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« Volumio2.773にアップデートSabreberry32ドライバもOK | トップページ | HPA-1000の初段のトランジスタについて »

2020年5月26日 (火)

HPA-1000 の説明のページを作りました。

大変お待たせしました。思っていたよりも組み立ての説明図などに手間取ってしまいました。

Hpa1000_rpt03

これがディスクリートヘッドホンアンプ基板HPA-1000と電源・プロテクタ基板PRT-03の接続図です。 配線は極力シンプルにしたつもりです。

 

分かりにくいところがありましたら随時更新していきたいと思います。

HPA-1000

PRT-03

 

新しいヘッドホンアンプの構想は3~4年前から複数のパターンで練っていたものの、いづれもシミュレーション止まりで、具体的に進められずにいました。

結局、昨年の8月に発売されたソニー MDR-M1ST モニターヘッドホンを購入したのがきっかけになりました。持てるポテンシャルは高いのですが(私が)満足いく音に鳴らすのが難しいのです。

 

 

納得できる音のアンプを作るのは、そんなに容易いことではありませんね。あれこれチャレンジして、結果として十分ドライブできるアンプになったと思います。

 

かれこれ3回も試作をして形状を微妙に変えてきました。。

 

第一試作

Hpa1000a_20190917221301

終段無帰還6パラプッシュプル構成にチャレンジ。アイドリング電流を増やすと音が良くなるけど熱暴走してしまい撃沈。

 

第二試作

Hpa_1000a

秋月で購入できるヒートシンクを装着。6パラは熱バランスが取れず。また3段ダーリントン化は発振しやすく、対策としてベース抵抗を10Ωと高くすると発振は収まるが音の鮮度が失われるという矛盾が生じて撃沈。放熱量もこのサイズのヒートシンクでは足りませんでした。

 

第三試作

Hpa1000_c

PRT-03を新たに作って出力インピーダンス切換+リップルフィルタを装備。ハムノイズ対策も。終段4パラプッシュプルの放熱は底板に移動。「思い描いた音」と「動作の安定性」がやっと両立できました。アイドリング電流は45mA x 4パラ = 180mA で純A級動作です。

 

 

第三試作と量産版とで回路に変更はありません。工作しやすいように穴あけ用のガイド捨て基板がつきました。

 

 

部品点数が多いので作るのは大変ですが、皆さんにも楽しんでいただけたら幸いです。

よろしくお願いします。

 

 

 

 

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HPA-1000」カテゴリの記事

コメント

こんにちは。
HPA-1000の製作されているページを拝見しまして、HPA-1000を購入したいと思いました。しかし、私は何分初心者なもので、学生の頃に授業でラジオを製作したぐらいです。
「HPA-1000」「PRT-03」の説明ページも拝見しましたが、なんとかなりそうだが、各所調整する箇所や半田付けなど不安な所もたくさんある…と感じました。シャーシの加工は仕事柄大丈夫だと思います。
この製品はやはり私のような初心者は、手を出すべきではないのでしょうか?

先に、HPA-12 Rev2 FET入力 A級 DCアンプを作成し、高能率ドライバーSPへの使用をトライしました。 しかし、4Ω、8Ωのドライブは難しく、断念した経緯があります。  今回のHPA-1000、 PRT-03に期待する所は大きく、再挑戦したいです。  先の、HPA-12からパーツを取り外して(できるだけ)有効利用を図ろうと考えております。 (取付の難易度は別として)2SK2145の使用の可能性もありでしょうか?

愈々ですね。詳細な説明と画像(3D!)などたかじんさんの気合の入れようがうれしいです。先のS.U.さんのコメントと関連しますが、Q1,Q2にFETも可となっているのでお伺いします。IDSS値や他の回路定数などに気を付ける点はあるでしょうか。またトラブルシューティングのためVcc±20Vでの各電圧値表示もあればいいな。

このページがスマホのGoogle Discoveryにリンクされていました。
話題になっているようですね。
販売開始した途端に瞬殺・・・とならないよう、お願いしたいものです。

s.kさん

確かに、部品点数が多いので集中力が必要ですが、付けやすい半田線と、良い半田こてがあれば、どうにかなるようにも思います。

ただ、コンセントのAC電源も扱うので、ある程度の電気回路の知識を持っていないと感電などの危険性がありますのでご注意ください。


S.U. さん

最初からパワーアンプとしてご使用でしたら、PRT-03ではなくPRT-02の方が良いです。PRT-03はリレーに小信号リレーを使っているので、大きな電流を流すと接点がやられてしまいます。
第2試作までは私もPRT-02を使って動作させていたので、問題はないと思います。
2SK2145は、ソース端子が共通になっているため、1個で差動回路を賄うことはできません。 2個使うなら大丈夫と思います。 JFETのidssは、できれば4mA以上の物を使ってください。


