱい学べそうで、オーディオの海は広いなあ…。
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Posted at 23:16 | DIY関連 | COM(0) | TB(0) |
2012.10.22

【Meier Audio Porta CordaⅢUSB PHPA DIY Project】製作レポート

僕が9月に注文していた
Meier AudioのDIYプロジェクト、
Porta CordaⅢUSBのキットです。

portacorda_002.jpg
あれからパーツを集め、いよいよ製作準備が整ったので
休日に組み上げることにしました。

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■製作準備編はこちら
Meier Audio Porta CordaⅢ USBのキットを注文
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このPorta CordaⅢUSBは2005~2008年頃まで販売されていた
歴史あるポータブルアンプらしく、
元々DIY向きに作られたものではないようです。

どおりで、
フロントパネルが無かったり、製作難易度が妙に高そうだったり、
パーツの入手性が悪かったりするわけだ…。


このPorta CordaⅢUSBに使用するパーツは
秋葉原では手に入らないものが多いため、
主にRSコンポーネンツをはじめとした
通販で買った部品が多いです。
portacorda_012.jpg
さらにサイズ制約がかなり厳しく、
実装不可能だったり小さすぎたりしたパーツがいくつかあり、
何回か買い直したりしてます。
(ここまでの準備が結構手間だった!でも楽しかった!)

公式ページでは特に記載されていなかったので
かなり不安だったのですが、
クロスフェード用のトグルスイッチは
赤枠部のように足を切り取ってやる必要があります。
(2回路2接点ON-ONを2回路1接点ON-OFFに変更)
portacorda_013.jpg
ともあれ、この足を切らないと基板に実装出来ないのですが…。


チップ抵抗の半田付けは初めてなので
かなり不安があったのですが、
見た目よりはずっと簡単でした。
SOICの半田付けさえ出来れば、あとは応用といった感じ。
portacorda_014.jpg
(何箇所かずれてるけど…)


時間すっとばして、一気に実装完了!
portacorda_015.jpg
基板表面に実装したチップ部品の隙間をぬって
リード部品を半田付けしなければならないので、
やはり製作難易度は高めであると思います。

幸いにして、特に大きなトラブルもなく実装に成功しました。
(銅線のプラス・マイナスを間違えるというミスをやってしまいましたが)


基板表面のアップです。
この実装密度を見てくれ!(た、たまらん…)
portacorda_017.jpg
電解コンデンサだけでも合計9160μFを誇る大容量で、
Meier Audioのポータブルアンプに対する妥協の無さと信念が伝わってきます。



47pf、330pf、1500pfのコンデンサについて、
公式ではアキャシャルリードのスチロールコンデンサを使用するように推奨しているのですが、
今となってはスチロールコンデンサは非常に入手性が悪く、
秋葉原では330pfと1500pfのサンリング銅箔スチコンしか手に入らなかったため、
47pfはマイカコンデンサで代用しています。
portacorda_018.jpg
この銅箔スチコンはアキャシャルリード品ではないので
不自然な実装になってしまっていますが…細かいことは気にしない!
portacorda_019.jpg
0.22μFの積層ポリエステルフィルムコンデンサは
僕が気に入っているArcotronics/KEMETのR82を採用し、
0.068μFの積層ポリプロピレンフィルムコンデンサは
WIMAのMKP2を使いました。

USB入力からの電流を平滑する働きと思われる低ESR品の電解コンデンサは
容量、サイズ的な制約が厳しいため
ほぼ選択肢が無く、パナソニックのFCを使いました。
portacorda_020.jpg

16v470μFの電解コンデンサは
同じくパナソニックのオーディオ用、AMXを採用。
portacorda_021.jpg
チップ抵抗もパナソニックで統一しており、
Made in JAPAN風のこだわり。

フィルムコンデンサも国産メーカーの指月とかにすべきだったかな?


実装後の基板裏面です。
portacorda_022.jpg

メインの増幅用オペアンプは
LM6171(1回路)をデュアルで実装しています。
portacorda_023.jpg
2個あわせて消費電流5mA。省電力と高音質を兼ねているらしい。

電圧レギュレーターのLM2662Mです。
portacorda_024.jpg
ここから5.5Vの電流を流しているらしい…けどよく理解できていない。

DACチップのPCM2704です。
portacorda_025.jpg
このチップの働きにより、
PCからUSBケーブルを繋ぐだけで音楽を聴く事ができます。
(しかもバスパワー駆動対応)


そんな感じでいよいよケースに組み込んで…


完成!かっこいいぜ!!
portacorda_026.jpg

LEDは高輝度の紫LEDを採用しました。
フラッシュ焚くと紫に見えませんが…
portacorda_027.jpg

電池は9V電池一本で駆動する仕様で、
裏面の電池スナップから簡単に交換することができます。
portacorda_028.jpg
電池がけっこうガッチリはまるので、
電池の大きさにより、取り出すためにテコのようなものが必要な場合があります。
(マイナスドライバーで代用してます)

クリップが裏側についてますが、これは要らないね…。


無事に完成したPorta CordaⅢUSBを、実際にiPod nano4thと、
PCからのUSBケーブル直差しで音楽を聴いてみたのですが、
一聴してわかるこの高音質…!

