2013.01.06

【ぺるけ式OPアンプ反転型ヘッドホンアンプ】製作レポート

あけましておめでとうございます!
改めまして、管理人のまうまうです。

今年もよろしくお願いします。

さて、表題の
ぺるけさんが公開しているDIYプロジェクト
「ぺるけ式OPアンプ反転型ヘッドホンアンプ」ですが、
先日のSIGMA11の製作後、ちょっと新規のDIYを保留して、
冬休みの工作として、年末年始に作業を行いました。


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■ぺるけさんのプロジェクトページはこちら
OPアンプ式反転型ヘッドホンアンプ
http://www.op316.com/tubes/hpa/ophpa.htm

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ここで問題となるのは、
ぺるけさんのページでは回路図や詳細の説明は記載されているものの、
基板の実体配線図が提示されていないという点です。

「このくらいは自分で出来るようになりなさい」ということだと思うのですが…

ともあれ、回路図の読めない今の僕には敷居が高い話だったのですが、
seyoさんのブログにて
当ヘッドホンアンプの実体配線図の例が公開されていましたので、
参考にさせていただきました。(ありがとうございます!)
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■seyoさんのブログはこちら
daikunomokichi_weblog
http://daikunomokichi.blogspot.jp

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公開されている実体配線図をもとに、
パーツを取り付けるべき部分をマーキングしていきました。
基板は公式推奨のタカスIC-301-72を使っています。
perukeop_002.jpg
見た目は良くないですが、このくらい慎重にやらないと失敗しそう。多分する。
(案の定、いくつかマーキング場所間違えました)
また、LED用の配線ラインを自分で考えて追加しています。

ジャンパー線と抵抗類、オペアンプソケットを取り付けた所。
perukeop_003.jpg
ジャンパー線は抵抗のリード線切り落としを使いますが、
千石電商に「0Ωの抵抗器」が安く売られていたので、
他のパーツと干渉しないところはあえて切り落とさずに使っています。(見栄えがいいので!)

本ヘッドホンアンプの製作にあたり、
「JFET入力の2回路入りオーディオ用オペアンプ」が二つ必要になるのですが、
かねてより使ってみたかったオペアンプ「MUSE8920」を用意しました。
perukeop_004.jpg
SOICタイプを買った理由は、
単にDIPタイプのオペアンプはソケット抜き差し時に足を曲げてしまうことがしばしばあり、
精神衛生的によろしくない…という理由です。

パーツはそれほど多くないので、
思ってたよりずっと早く実装基板完成。
perukeop_005.jpg

裏面です。
2箇所、パターンカットが必要な場所があります。
perukeop_006.jpg
基板中央部をまたぐ白い内部配線は、
LED配線用のプラスマイナス部を追加したための処理です。


ひと通りの配線を終え、
電圧チェックが正常であることを確認したので
ケースに組み込み、音楽の試聴をしてみたのですが…。
perukeop_007.jpg
う、うわあ、低音が全く聴こえない…。
さらに、ACアダプタを変更したり、設置場所を変更してみると
音楽鑑賞どころではなく、ノイズしか聴こえないノイズ発生器となってしまいました。


薄々気付いてはいたのですが、上記の写真の状態は
「実装基板のアース」を落としておらず、出力先の信号に
ノイズがそのまま乗ってしまっていたようです。

seyoさんのブログに掲載されていた実体配線図では
アースラインの指定場所が記載されていなかったため、「もしかして配線が要らないのかな?」と思い
試してみたのですが、そんな甘い話ではなかった。

取り急ぎ、完成写真とぺるけさんの製作例、他のHPAの実体配線図などから
アースラインと思われる場所を推測し、
当てずっぽうで配線してみたところ、
まともに音楽が聴けるようになりました。(良かった)