onajinn さん

そうですね。 初段は2mA流しているので、振幅した時に最大で4mAまで流れる可能性があります。 そういう意味でidssは4mA以上の物をご使用ください。

トラブルシューティング用の各所電圧ですね。 近いうちに用意いたします。


DSK さん

Google Discoveryですか。どうやって推奨記事を提示しているのでしょうね。最初はすぐに売り切れてしまう可能性もあります。でも、特に理由がない限りリピートしますので、売り切れてしまったら少しお待ちください。
よろしくお願いいたします。

たかじんさん
細かい配慮がされていて楽しみです。
この土日は部品表と手持ち部品にらめっこします。
電子ボリュームと組み合わせたいですね。

s.kさん
探せばスキルを持っていて製作してくれる人見つかるのでは?

たかじんさん

お答えいただきありがとうございます。とりあえず半田こてを新調したいと思います。電気回路は軽く勉強していましたので、大丈夫かと思っていましたが、念には念を。復習しておきます。

jtさん
アドバイスありがとうございます。確実かもしれませんが、身近にいらっしゃらないので、どうやって探すかが難しそうです。

s.kさん

ココナラというサイトです。
ご覧になってみては?

皆さんHPA-1000にすごく期待を寄せてらっしゃいますね。HPA-12に比べて基板の規模がものすごいことになってますし、期待をするなと言う方が無理な気もします(笑)
基板の3Dモデルですが、シルク印刷まで作り込まれててますし、実装部品もすべて再現されているので、延べ20時間以上は掛ったのではないでしょうか?
あと、モデル表示がパース付きになっているので、平面表示でものっぺりせず分かりやすいなと思いました。私は設計時はパースは邪魔なのでOFFにしますが、プレゼン資料などに使う画像にはパース付の方が良さそうなので、今後真似してみようと思います。

jtさん

こんな面白いサイトがあったとは…検討させていただきます

BC550Aはすごい売れようですね。 ざっと見たところ、ほぼ売り切れ状態のようです。
ペア作りで多めに買ってるのかな。

jtさん

今回は抵抗値をシルクで入れてあるので、組み立て時に、回路図と基板とを見比べながら抵抗を挿して半田するという部分が、だいぶ楽にできるようになっています。

まあ、前回のD級アンプからやり始めたのですが、回路を熟知しているハズの私ですら、楽に作業できるようになって助かります。


s.kさん

電気回路の知識はある程度お持ちなのですね。
https://nw-electric.way-nifty.com/blog/cat23452744/index.html
こちらに、コンセント電源まわりのことについて書いてありますので、一読して頂ければ幸いです。

半田コテはセラミックヒーターの温度調整付きというものが楽です。コテ先温度が安定しているので、溶け具合も一定で作業できます。おすすめはHAKKO FX-600というもの。

半田線は鉛入りの従来品の方が付けやすいです。 下手にオーディオ用などを選ぶよりも、楽に半田つけ出来るタイプの方が成功率が高くなります。千住金属社「TSURU-22」の0.6mmが超おすすめです。

https://www.youtube.com/watch?v=D-R21fMsS5g
このように、コテ先に一度半田を付けてクリーニングしてから数秒以内に半田つけを実行する。 という手順を守るとキレイに付きます。 半田は熱していると劣化(酸化?)していくので、コテ先の状態がとても大切です。

もちろん、人に頼むのもひとつの手段と思います。

天 婦羅夫さん

BC550C とても良いトランジスタなのに、、 あまり売っていないですね。 秋月で扱ってくれると嬉しいんですが。

耐圧がちょっと少ないBC549Cでも大丈夫です。
https://eleshop.jp/shop/g/gF5912J/

日本のトランジスタの足を曲げて実装するのもアリかもしれませんね。

anniさん

ありがとうございます。 じつは、この3D画像は、KiCADという基板CADの3D表示なのです。ですので、別途3Dモデルを作成した訳ではありません。パース表示のON/OFFもできます。

本当はそのままstepファイルを出力できるハズなのですが、HPA-1000の基板では出力がでなくなっています。部品点数制限? なにか3Dモデル登録でおかしな設定をした可能性もあります。 STEPを出せれば、ケース設計のときに楽できる人もいらっしゃると思うのですが、ちょっと残念です。

ケース加工の話ですが、たかじんさんは、ドリルやねじ切りの刃先に
良いものをお使いですか?今までPCケースなどの流用でお茶を濁してきて、
金属ケース加工は初めてなので、工具はどれを買えばいいか迷ってしまいます。