正直、今まで作ってきたDIYポータブルアンプの中では一番音がいいかも。
音質レビューについては後日改めて。


それにしても…電子工作は飽きないし、楽しいです!

DIYで基板から組み上げたアンプはこれで9つ目となります。
元々狭かった部屋がさらに狭く…(あわわ)

次回製作予定の工作物は既に選定済みで、
準備を少しずつ進めています。

一気に沢山作っても使い分けられない事を実感しているので、
少しペースを落としてゆっくりやっていかないとね…。

Posted at 00:18 | DIY関連 | COM(0) | TB(0) |
2012.09.19

Meier Audio Porta CordaⅢ USBのキットを注文

国内、海外問わず、
ちょっとマニアな層に熱烈なフォロワーの多い
Meier Audioのポータブルアンプキット、
Porta CordaⅢ USBのキットを注文しました。

近年特に評判の良かった、CORDA STEPDANCEの後継機で、
僕が前から気になっていたポータブルアンプ、
2STEPDANCEが激安セール中なので
かなり後ろ髪を引かれたのですが、
「アンプキットに金を使いすぎて買えないわ…でもMeier Audioのアンプほしい」
といった心の葛藤の末、
公式サイトで妙に安く販売している、
Porta CordaⅢのキットを注文しました。

注文してから、およそ一週間で到着。

失敗のリスクを考え、2セット分注文しました。
基板とケースと付属品がついてなんと合計二千円くらい。

基板は5.8cm×7cm程度のサイズなのですが、
表面実装のパーツが多く、表裏合わせて実装密度が非常に高い。
portacorda_002.jpg
portacorda_003.jpg

勢いで注文しちゃったけど、いろいろと不安な点があります。

このキットは表面実装パーツが多く、
チップ抵抗やSSOPのDACチップの半田付けをする必要があります。

どちらも僕は半田付け未経験なので、不安だ…


そしてさらにこのアンプキット、
なんとフロントパネルが付属していません。
portacorda_004.jpg
自分でプラ板とかを切り出して作ってね!ということらしい。
キットが激安だから許せる!

そういうわけで、早速東急ハンズで塩ビ板を買って
パネルサイズの四角板を切り出しました。
portacorda_005.jpg

およそ0.2mm程度分厚すぎたらしく、ケースにはまらなかったので
裏側をカッターで削って、ぴったり収まるようになりました。
portacorda_006.jpg
(すげえガタガタ…)

左側は削った部分を誤魔化そうとしてヤスリで削ってみたけど
余計ひどくなってしまった…。


さらに、ボリュームは100kΩのスイッチ付きボリューム、
RK097を使用することを推奨しているのですが、
付属しているツマミの内径が3mmくらいのサイズなので、
ボリュームシャフトを削ってやる必要があります。
portacorda_007.jpg
ヤスリでゴリゴリ削って、ツマミがはまるようにしました。
たのしい。


今回、一番の難関と思われるSSOPサイズのDACチップの半田付けですが
以前、僕がAMB mini3製作の時に経験した
SOIC半田付け失敗のようなことは繰り返したくなかったので、
秋葉原で28ピンSSOPチップ用の変換基板と、
適当なICチップを買って、
半田付けがうまく出来るか練習してみることにしました。
portacorda_008.jpg
合わせて五百円くらいの消費となったけど、一発勝負で失敗して
取り返しがつかなくなるよりずっといい。


…案の定、何箇所かブリッジしてしまいましたが、
引き半田で半田を流しこむだけ流し込んだあとで
半田吸取り線で修正してやれば、うまくいくみたい。
portacorda_009.jpg
多分、ちまちまやろうとするとチップが熱で壊れるな…。

手が感覚を忘れないうちに、さっさとDACチップを半田付けしてしまおう。
portacorda_010.jpg

よしよし…なんとかうまくいったぞ!(たぶん)
portacorda_011.jpg


ここまでで、大きな懸念事項であった
「フロントパネル作成」「ボリュームシャフト調整」「DACチップ半田付け」が終了し、
あとは本制作のためのパーツ集めとなるのですが、これもまた一筋縄ではいかず。

秋葉原に1206サイズのチップ抵抗がほとんど売ってないわ、
トグルスイッチはどれを買ったらいいのかわからないわ、
表面実装タイプのUSBコネクタ売ってないわ、などなど
問題山積みです。(手間のかかる子…!)

さすがに秋葉原で買うだけではパーツが足りないので、
目星をつけたパーツは海外の部品通販屋にまとめて注文する予定です。

アンプキットは実制作も楽しいけど、
部品を集めるために試行錯誤するのもまた楽しくて。
ますますDIYが好きになっている自分がいます。
ああ、うまく製作できますように。

Posted at 02:41 | DIY関連 | COM(0) | TB(0) |
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