フルディスクリート・フルバランスヘッドホンアンプ
色々な方面から、HPA-12 ディスクリートヘッドホンアンプをバランス型にできないか、と相談を受けていました。
結論から言いますと、わりと簡単にバランス化できます。 それも、入力から出力まで全てバランス化された、いわゆるフルバランス構成の方が簡単です。
今までは文章だけの説明でしたので分かりにくかったと思います。
ざっくりとした図を描きました。
こんな感じです。 図に描いてしまうと、理解しやすいと思います。
HPA-12基板は元々電源回路やプロテクタ回路を基板上に配置していますので、基板を２枚使うことで完全に左右独立させることができます。 俗に言う、
ツイン・モノ・コンストラクションです。
すみません、ちょっと格好つけすぎかも・・・
ボリュームは４連を使うことで連動させることができます。また、２連を左右で１つづつ使うという使い方も可能です。
実は４連ボリュームは入手性があまり良くありません。
現在、三栄電波あたりで手にはいるようです。 この中ではアルプス電気の50ｋが良いと思います。 東京光音電波のコンダクティブ・プラスティック・アッテネータは音質面で評価が高いですが、価格もとても高いです。 もちろんMUSES72320電子ボリュームを4連として使っても良いです。 （※電子ボリューム基板を使うときは、独立電源を用意するのがおススメです。）
さて、電源トランスをどうするか。
最も完全なバランス化は、電源トランスごと左右で分離。 つまりトランスを2個別々に配線して、左右で共有している部分を徹底排除することでしょう。
そこまでしなくても、頒布しているRコアトランスは、純A級HPA-12基板を２枚ドライブできるだけの能力がありますので、１つのトランスから並列に繋ぐことも可能です。
どこまでこだわるかは、人それぞれ、考え方次第と思います。
安全のため、必ずヒューズを入れます。 ヒューズを入れると音質が劣化するなど各所で色々言われていますが、音質がどうこうよりも安全性を重視してください。 ここは重要な部分です。
バランス出力の端子は、特に決まりごとがなく幾つかの種類が存在しています。 以前、調べたときには、３極のXLRキャノンをL/Rで２個使うタイプが多いように思いました。 これがデファクトスタンダードとなっているようです。
このようなコンボタイプもあります。 XLR端子の中央部に、φ6.3のTRSフォン端子が内蔵されています。 ただし背面の配線は端子数が多いので大変です。
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たかじんさん、
ツイン・モノ・コンストラクション構想、イイですね！
ディスクリートHPA-12は上品な音で気に入っています。
私は自作DACに電子ボリュームと亀の子にして内蔵しましたので、スペースの関係でバランスアンプ化は無理でした。が、4極ミニプラグを使ってGND線をデカップリングコンデンサの所から引き出しちょっと拘ってみました。もちろんヘッドホン側は左右独立です。
次回はディスクリートIVのリリースを楽しみにしています。その際はDACのラインバランス出力アンプとしてHPA-12を応用してみたいと考えています。(出来たらHPA-12基板のリード部品用の穴径の最適化と抵抗サイズの1メッシュ拡大をご検討いただけると幸いです)
投稿: ま。 | 2014年2月 9日 (日) 05時36分
ま。さん
４極プラグで左右のGND分離は良さそうですね。 バランス化のメリットの半分は、左右での共通インピーダンス排除と思います。 残り半分は、出力４倍、スルーレート２倍といった所でしょう。 そしてデメリットは残留ノイズ1.4倍、ダンピングファクタ半減、回路数２倍、消費電力２倍。
抵抗の穴の件、貴重な意見ありがとうございます。
IV抵抗はとても影響の大きい部分ですので、大きな抵抗が付けられるようにしたいですね。 その他の雑魚は、どうするか。 基板面積が増えると密度があがらずS/N劣化や配線長が伸びるなど、トレードオフ関係にありますから、悩ましい部分です。
投稿: たかじん | 2014年2月 9日 (日) 18時57分
たかじんさん
基本的な質問なのですが、Rコアトランス２機の場合、ヒューズの適切な容量はどう決定すればよいのでしょうか？
