1回路入りOPAMPと2回路入りOPAMPの違いは
ちょっと古いマッキントッシュなど高級プリアンプには1回路入りオペアンプが使われていて、チャンネルセパレーションを気にしているのかな～ なんて思っていたのですが、なにやら別の理由がありそうです。
低ドリフトオペアンプを探していて、古いデータシートの中にチップパターン図を見てしまったのです。
TIのTLE202xというオペアンプです。TLE2021（1回路入り）、TLE2022（2回路入り）、TLE2024（4回路入り）というラインナップ。 データシート自体は1997年と書いてありますが、1988年という記載も。。。
さて、このデータシートにはチップのパターン図が載っているのですが、、
TLE2021（1回路入り）
TLE2022（2回路入り）
TLE2024（4回路入り）
チップのサイズも書いています。スケールを合わせて重ねてみます。
緑が1回路入り、黒が2回路入りです。
お判りになりますでしょうか？
どこがトランジスタの部分かは私もよくわかりませんが、１回路入りの方が明らかに占有面積が大きいのです。
回路が同一でも、チップのパターンや面積が違えば音が違ってくるのは当然と思われます。
2回路入りは、電源配線が共有されるためにチャンネルセパレーションが悪化するというだけではないのかもしれません。
また、別の視点でみると
2回路入り、4回路入りは、それぞれの回路で対称パターンにしてあってチャンネル間の特性に相違が発生しないようレイアウトしているのが覗えます。１ch側よりも2ch側は常に歪率が劣っているとか。 1ch側は発振しやすいんだよなぁ～。 ってOPAMPは使いたくないですからね（笑
さすがに、よく考えられていると思います。
現代のOPAMPの内部パターンがどうなっているのか、公開されていませんので不明ですが、同じようなアプローチを取っているのではないかと推測できます。
じつは、ALX-03とうパワーアンプで、2回路入りのNJM5532と、1回路入りのNJM5534で、どうも音が違うんじゃないかと思っていたのです。 5534の方が静かでおとなしいと感じました。
あれは気のせいではなかったのかもしれません。
高級プリアンプで、わざわざ1回路入りオペアンプを採用しているという意味も、これで判明でしょうかね。（オフセット調整端子が１回路入りOPAMPにはあるという理由もあるかもしれませんが、あまり使われていないですし。）
＜ Mcintosh C29 の基板 ＞
みなさんも、もし1回路入りオペアンプを使う機会がありましたら、聞き比べしてみてはいかがでしょうか。
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同縮尺で見ると、１個入りのパターンはそれほど太くないんですね。
塗りつぶしパターンが多めかな、というくらいでしょうか。
半導体屋じゃないのでわかりません(笑)
C29ってOPAMP多いんですね。知らなかった。C22はちょっと興味ありますが。まあうちにあっても使いどころはありません(笑)
どこかのブログで読みましたが、MC275は左チャンネルに当る回路は割りと短めの配線になってるとか。なんで左優先なのか、という問いに「オーケストラではバイオリンが左だろう」という答えで。笑い話っぽいですね。
投稿: 天 麩羅夫 | 2018年9月26日 (水) 12時28分
天 麩羅夫さん
マッキンは割とOPAMPなどICを使うことが多いと思います。
抵抗もカーボン抵抗をつかっているようにみえますし、多段のOPAMPでイコライザをつけていたりと、日本のミニコンポっぽい回路構成です。
しかし、出てくる音は違いますね。
部品にはお金がかかっていないように見えて、しっかりとチューニングされている。マッキンらしい色ノリがあって、音楽を聴いていて楽しいアンプです。 肩の力を抜いて一杯呑みながら楽しむのには最高じゃないでしょうか。
OPAMPの内部パターンは、大きな島がトランジスタなのではないかと推測しています。４つあるのは、出力段のトランジスタかな？？？ っと思っています。
投稿: たかじん | 2018年9月27日 (木) 23時23分
こんばんは。
