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2012年7月31日 (火)

禁断のclassAAヘッドホンアンプ

真空管を使わず、classAA回路だけでヘッドホンアンプを作ったらどうなの?

という疑問は、みなさん考えるとは思います。
私も思いました。    

            ですので、作ってしまいました。

Classaa_hpa3

ケースに入れて、ちゃんと完成させたりはしていません。 
バラックでならしてみて、、、、  こういう音なんだ  と ひとり納得しただけです。

まあ、何の工夫もないままですので、面白くもなんともありませんが、一応回路図を出しておきます。
 
 
Classaa_hpa1
  
  アンプ部
 

 
Classaa_hpa2

  センター電圧生成部
 
 
 
VCとは、センター電圧のことです。  信号の基準電位です。 入力も出力もVCを基準にしています。
 
DCカットは入力の一箇所だけです。
NE5532で構成した場合、オフセット電圧は-3mV/-5mV(L/R)ほど出てしまいました。

問題になるほどではないと思っています。

宿敵、秋月スイッチングアダプタでも、「じーーー」というノイズを聞こえなくするのに、少し苦労しました。  電源全部をリップルフィルタに通した場合でもノイズが聞こえる。

もちろんリップルフィルタなしでは盛大にノイズが聞こえる。 フェライトコア巻いてもダメ。
CRフィルタ+フェライトでもダメ。 ノイズはパルス性なのでフィルムコンデンサ、積層セラミックコンデンサなどなど、試したけどダメ。  手持ちのコンデンサの容量が足りない。。。

結果的に、VC回路の基準部分だけを1石リップルフィルタで平滑して、あとはオペアンプのPSRRにまかませる形になりました。
 
この回路構成では、電源は5Vから24Vくらいまでの単一電源で動作可能です。
電解コンデンサの耐圧に注意が必要です。16V品なら電源を15Vを上限にしておく必要があります。
バッテリーでも、電池4本くらいでも大丈夫です。 バッテリー系の電源なら、リップルフィルタはいりません。

 
手持ちのコンデンサがなくなってきたので、ケチケチの1000uFx2個という電源容量。

それでも、ちょっとヤバイですね。 この音質。  作らなければよかった。。。
こんな構成でぺるけ式を超えてしまう部分があるとは。  

0dB HyCAAには、それなりに良い所もあるんですよ。 球を変えてその質の違いを感じれるところとか。

classAAヘッドホンアンプを聞いたあと、同じ曲をHyCAAで聞くと、暖かくてやわからくて、ゆったりと聞ける。 何か音のエネルギーバランスが、半導体だけのアンプと違うところが面白いです。

カソードフォロアでも、真空管の音っていうのはちゃんと出ているんだなと確認できただけでも、このアンプを作った甲斐がありました。  封印しておきます(笑

 

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ヘッドホンアンプ」カテゴリの記事

コメント

はじめまして、たかじん様
いつも拝見させていただき、勉強させていただいております。 「禁断の~」を作製させていただきました。(電源はかなりプアですが)
拙HPに載せるとともに勝手にリンクを貼りました。 事後報告にて申し訳ありません。よろしくお願いいたします。

UAIさん

はじめまして。
沢山、アンプを製作されていらっしゃるのですね。 ブリキラジオが何とも味があっていいです。
リンクについてのお知らせありがとうございます。 全然、問題ありません。 
こちらこそよろしくお願いいたします。

たかじん様
ありがとうございました。

classAAヘッドフォンアンプをブレッドボードで試作してみました。
非常に良い特性ですね。
ただ、出力にコイルかZOBELネットワークは必須のようですね。
超高域で発振の予兆があります。

keiji さん

完成おめでとうございます。 使用するOPAMPによっては発振することもあります。
おっしゃる通り、どんな条件でも動作するという回路ではないですね。

たかじん様
公開いただいている回路やソースコードなど、ありがとう。おかげ様で楽しい自作オーディオライフを満喫させていただいております。

こちらの回路を参考にして自作基板を作成し、同人ハードのように知人友人に実際に動く名刺として無償で配布したいと考えてますが、使用許諾や著作権の問題があるのか?よく分からないです。
たかじんさんのご承諾もしくはアドバイスなどがあれば教えていただけないでしょうか?
よろしくお願いします。