DACの両電源で使用するなどのケースを想定しています。
投稿: mr_osamin | 2014年2月27日 (木) 15時53分
mr_osaminさん
単純に2倍の容量でいいと思います。
投稿: たかじん | 2014年2月27日 (木) 22時36分
たかじんさん
了解です。
わかりやすかったです。
投稿: mr_osamin | 2014年2月27日 (木) 22時52分
いつもご苦労さまです。
愚問ですが、
HyCAAでも同じ接続でできるわけですね？
投稿: masa | 2014年3月21日 (金) 19時20分
masaさん
確かに、HyCAAも2枚使ってバランスにできますね。
投稿: たかじん | 2014年3月21日 (金) 20時13分
そうでうよね。
ありがとうございます。
で、HPA-12のバランス方式にするか、
HyCAAでバランスにするか迷っています。
う～ん。。。。悩むな～
投稿: masa | 2014年3月21日 (金) 22時25分
masa さん
どんなアンプにも同じことが言えますね。 単に４チャンネル分のアンプを用意するだけです。
HyCAAの場合、真空管はペア品を使った方が良いかもしれません。 球は結構バラつきがあるようですから。
投稿: たかじん | 2014年3月21日 (金) 22時39分
HPAとプリアンプの兼用として考えています。
うちもペルケさんのmini watterをバランス化中ですから、
真空管で行ってみようかと......どうでしょうね？
300Bシングルアンプが今は訳あって倉庫に温存してありますが、
バランス型の恩恵が活かせないですね。
これは７月以降で考えます。
投稿: masa | 2014年3月21日 (金) 23時09分
masaさん
なるほど。 HyCAAは電源のON/OFF時にポップノイズがでるのでプリアンプ向きではないかもしれません。 参考まで。
300B、いいですね。 羨ましいです。
投稿: たかじん | 2014年3月22日 (土) 09時27分
たかじん様こんばんは。
私にはまだまだ難しいことの方が多いですが、いつも大変興味深く拝見させていただいております。
こちらのバランス仕様アンプですが、アンバランス入力にも対応できますでしょうか。
お忙しいとは存じますが、お返事ちょうだいできましたら幸いです。
投稿: りーにぇ | 2014年4月27日 (日) 21時51分
りーにぇさん
はじめまして。
https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2013/03/post-cace.html
こちらにアンバランスからバランスへ変換する回路をいくつかピックアップしています。
これらの回路を組むにはそれなりに技術が必要です。
その後、思いついたのは、STトランスなどのライントランスを使ってバランスに変換するという方法です。 案外、単純で良いかもしれません。
インピーダンス的には ST-52 ST-72 ST-23 ST-24辺りが良さそうです。
出力側のCT（センタータップ）をGNDへ接続することで、バランス信号がでてきます。
電源がいらない点、複雑な回路を組まない点などで優れます。
歪みや周波数特性では、オペアンプ式には負けます。
投稿: たかじん | 2014年4月28日 (月) 08時43分
たかじんさん
いつも楽しく拝見させて頂いております。
現在、HPA-12とMUSES72320電子ボリューム（秋月のキットをベースにVOL-12を参考にしてGND分離、バッファ無しにしたもの）を２つずつ使用してフルバランスヘッドホンアンプを製作させて頂いており、電子ボリュームの電源をどうするか考えております。
そこで２点ほど質問をさせて下さい。
【質問１】
このページでたかじんさんが「※電子ボリュームを使うときは、独立電源を用意するのがおススメです」と書かれておりますが、それはどういったの理由からなのでしょうか？
VOL-12とVOL-01の組み合わせを使用した場合には電源がLR共通になる為、HPA-12から電源を取りだした場合、片CHから電源を取る形になるからなのでしょうか？
【質問２】
HPA-12から電源を取り出す場合、整流ダイオード後の平滑コンデンサ部分から取り出す形を推奨されておりますが、もし別電源を組むとしてもその程度の回路で十分なのでしょうか？それともせっかく別に組むのであればnon-NFB電源のようなものの方が音質的に良くなるものなのでしょうか？