というわけで、ユニバーサル基板を使ったヘッドホンアンプ処女作、
「ぺるけ式OPアンプ反転型ヘッドホンアンプ」が完成!
perukeop_008.jpg
ケースは定番タカチのHEN型放熱ケース、HEN110312Bを採用しました。
このケースは廉価帯の弁当箱アルミケースと違い、
フロントパネルと胴体部分が別々のパーツとなっているので、
パネル加工がやりやすく、またケース自体の見栄えも良いので、気に入っています。(高いけど)

今回は緑色LEDのロッカースイッチを採用したのですが、
赤色や黄色と比べ光量が低いらしく、かなり暗めの光。
perukeop_009.jpg
使用するLEDの色によって抵抗値を調整する必要があるわけか…。
(これはこれで良いと思ったのでそのまま)

ACアダプタは秋月電子で売っている、
15Vの安定化スイッチングAC-DCアダプタを採用しています。
perukeop_010.jpg

ぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプと大きさ比較。
perukeop_011.jpg

高さも長さもコンパクトで、我ながら気に入りました。
perukeop_012.jpg

改めて、内部紹介です。
perukeop_013.jpg
アースラインの見直しを図り、
基板を固定するためのネジの一箇所にまとめて落としています。(左下)

また、ゲインは4倍に設定しています。


オペアンプはMUSE8920を使いたかったのですが、
DCオフセットが4.7mvほど出てしまいました。
安全圏と言われる5mv以下ではあるものの、不安だったので、
諦めてOPA2227を採用しました。(OPA2134とOPA2227の場合、オフセットは1mv以下になりました)
perukeop_014.jpg
今回はちゃんと製作成功できるか不安だったこともあり、
パーツ類の価格は安めに抑えています。

抵抗器はギャレットオーディオで注文したXiconの金属皮膜抵抗(一本10円)
カップリングコンデンサ(と思われる)はMUSE ES(一個15円)、
フィルムコンデンサは東信のUPZ(一個15円)を採用しています。
また位相補正用の3pFマイカコンデンサ(一個150円くらい)を、
抵抗器と並列で、横倒しにして無理やり差し込んでいます。
(今思うと基板の裏側に半田付けしたほうがスマートだったかも)

電源部の電解コンデンサは、
東信のUTWRZ 25v1000μF(一個70円くらい)とケミコンのKMG 10v4700μF(一個140円くらい)を採用しました。
perukeop_015.jpg
ケースに対し高さギリギリです。

ぺるけさんの公式ページでは
電源部のコンデンサには16v1000μFが使われていますが
15vのACアダプタで駆動する場合、耐圧に余裕を取って25V品にしたほうが良さそうです。

前面パネル裏側。
perukeop_016.jpg
ボリュームは今回もRK27を採用しています。
RK27を使ったアンプはこれで4つ目ですが、いずれも極めて高精度で、
ギャングエラーやガリノイズは一切ありません。
(ボリューム部は予算を落とさないほうが良さそう…と思っています。)

背面パネル裏側。
perukeop_017.jpg
ぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプver.3の製作記事を参考に、
DCジャックにマイクロインダクタを追加してみました。

また、アダプタで駆動するアンプなので不要かな…とは思いましたが
万が一の安全を考え、ヒューズBOXも追加しています。(なんとかギリギリケースに入った)

こんな感じの仕様で実際に音楽を聴いてみたのですが、
ウォームで優しいぺるけ式FET差動ヘッドホンアンプとはまた違った音色で
ややシャープでソリッドな印象ながら、高音の刺激が適度に抑えられており
非常に聴きやすく、改めてぺるけさんのセンスの良さを感じ取ることができます。

一つ残念な点は、
ぺるけさんのページでは「残留ノイズは30μVくらい(帯域=80kHz)ですので高能率なヘッドホンでも事実上無音です」と記載されているのですが
僕が作ったぺるけ式OPアンプ反転型ヘッドホンアンプは
イヤホンと、ノイズを最も拾いやすいヘッドホンのMDR-Z1000を接続すると
はっきりと「サー」とノイズが聴こえてしまうことから、何か不手際があるかもしれません。