DSK さん

ハンドドリルは、20年以上前の2000円程度の安物です。バッテリー式ではなく、コンセントの100Vで動作するタイプですから古くなっても問題なく使えています。

ドリルの刃は、10本セットで2000円くらいのものを使っています。でもΦ3やΦ3.5など多用するドリルは傷んでしまうのでそこだけピンポイントで入れ替えてます。

M3タッピングは、下穴2.5mmとM3タッピングのセットを買いました。タッピングは傷むのが早いので、穴50本くらい加工したら新品交換した方が失敗する確率がへるようです。当然、油をさしながら作業します。

あと、ケースは鉄製ではなくアルミ製を選ぶのがコツですね。 一度だけ鉄板に穴をあけたのですが、あまりに硬く、棒ヤスリで削っていて、力いっぱいこじったらヤスリが折れました。めっちゃ危険です。

工具は安物を買うと怪我をするとも言われますので、ローエンド商品は避けた方が良いと思います。 でもプロ用の高いモノを買うほど作業もしないので、悩むところですね。

タケノコドリル?ステップドリルというのも一つ持っています。これは1本で2500円ほどしました。 Φ6以上の大きな穴をあけるときに使っています。 RCA端子などはΦ8が多いです。

Φ10を超えてくるとシャシーパンチですかね。私は持っていません。

ハムのことを考えると、実質上トランスは共立のRコア一択ですかね?
HTR163は若松にあるのを確認したのですが・・・

DSK さん

そうですね。 共立電子のはトロイダルトランスなのですが、磁束漏れが結構あります。

ただ、全ての方向に漏れているわけではないので、上のボルトを緩めてドーナツを少しづつ回してハムが最も小さくなるポイントを探すというのも良いと思います。
配線が結構長めになっているので、トランスを回転させるには都合がいいです。

分からないので教えてください。
シャーシと基板との間のスペーサーは何mmぐらいがいいですか?
トランジスタ固定との兼ね合いも考えてです。

DSK さん

確かに分かりにくいですね。 私は7mmの支柱(秋月FB3-7)を使っています。

終段のトランジスタの厚み・足の長さで制約されます。 5mmから10mmまでの支柱が使えると思います。

PRT-03基板に部品を取り付け中です。
出力インピーダンス切り替え用抵抗RXの説明(Mid High)シルクが逆のような?番号に間違いが無いので組み立てに問題はないのですが混乱しました。

タカチのHY99-43-23SSに無理やり収めて鋭意製作中ですが、最終トランジスタの放熱に
3x5mmのネジを使っていたらねじこみが浅くてすぐにネジ山が壊れてしまいます。
放熱が悪い時に、しばらく使っていると急に出力端子の電圧が上がり、リレーが跳ね上
がりその後復旧しますが音が歪んでしまいます。その時、バイアス電流も下がってしま
っています。VR2で調整しようにも上がりませんでした。
この辺は保護回路が入っているのでしょうか。電源再投入で復活します。
ここは、今は3x8mmのネジに交換しています。ネジをしっかり締めないとなりません。

今は仮組み状態ですが音が出ているときは、綺麗な音が鳴ってます。


しかし、HDB-80のトランスですが、1Aのヒューズがどんどん飛ぶのには参りました。
1Aではダメですね。8本は飛ばしました。

以上、製作中の一言でした。

onajinn さん

ほんとだ。HiとMidのシルク逆ですね。 色気をだして追加したのが間違いでした。。。

kindawn さん

確かに、ねじの長さ5mmでは足りません。 7mmか8mm以上必要です。
また、底板から浮くと熱的なフィードバックがかからず暴走しますので確実に密着してください。

保護機能は、0.7v以上のDCオフセットを検出します。 それ以下に収まるとリレーをONします。
バイアス調整用のテストポイントは、4パラのうち一つしか見れません。すべて熱結合できている前提で作っています。調整用のVRも一つです。 という訳で、確実に熱結合する必要があります。

そういえばヒューズの件、詳しく書いていませんでした。 申し訳ございません。

EIコアは、容量の2~3倍程度の電流。 トロイダル、Rコアは、容量の3~5倍程度の電流がインラッシュで流れます。 ヒューズはそれに耐えるものが必要になります。

HDB-80では、ファストブローなら2.5A~3A。 スローブローなら1.25A~2Aくらいと思います。


よろしくお願いします。

たかじんさんありがとうございます。

ヒューズですけど秋月には2Aと5Aはあるけど3Aは無いですね。
2Aだと飛ぶ可能性があるので、5Aで行こうかと思います。それか、秋葉原に行って
3Aを探すという手も。交通費が往復1000円掛かるのが痛手ですが。