お時間がある時で結構ですのでご返答頂けると幸いです。
投稿: kiyo5565 | 2017年8月26日 (土) 21時56分
kiyo5565 さん
ありがとうございます。質問の回答ですが、
（１） 1つの電源だとGNDがループするのでハムノイズを拾いやすくなるからです。
片方のチャンネルから電子ボリューム用の電源を取るのはすこし気持ち悪く感じるかもしれませんね。 秋月のキットなら、２ｃｈ用ですので、左右で１こづつ使えば良いと思います。
（２）別電源から取る場合も、同様の整流回路で構いません。
パワーアンプなどの電源を安定化（定電圧化）しないのは、その方が音が良いからです。（一般的な話で、メーカー製アンプも安定化していないのが殆ど）
設計ポリシーとして「自分は安定化電源を使う」というのであれば、十分吟味したものを使うのが良いと思います。 nonNFB電源もひとつの手段ではありますが、単にリップルを減らしたいというだけなら、単純なRCリップルフィルタというのもアリです。
作ったあとに再検討できるようなスペースをあけておいて、色々と試して自分の好みの音になるように仕上げていくというのが理想的と思います。
投稿: たかじん | 2017年8月28日 (月) 20時17分
たかじんさん
分かりやすく解説頂き理解できました。有難うございます。
手元にRTF-01がありますので、これで別電源を組んでみようと思います。
投稿: kiyo5565 | 2017年8月28日 (月) 21時07分
kiyo5565 さん
また何かありましたらどうぞ。
投稿: たかじん | 2017年8月30日 (水) 12時29分
たかじんさん
HPA-12バランスがやっと音出しできるとこまでこぎつけました。
入力はBLA-01でアンバランスからバランス変換してそれをそのままHPA-12に入力しています。
それぞれ、HPA-12単体x2、BLA-01単体での視聴では問題なく聞けているのですが、BLA-01からHPA-12を経由して聞くと発振しているような（ノイズ）が混じります。C7は100ｐを使用していますが、200p程度まで増量したほうがよろしいのでしょうか？アドバイスを頂けたらありがたいです。
投稿: あみパン | 2018年7月23日 (月) 11時31分
あみパンさん
すみません。 BLA-01のR11～14を100から1kくらいに交換して試して頂けますでしょうか。 HPA-12の入力部に1kを直列に入れるのでも良いです。
HPA-12の入力はボリュームからの信号を前提にしてC7のLPFフィルタを入れています。が、BLA-01のOPAMPからすると単にC負荷となってしまいます。 OPAMPの種類でどこまで耐えるかが決まるのですが、安全をみて1kくらいの抵抗を入れておくのが良いと思います。
投稿: たかじん | 2018年7月23日 (月) 12時32分
たかじん
アドバイスありがとうございました。820Ωをとりあえずいれたのですが、ノイズも消えて気持ち良くなっています。しかし、各素子をそれぞれ計測して左右の値をそろえたのですが、微妙に左右に出力バランスが気になります。音の劣化を防ぐためBLA-01にはボリュームをつけずVolumioのボリュームを使用しているため左右の調整ができません。
まだまだチェンジニアの楽しみは続きそうです。
投稿: あみパン | 2018年7月25日 (水) 00時10分
たかじんさん
はじめまして。いつも記事を楽しく拝見させていただいております。
こちらで紹介されているバランス化をHPA-1000、PRT-03、TRS-1000をそれぞれ2つずつ使用して試してみたいと考えているのですが、いくつかお聞きしたいことがございます。
初歩的な質問かもしれませんが教えていただけると幸いです。
(1)HPA-1000では1点アースとなっていますが、このようなバランス化をする際には、どのようにシャーシアースを取るべきでしょうか？左右両方でシャーシアースを取るとGNDループが発生しそうで、どのようにすべきか悩んでおります。