アースラインを見直すべきなのか、
それともケースが小さすぎて部品が密集しすぎたせいでノイズが乗ってしまっているのか、
またはこういう仕様なのかは現時点ではわからないのですが…。
(他のヘッドホンだと聴こえない程度ではあるのですが)

慣らしが進んできたら、音感想を書いてみたいと思います。





ところで、
前回の更新からかなり日数が空いてしまったのですが
何もしていなかったわけではなく、
次の製作のための検討と準備を進めていました。

そう、次回はいよいよ、DACキットの製作にチャレンジしてみようと思います



かねてよりDACキットに興味はあったのですが、
国内外で販売されているDACキットのほとんどがUSB入力でバスパワー駆動のDACキットばかりで、
USB-DDCを経由し光・同軸ケーブルでDACに接続したいまうまうにとって
選択肢がほとんど無く、手をこまねいて見ているばかりでした。

そこでまうまうが目をつけたのが、
毎度おなじみAMB LABSのDACキット、GAMMA1&GAMMA2です。
amb_gamma_001.jpg
ケース用の加工済みパネルも一緒に注文しました。

ご覧の通りクレジットカード4枚分サイズの基板で、かなり小さなDACキットなのですが
この二つの基板を組み合わせることで以下のような高機能なDACとなります。

・USB-miniのバスパワー、またはDC1.3mm 5vの入力で駆動可能
・信号入力はUSB・光デジタル・同軸の三種から選択可能
・アナログ出力3系統(RCA1組、3.5mmミニ2組)※設定により直接ヘッドホンも駆動可能
・光デジタル・同軸のデジタル出力が可能(DDC)
・24bit 192kHzのアップサンプリング機能(設定により変更可)
・3種類のデジタルフィルター選択
・アンチクリッピング機能付き(出力のボリュームを少し下げて音割れを防ぐ)


非常にコンパクトながら高機能、高性能なこのGAMMA1&GAMMA2のDACなのですが、
大きな問題があります。
それは単純にDACキット全般に言える
製作難易度が高く、パーツ代が高く付く」という点です。

このGAMMA1&GAMMA2は、
不器用なまうまうにとって鬼門となるSSOPのチップの半田付けが4箇所あり、
値段の張るICチップなどの部品がたくさん必要なため、部品代だけで1万円に届く計算です。

さらに今回、僕はAMB公式で基板だけに留まらず
ケース用のパネル(49USD!)を合わせて注文したため、
送料やケース代などを含めた総額は2万円弱となって、いよいよ後戻りできない感じに…。

二枚の基板のうち、片方の製作に失敗してしまったと仮定しても
リカバリーの代金含め3万円以内で収まる算段なので、既製品のDACを買ったつもりで、
勇気を出して作ってみることにしました。

製作レポートは次回にて…。


また、GAMMA1&GAMMA2の基板注文にあわせ、
こんな基板も注文してみました。

AMB LABSのSIGMA25です。
amb_gamma_002.jpg
(9V電池はサイズ比較のために一緒に写しています)

この小さな基板は、ACまたはDC入力によって受け入れた電圧を
三端子レギュレーターを使って設定した電圧に変換する、いわゆる「簡易的な安定化電源基板」…らしい。
詳しい方に意見を伺った所、
ただ電圧を変換しているだけで、安定化とは呼べないレベルのものらしいですが…。
また、あくまで低電流の機器向けの基板となります。(0.3Aまで)

ともあれ、面白そうな基板なので
これを使って、上記のGAMMA1&GAMMA2のDAC用の電源ユニットを作って
コンパクトなセパレートDACを組み上げよう!という算段です。
前回のSIGMA11のようにトランスを使った大袈裟な実装にはせず、AC-ACアダプタを使って
安価でシンプルにまとめる予定で、準備を進めています。


一つキットが組み上がると、次のキットが気になって…
電子工作キットの沼にはまっていることを実感している昨今です。
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