物にもよるかも知れませんが、確かに1回路と2回路の差を感じたことはあります。設計に余裕が出るんでしょうね。ただ、個体差が出るのが怖くて、1回路品を使ったものを、作る気になれませんでした。以前、ホイーストンブリッジバッファの基板を作ったときに、同じロットの2回路オペアンプでも音質の差が結構見られた物があったので、左右で差が出ると思うとなかなか踏み切れませんでした。微妙な組み方や、他の部品のばらつきのせいかも知れませんが。上記のMcintoshとかは、その辺も精査して贅沢に手間暇かけて作っているんでしょうね。オペアンプの選別とかどうやっているんでしょう？安価なオペアンプならともかく、OPA627とか涙目ですね（ｗ そういえば、一般販売品でも選別品とか表示がありますが、そのあたりは、メーカーの方できちんと管理しているんでしょうね。ついつい、安い方に手が伸びますけど（ｗ
所で、回路設計で、直線的な配線を試みた方が有利になるんでしょうか？多少回り道になっても、丸い角の配線の方が、ストレスなく流れるような気がして、角を極端に落とした配線を書いてみたりしてましたが。後、Mcintoshの写真で気になったのはランドの大きさ。ばっちり接合するのが重要って事でしょうか。GNDはどうなってるのかな？
投稿: ScrapHearts | 2018年10月20日 (土) 01時56分
ScrapHearts さん
半導体のバラつきは、製造上かならず発生しますね。 ただ、そのバラつきを最終製品に影響がでないようにするのが回路設計者の腕の見せ所です。
数量の出ないハイエンド商品（たとえば月産10台以下）では選別という手段が取れますが、合理主義のアメリカにおいてマスプロダクトで部品選別という裏技は使っていないような気がします。
基板パターンで直線で引いて直角に曲げるというのは、むかし多かったと思います。アキュフェーズもそういう配線を多用していました。今のLUXMANは曲線を結ぶような配線パターンが特徴的ですね。
この２つで、どちらが音が良いのかというのは、何ともいえません。AF帯域だとさほど差が大きくないからです。ただしデジタル系など数MHzを超えてくると信号の反射も影響が出てくるはずで、配線幅や配線長、配線間の空間距離が重要になってきます。現在は基板シミュレーションをかけることも可能ですので、本当に曲線だけが良いのでしたら、みんな曲線になっているはずですしね。
私もDDR3で1.2GHzパターンのときはシミュレーションをかけてもらいました。いわゆるミアンダパターンってやつで完全等長配線でも、曲線部分の多さでスキューが発生し、再調整してもらいました。
GNDに関しては、オーディオアンプの場合ベタにすることはまずないですね。1990年代よりも前でしたら、そもそも銅箔が片面のみのものが殆どです。
GND線は意外と細くても配線の順序を間違えなければ、（高級モデルとしても）問題ない音質が得られます。
上のマッキンの写真のように空き部分をベタで埋めるのは、珍しいパターンと思います。
ネットで検索すると、色々な基板を見ることができますので、見てみると面白いと思います。
投稿: たかじん | 2018年10月20日 (土) 12時50分
20年くらい前に、HPの営業が会社にTDR測定器を持ってきてデモしたことがありました。 うちでは必要なかったものですが、面白そうなので見せてもらったんです。
測定対象は直角に曲げたパターンのPCBで、測定器の画面にはその曲がり部で発生した反射波から、そこまでの距離なんかがわかるようになってましたね。 円弧になってたら反射しないのか、までは聞きませんでした。
投稿: 天 麩羅夫 | 2018年10月20日 (土) 16時17分
天 麩羅夫さん
昔のRFアンプのパターンは、配線を90度曲げるときに角を45度切り落としたパターンをよく見かけました。
その効果が、現在の45度づつ曲げる配線パターンと差があるのか知りたいところです。
シミュレーターでも45度曲げで十分な効果があるというのをどこかで見たことがあります。 AF帯域でラウンド形状にするのは、ほとんど趣味の問題なのでは？と思ったりもしますが、私もいくつかの基板で45度以下の角度で曲げています（笑
投稿: たかじん | 2018年10月21日 (日) 17時58分
こんばんは。
>そのバラつきを最終製品に影響がでないようにするのが回路設計者の腕の見せ所です。