(2)バランス出力端子に3極XLR×2ではなく、4.4mm5極の使用を考えているのですが、この場合の出力端子のGNDの処理にも悩んでおります。シールドがないケーブルなので、GNDは浮かせたままでも問題ないかと考えているのですが、どう思われますか？
これ以外にも、なにか気を付けなければならないポイントなどあれば教えていただきたいです。よろしくお願いいたします。
投稿: ryo | 2021年6月26日 (土) 10時08分
ryoさん
(1)HPA-1000では1点アースとなっていますが、・・・
PRT-03基板で１点をシャシーに落とすようにしていますが、PRT-03を2枚使うとご想像どおりGNDループが出来てしまいます。
ですので、「2枚とも落とさない」「1枚のみ落とす」「2枚から線をひっぱり出して１ヵ所で落とす」のどれかですね。 試してみて、一番ハムノイズの少なくなる状態で使用してください。
(2)バランス出力端子に3極XLR×2ではなく・・・
4.4mmジャックのGNDは接続しなくても大丈夫です。 ヘッドホンでは繋がっていないケースが多いと思います。
4.4mmジャックから外部のアンプへと接続するなら信号の基準点としてGNDが欲しくなるんですけどね。ボイスコイルを駆動するならGND（シールド）は必要ありません。
もし、高感度なイヤホンを使うなら、無理にバランス化しない方が良いかもしれません。 ゲイン過多でボリュームをものすごく絞らなければいけなくなります。
投稿: たかじん | 2021年6月26日 (土) 16時47分
たかじんさん
ご返信いただきありがとうございます。
(1)(2)ともに方針を立てることができました。
使用するヘッドホン、イヤホンがbeyerの初代T1(600Ω)から、Campfire AudioのAndromeda(12.8Ω)まで感度が様々なので、悩ましいところですね・・・
基本的には据え置き環境では高インピーダンスのヘッドホンを使うことが一番多いと思うので、バランス化で考えていきたいと思います。
また何かあればその時もお力添えいただけると幸いです。
投稿: ryo | 2021年6月26日 (土) 23時58分
ryoさん
ベイヤー T1 いいですね。 実はT1 2ndしか聴いたことありませんが、T1を所有している人「、買い替える必要を感じない。」「むしろ感動する部分は減ってしまった。」と書かれていることが多いように思います。
HPA-1000は6Ωのスピーカーを鳴らせるくらいの実力があるので、低インピーダンス側には強いと思います。
投稿: たかじん | 2021年6月27日 (日) 08時49分
たかじんさん
T1は低域の量感不足だったり、音場の狭さなど、他と比較した際の欠点はいくつかあるかもしれませんが、やはり高域の美しさ、高解像度といった唯一無二の個性が魅力的ですね。
T1 2ndは初代の弱点を補った、単体としての完成度は非常に高いと感じましたが、初代の他で替えがきかない個性の強さは2ndで少し薄れてしまっているので、初代にも十分にアドバンテージがあり、ふとした時に聞きたくなるいいヘッドホンだと思います。(実は2ndも別で欲しいです)
低インピーダンスのものも得意とのことで、俄然やる気がわいてきました。近日中に取り掛かりたいと思います。あとはこの物量をどうやってシャーシに収めるか考えないと…
投稿: ryo | 2021年6月27日 (日) 12時05分
ryo さん
> 唯一無二の個性が魅力的ですね。
良いですね。 ヘッドホンをいくつか所有していくなら、強烈な個性があると、同じ曲をヘッドホン変えて何度も楽しむこともできますしね。
投稿: たかじん | 2021年6月30日 (水) 23時01分
たかじんさん
お世話になっております。
ここ数日部品集めに躍起になっておりますが、またお聞きしたいことが出てきたのでお力添えいただけないでしょうか。
(1)muses72323電子ボリューム基板を組み込もうかと思ったのですが、、フルバランス構成にするために、基板を2枚使用し、1個の2連可変抵抗で2枚とも制御したいと考えています。
そこで質問なのですが、muses72323電子ボリューム基板は1連可変抵抗でも問題なく動作するのでしょうか？
以前PGA2311で同じような質問があり、この基板でもできるかとは思ったのですが、実際に1連で動作させる場合は2連用に開いている穴を片側すべて浮かせたままにすればよいのでしょうか？