…and maidさん

自作オーディオを楽しんでいらっしゃるみたいで良かったです。

この記事を掲載した2012年当時はテクニクスが消滅状態でしたが、2015年に復活を果たしていて、現行モデルでもヘッドホンアンプ部にClassAAを使用しています。
https://jp.technics.com/products/g700m2/

特許は最長でも25年という決まりがあるため既に切れているはずです。 ただ登録商標は期限がないため自己責任でお願いします。 (私が探したところ登録されている様子はありません)

たかじんさん

早速のアドバイスありがとうございます!
なるほどです。私もj-platpatで検索しましたところ、該当する商標は出てきませんでしたが、念のため基板上に登録商標らしきものは配置しないよう気をつけます。

三毛にゃんジェロさん

MUSES05での話の続きです。
ClassAA+TTC004B/TTA004Bの構成は私も考えました。
ClassAAをかなり試されているJJさんという方が、(C-amp)OPA49720+(V-amp)OPA49720+2SC2120/2SA950の構成の回路を公開されていて「鳥肌が立った。」と書かれています。

ですが、この構成だとやはり思うのはClassAAをやめてOPA49720+2SC2120/2SA950の方が音が良いのではないかという疑問です。
ClassAAの2段目のOPA49720の電流はOPA49720+2SC2120/2SA950の構成のOPA49720の電流と同程度ではないかと思うのです。
そう考えるとClassAAでの構成は電流がほぼゼロのオペアンプが初段に無駄についているだけのようにも思えます。

デジタル さん

https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/06/classaa-b05d.html
https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/06/classaa-f0a0.html

この辺りをご覧になったことはございますでしょうか。

V-ampの負荷を軽くして理想的な増幅動作にしてあげるのがC-ampの役目です。そしてV-ampのNFBループ内にC-ampが組み込まれているという部分もミソです。

つまるところ
OPAMP+バッファとどちらが音が良いか、というよりテクニクスの思想に共感するかどうか。という部分が大きい趣味の世界かと思います。

たかじんさん

実はリンク先の記事は何度も繰り返し見させて頂き、感銘したところからClassAAの試行錯誤を始めました。
NJU77902の欠点もV-ampがキャンセルしてくれるはずとの思いで使ってみた訳です。
ですが、そうはいかなかったところから再度見つめ直したいと思っています。
下記リンクの技術者さんも、これを考えた人は本当に凄いとおっしゃられています。
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://m.youtube.com/watch%3Fv%3DtpqZdbklg8s&ved=2ahUKEwj9ypXOquT8AhVNDt4KHYFQBkIQjjh6BAgNEAI&usg=AOvVaw2j8YQKXrut8ZG1XbLTkkyM

デジタルさん

オペアンプ+SEPPとは異なりますが、オペアンプ+ダイアモンドバッファの回路はLinkmanのDIA_BUFFキットを作って試したことはあります。トランジスタは2SC1815/2SA1015です。hFEの値は確認してませんが、GRランクのものを使いました。
ところが、この回路では2SC1815/2SA1015が非力だったせいか、インピーダンス22ΩのYAMAHA HPH-PRO500と400とで低音再生がダメでした。オシロで確認した訳ではありませんが、振幅のピーク/ボトムで反転しているんじゃないかと思われる非常に不自然な音でした。
一方で、0dB HyCAAは何の問題もなくHPH-PRO500と400をドライブします。
他にaudio-technica ATH-W1000やAKG Q701はどちらでも問題なし。

ClassAAとオペアンプ+バッファとの違いは、初段オペアンプにどれだけ力仕事をさせるかどうかだと思うのですよ。ClassAAの場合は力仕事は後段オペアンプに任せて自分は楽する一方、オペアンプ+バッファでは力一杯働かないといけない。この余裕の有無がキモなんだと思います。
もちろん、後段オペアンプの負担は大きくなりますが、負荷によってそれが耐えきれない場合にはさらにSEPPで補助してあげればいいかと。

三毛にゃんジェロさん

私はオペアンプ+SEPPとオペアンプ+ダイヤモンドバッファは市販品を持っているのですが、どちらも結構良い音で鳴ります。
オペアンプ+SEPPはNFJのゲインが高過ぎる安物なんですが、SEPPが純A級で1.2WあるためかT50RPが非常に良く鳴るんです。
ClassAAの初段の動作についてはその通りだと思ってるのですが、音については物足りなさも感じます。
OPA627+MUSES05が試した中では最も良いと思いました。