なるほど。たかじんさんの頒布品の安定度も、そのあたりの経験と配慮のたまものと言うところですね。勉強になります。
>合理主義のアメリカにおいてマスプロダクトで部品選別という裏技は使っていないような気がします。
せいぜい、部品メーカーに無理難題押し付けて作らせた選別品を使うくらいですかね。ただそれにしても、製品としてあれだけ立派なものを安定して？生産しているんだから、開発の涙ぐましい努力が目に浮かびます。
>配線幅や配線長、配線間の空間距離が重要になってきます。
なるほど、回路に沿った、部品配置と効率的な結線が肝となりますか、、、中々難しいですね（ｗ 部品を配置していると、どう回り込ませるかとか、結線の距離はどうかとか、パズルのようで悩ましくなります。
>私もDDR3で1.2GHzパターンのときはシミュレーションをかけてもらいました。
極限の世界では、やはり、色々と苦労があるんですね。素人なりに電気の流れは水の流れのようなイメージを感じているので、できるだけ太く滑らかにって考えてしまいますが、それで距離が延びればこれまた障害になりかねないしっと、、、難しいです。一番なのは、色々なパターンで作って聞き比べてみる事でしょうが、コスト的に難しいのと、素人には聞き分けられない僅かな差になるんでしょうね。
>GNDに関しては、オーディオアンプの場合ベタにすることはまずないですね。
感光基板を溶かしていると、時間がかかるので、ついついベタにしまくってましたが、GNDの太さも適材適所なんですね。いっそのこと、電荷を与えて抵抗やフィルターに食わせてシールドとして4層基板で対ノイズ性を上げたらと素人なりに思ったりもしましたが、余計にノイジーになりそうですね（ｗ
投稿: ScrapHearts | 2018年10月25日 (木) 01時19分
ScrapHearts さん
半導体チップメーカーは、大量に購入してくれる顧客の話は聞いてくれますね。OPAMPのような価格だと、月に1000万個くらい買ってくれる人とか。。。ですかね。
信号の流れ、電流の流れを理解するのに、水の流れでイメージするのはとても分かりやすいと思います。
水が流れるところには勾配がある。勾配＝電位差 と考えると良いと思います。
投稿: たかじん | 2018年10月26日 (金) 23時47分
こんばんは。
>OPAMPのような価格だと、月に1000万個くらい買ってくれる人とか。。。ですかね。
MUSE01で、初期に1000個/月 8920は初期に100000個/月の生産ってプレスリリースに情報書いてました（ｗ もちろん、出荷状況で調整するんでしょうが、そんなに需要があるようには、、、もちろん、個人では１個買うのにも悩みます（ｗ
>水が流れるところには勾配がある。勾配＝電位差 と考えると良いと思います。
線の太さで流速が変わると考えてもいいですかね？太すぎるスピーカーケーブルで、音像がぼやけるイメージがあるんですが、このあたりが関係しているとか。意図的に絞って音質調整とか実験してみるのも面白そうですね。
投稿: ScrapHearts | 2018年10月27日 (土) 06時04分
ScrapHearts さん
よいところに目をつけましたね。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/62/6211dennryuu_hos.html
電流と導線の関係はこちらに詳しいことが書かれています。
音が関係するのは導線の太さよりも表皮効果による周波数特性の違いなのでは、と私は思っています。 リッツ線のように細い芯線を束ねて断面積を稼ぐ配線は、数１０kHzくらいまでは伝わりやすいと言われていてHIヒーターのコイルはこのタイプを使います。
オーディオ的にいうと20kHzを超えて40kHzや50kHzまでフラットに伝達しようとすると細い線を束ねるのは理に叶っています。
ただし、メーカーがスピーカーの音を決めるときに、どういった配線を使ってバランスをとったのかで、リッツ線を使うのが必ずしも良いとも言い切れません。
また材料による音の違い、メッキ等の表面処理、絶縁・被覆の違い、銅線の太さ、束ねる数など要因が沢山あるので、非常に難しいですね。
結局は自分が聞いて気に入ったものが良いのだと思います。
投稿: たかじん | 2018年10月27日 (土) 23時41分