(2)せっかく自作するので、パーツは評判が良いものにしようかと思い、たかじんさんがHPA-1000でニチコンFGを使用しているところを、一般的な電解コンデンサより音質が良いと耳にする高分子コンデンサで置き換えしようかと考えました。
しかし、たかじんさんがチューニングした音質は崩したくありません。
その場合はやはり部品表に書いてある部品はできるだけ変えずにそのまま作る方がおすすめでしょうか？
投稿: ryo | 2021年7月13日 (火) 01時48分
ryo さん
（１） 2連ではなくてもOKですよ。 端子の空いたところは何も接続しないでOKです。
（２）電解コンデンサと高分子コンデンサの音の違いですが、個人的には以下のように考えています。
デジタル回路が多い基板＝高分子コンデンサの高域インピーダンスの低さで有利
アナログ回路のみ＝好みで。
高分子コンデンサと言っても音はピンキリです。
OSコン（紫）は中低域が派手。
FP-CAP（赤）はおとなしい。
PS（水色）は高域キラキラ。
という印象です。 いくつか試されるのも良いと思います。
投稿: たかじん | 2021年7月13日 (火) 23時38分
たかじんさん
ご返答いただきありがとうございます。
(2)について
いろいろな方が自作されているのを見ていて、なんとなくデジタルでは高分子コンデンサがよく使用されているイメージがありましたが、納得できました。
高分子コンデンサも色々試してみたいとは思いますが、直径、耐圧の関係で、どうしても指定されている静電容量より小さくなってしまうものがいくつかありそうです。
そこでお聞きしたいのですが、コンデンサの静電容量は少々小さくなってしまっても問題はないのでしょうか？
もし耐圧が小さくなってしまうとコンデンサが壊れてしまう可能性もあるかとは思うのですが、静電容量が変わった場合は、特性が少し変わる程度で使用するのは問題ないかとも思ったのですが、他にもなにか問題が出てくるでしょうか？
お恥ずかしながら、回路について知識が乏しく、自分できちんとした判断がつかないので、本来であればあまり冒険はするべきではないかもしれませんが・・・。
投稿: ryo | 2021年7月14日 (水) 23時25分
独り言的感想ですが、
少し前まで、
どんな場所でもOSコンを使って居れば「良い音」的な風潮が
よく見られたように感じます。
最近は何が何でもOSコン、と言うのはあまり見なくなりましたが。
普通の電解コンは生ものだと思うようになって久しいです。
投稿: sawanoriichi | 2021年7月16日 (金) 07時35分
ryo さん
部品選びで、自分の好みの音に近づけていくことができれば更に面白さがでてきます。
市販オーディオ製品とは違う楽しみ方ができるというメリットが自作オーディオにはありますね。
sawanoriichi さん
私も以前はOSコンの音は好みでは無かったのですが、長い時間エージングをすると音のもっさり感が取れていくことが分って、使うようになりました。
でも、派手な音が出るものと、もっさりがいつまでも残るものがあるみたいです。容量と耐圧の組み合わせで、中身が違う可能性もありますね。
D級アンプで使ったときは、高分子コンデンサよりも通常のオーディオ用電解の方がストレス感がない素直な音がでました。 耐圧の高めな高分子コンデンサは何かあるのかもしれません。。。
投稿: たかじん | 2021年7月16日 (金) 21時48分
たかじんさん
僕はOSコンなるものを知らなかったのですが、
電子工作関連サイトで盛んに誉めそやされているので
どんなもんかと使ってみたら、ドンくさい音にびっくりしてしまいました。ドン臭さが取れるのにそこそこ時間がかかったように感じます。でも、言われるほどの感激はなかったですね。
部品比較をして断定調に評している某氏のサイトもひでえな、と感じたものです。主観があたかも客観であるかのような言い方、オーディオが宗教を通り越してオカルトになるのがよくわかりました。
電解コンの最大の弱みは劣化のしやすさだと認識しているのですが（漏れ電流が多いのもそうかもしれません）、生ものだと思えば価格も安いしちょうどよいですね。
ただ、リップル耐性が要求されるようなところは、構造上のメリットがあるOSコンなどの固体高分子が有利じゃなかろうか？と感じていて、使用する場所を限定して僕も使用しています。