終段トランジスタのネジ締めをしっかりして4時間連続テストも通りましたので
もう大丈夫かな。

タカチのヒートシンクアルミケースですけどかなり温まりますね。夏なのに暖房
しているみたいです。かなりぎっしり詰め込みましたので余裕がありません。
このケースは横幅はいいんだけど、奥行きが後5cmあればというイマイチな物です。

ACインレットの加工はハンドニブラーでしたので、両手で思いっきり力を込めて穴を
開けました。前後のパネルは3mm厚アルミなので大変です。後は電動ハンドドリルと
リーマーで穴あけできました。中点あり切り替えスイッチも2つ付けました。フル装
備にしてあります。

後は電源ランプを付ければ完成です。PRT-03のLEDをパネルに伸ばそうかと思います。

kindawn さん

温度が高いとのこと、アイドリング電流を少し下げた方が良いかもしれませんね。5mVや10mVという値は、テスターによっては測りにくい場合があるかもしれません。

私のところでは、ほんのり暖かい程度です。

3Aヒューズは、ホームセンターで売っていることがあります。(ELPAというメーカーのものを買いました)
私も秋葉原までは往復で2000円近くかかるため、どうしてもという理由がない限り行きませんね。

早速Shimachuホームセンターに行って来ました。ありました3Aのヒューズが。
なるほど、こういう所にあるんですね。交通費1000円浮きました。
ELPAガラス管ヒューズで、2本で117円でした。4本確保しときました。

アイドリング電流はA-B間7.5mVまで下げました。今日は涼しいこともあって
かほんのり暖かい程度になりました。いよいよ完成に近づいてきました。

ありがとうございました。

テスターは4年前秋月の店頭で3000円で買った韓国製の物ですが、結構使いや
すいです。正確かどうかは不安が残りますが案外まともに働いています。

kindawn さん

島忠にあったのですね。良かったです。

発熱も収まったようで安心しました。4パラなので、アイドリング電流を無理に頑張らなくても大丈夫と思います。
テスターも安くても十分使えるようになりましたね。

電源基板の方で、教えてください。
デカップリングコンデンサーに0.1μF程度のフィルムコンデンサを抱かせて高域の音質を改善する技があるかと思いますが、C1.C2の4.7μFのフィルムコンデンサが
まとめてその役割を担っていると考えてよろしいでしょうか?

DSK さん

その通りです。整流直後のフィルムコンデンサは、ダイオードのスイッチングパルスを吸収する役目をするのが主な目的で音的にも影響力があります。一般のメタライズドフィルムコンデンサあたりでOKです。PMLCAPは趣味性(価格)が高すぎるのと、電源部に使っても本当に大丈夫なのか不明でもあります。自己回復性があるということなので、おそらく大丈夫とは思いますが。

また、容量は、0.01uF~1uFあたりの採用例が多いですね。実際に聴いて容量を選ばれても良いかと思います。

PRT-03付属のチップ抵抗を2つ無くしてしまい、1個足りなくなってしまいました。どこで入手できるでしょうか?

DSK さん

>PRT-03付属の1608チップ抵抗(47KΩ)どこで入手できるでしょうか?

ビスパさんからならお手軽だと思います。
https://bispa.co.jp/841

DSK さん

あらら。やってしまいましたね。 500円出すと秋月で1リール買えます。
冗談です。(ほんとに売ってますけど。)

頑張れば普通の1/4Wのリード抵抗もチップのランドへ付けられる可能性もあります。音に影響がある場所ではありませんので、見た目を気にしなければ試してみてはいかがでしょうか。基板パターンを追って、半田しやすいところにリード抵抗を半田つけしても構いません。
また、onajinn さんが紹介されているような通販サイトを利用するのも手ですね。

onajinn さん

ありがとうございます。

たかじんさん
私も秋月のリールを思いつきましたw

onajinnさん
送料を考慮すると今のところbispaですね。

NFB量切換え機能のスイッチへの結線についてですが、
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-07399/を使った場合、
上・中・下とピンがあったとしたら、上・下に150Ω、また上・下に
NFB1とSGNDをそれぞれ結線する、でいいですか?
中にSGNDを結線すると、150Ωが生きませんよね?

DSK さん

https://nw-electric.way-nifty.com/blog/hpa1000.html
の通りですね。
PIN中は、スイッチをセンターにしたときOPENになります。 = R11の抵抗値がそのまま使われる状態です。

スイッチの位置と各ピンのON-OFF状態をテスターで見てみると良いかと思います。

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