デジタルさん

失礼いたしました。ご覧になられておりましたか。

浜田さんのClassAA解説は分かりやすいですね。 コメント欄に書き込んでいらっしゃる人もC-amp側のB級動作による歪はキャンセルできないことを指摘していますが、それと同じでCmosオペアンプであるNJU77902のもっさり感は払拭できないのだと思います。

> OPA627+MUSES05が試した中では最も良いと思いました。

豪華な組み合わせですね。 MUSES05のドライブ能力の高そうな音は期待できますが、すぐに作ってしまう実行力はさすがです。


三毛にゃんジェロさん

OPAMP+ダイヤモンドバッファ、SEPPでも音の良いものはあると思います。 もしかするとリンクマンのキットが行けてなかったのかもしれませんね。 トラ技の筆者さんなどもそうですが、音に拘りをもって作り続けてきた人と、回路技術に長けてサクッと回路を組んだだけの人がいるように思います。 

良い音を聴いてきた人、求める音がしっかりしている人は、オシロやひずみ率計を見て「問題なければ完了」とはしません。 むしろ、そこがスタート地点で、音を仕上げる作業に入っていきます。

リンクマンのキットも、あれこれ調整すると良いと思える音になったのかもしれませんし、致命的に基板パターンがダメな場合もあるかもしれません。

> 一方で、0dB HyCAAは何の問題もなくHPH-PRO500と400をドライブします。

ありがとうございます。 基板化する前の段階で追い込みをしていしたが、理想を追い求めたパターンで基板化したら、私も驚きました。

たかじんさん

そうですね。Linkmanのキットもダイアモンドバッファにパワートランジスタを使ったら結果が違ったかもしれません。
試してみたいとは思うんですが、キットの販売は終了してしまったし、かと言ってユニバーサル基板で組んでまでやることとも思わないので、結論は闇の中ですね。
ちなみに、Linkmanのきっとはちゃんとケースに組み込んで動作に問題のないATH-W1000と一緒に嫁に出しました。

三毛にゃんジェロさん

ダイヤモンドバッファのトランジスタの選択は意外と難しいのかもしれませんね。 ヘッドホンアンプではコレクタ電流は1Aから2Aくらい流せるものが望ましいような気もするし、OPAMP側から見てドライブしやすい小信号トランジスタの方が高域特性まで素直に伸びそうな気もします。

ともあれ、発振しないように設計するのと、十分なアイドリング電流を安定的に流すようにしてあげる必要があると思います。

浜田さんの動画のコメントのYasuda Nさんは回路の動作を正しく理解していませんね。
シミュレータを1回動かせば間違いに気が付くはずなんですが。
ClassAAのA2はA1入力からVoの間にありますから明らかにA1の負帰還ループの中でありA2の歪みは結局A1の負帰還で減少します。

ダンベルカールさん

Yasuda NさんのコメントはMOSFET版のclassAAのことを指していますが、バイポーラ版の方が多かったと思います。MOSFETでスイッチング歪を発生させない条件はフルパワーの1/4のアイドリング電流を流したときで、それを実際にやってたのはマランツです。が、A級アンプと同様にめっちゃ熱かったです。

SEPPのスイッチング歪、クロスオーバー歪をNFBにより完全に打ち消せるならClassAAではなくても良いですしね。

ClassAAと通常のアンプの違いは、C-amp側で負荷のインピーダンスの山や谷などの変動を察知して電流を供給してあげることで、V-amp側の増幅は負荷変動がない(軽い純抵抗負荷)増幅だけで済むようになることだと考えています。
もちろんクロスオーバー歪やスイッチング歪は通常のアンプのNFBと同等には補正できると思います。

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楽器練習用のミキサー付ヘッドホンアンプを製作します。我が家には大きなミキサーはあるのですが、手軽にPCの音と楽器の音をミックスしてヘッドホンで聞けるようなミキサーアンプが無いので、作る事にしました。・入力1:ベース(ハイインピーダンス:Phoneジャック)・入力2:PC(PCのヘッドホン出力:ステレオミニジャック)・出力:ヘッドホンアウト(ステレオミニジャック)・楽器・PC個別レベル設定用ボリューム・入力1はPhone Mono/Stereo切替できるようにする(シールドケーブル抜き差しを電源スイッ... [続きを読む]

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