投稿: sawanoriichi | 2021年7月17日 (土) 09時35分
sawanoriichi さん
抵抗にしてもコンデンサにしてもOPAMPにしても、部品比較での順位付けは、非常に難しい部分があると思います。
コンデンサなら、電源デカップリングで良い味を出してくるものと、信号のカップリング（DCカット）で本領発揮するタイプがあるだろうし、
抵抗は、抵抗値によって抵抗材が異なってくるハズなので、10～100Ωと1k～10kΩなど、音が一緒とは限りません。
また、理系の人が陥りやすいのは、カタログスペックですね。 高周波特性が良いとかノイズが小さいとか書いてあると心にバイアスがかかってしまう。 スペックを全く理解しない文系/芸術系の人の方が、もしかしたら正確な評価ができるのかもしれません。
オーディオの音に関してはオカルトと表裏一体ですね。 ケーブル1本で音が変わるわけない！ と断言されると、反論したくなってしまいますが、力説すればするほどオカルトだし（笑）
OSコン系は、おっしゃる通りリップル耐量が大きいメリットもありますね。 リーク電流が大きいので、万能とまでは行きませんが、適材適所で使うのが上手いやり方なんだと思います。
投稿: たかじん | 2021年7月18日 (日) 21時07分
たかじんさん
そうですね。
僕は音楽を聴いてリラックスをしたいのであって、
部品の品評をしたくて音を聴いているわけじゃないのですがら気持ちよく聞ける音であれば、なんでもOKです。
生の弦楽奏、ピアノ、オーケストラは、豊かな音が聴けるので好きなのですが、懐事情を考えるとなかなか足しげく聴きに行くなんてできません。その代わりにレコードやCDを聴いている感じです。
それでも時々は生の演奏が聴きたくて、娘が参加しているアマチュアオケの会なんかあると安いので行っています。ウィーンフィルの様な上手さは無くても、そこは生のオケの音、気持ちよく聞けますね。
録音されプレスされた段階で既に元の生の音とは異なっているので、生演奏と録音ものは別の音として聴いています。
自分で組み立てた装置で音楽を聴くのは、レシピ本の料理を自分の好みと感で分量を微調整して作って楽しむのに近いですね。同じ回路でも使った部品が違うと音の印象が変わります。どっちが良い悪いじゃなくて、そんな違いを新鮮に感じて、どちらも気持ちの良い音で聞こえます。
（大概、最低でも２台は作っています。あ、HPA-1000はまだ１台だ）
そんなところが、ただ単純に楽しい。
たかじんさんの作品はそんな素敵な経験をさせてくれるので、感謝しています。
投稿: sawanoriichi | 2021年7月18日 (日) 23時05分
sawanoriichi さん
部品による音の変化は確かにあるけど、最終的には人の好みなので、もし順位をするなるとと、人それぞれ違った順位づけが存在するんだと思います。
順位付けサイトの上位の部品を試してみて、自分の好みに合わないと感じた場合は、その人の感覚と自分の感覚が違っている。sawanoriichi さんが感じた「びっくりするほどドン臭い音」が好みな人の順位づけ。 と考えてもいいのかもしれません。
私も「生演奏」と「録音されたメディア」の音は別世界と思います。
どちらにもメリットとデメリットがありますね。
おととし、みなとみらいホールでの演奏を聴きに行ったのですが、残響音がとても長く、音がごった返して、１階席の中央から後方ではドロドロの音が響きまくっていました。 大人数のブラスバンドには合わない会場なのかもしれません。2階席の横の部分はステージに近く、直接音が届いていてマトモでした。
あと、
熱狂的なファンが集まるバンドのライブハウスの演奏なんかは、音質がどうこうではない楽しさがありますね。 約２時間という短い時間、ライブ会場に身を置いて汗だくになるのもひとつの楽しみ方と思います。
音楽という一つの趣味（？）を楽しむのは、色んなアプローチがあるんだと思います。オーディオでも良いし、生演奏を聴きに行ってもいい。自分（友人・家族）が演奏するのも緊張感があって別の楽しみでもありますね。
> そんなところが、ただ単純に楽しい。
ありがとうございます。そういって頂けると嬉しいです。 オーディオ機器を自作するのも楽しいですね。
投稿: たかじん | 2021年7月22日 (木) 09時07分