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2023年4月16日 (日)

バランス入出力アンプの検証(4)

試作したバランス入出力アンプの検証の続きです。

Bba_kai10

前回、ちょっとひずみ率が高い、残留ノイズが多いということが分ってきて、その後トランジスタの最適な動作ポイントを探る旅をしていました。この辺はシミュレーション通りにはいかないところでもありますね。

 

さて、

アンプが複数段あるとき、初段でゲインを稼いでしまうことでトータルでノイズを小さくすることができます。トランジスタのノイズに関しての詳細はこちらの資料をご覧いただくとして、このアンプの初段(差動回路)はゲインを1に設定してバランス入力の差動成分を抽出することに専念させています。また、ひずみを極力発生させないために自己帰還を最大限設けているともいえます。

つまり、設計思想の段階で高S/N比(=低ノイズ)を追っていないということです。

 

とはいえ、あまりにひどいのは許せないので色々と調整してみました。

Bba_kai11

  < 各所の抵抗値を振って測定を繰り返す >

当たり前ですが、トランジスタの動作電流は品種それぞれに最適なポイントがあり、低すぎても高すぎてもダメです。 今回使用しているKSC1845は元々NECが2SC1845として作っていた低ノイズトランジスタのひとつですが、現在のonセミのKSC1845は同一特性ではないと考えられます。

初段電流は、ひずみがあまり大きくならないポイントを探りました。なぜなら、初段でひずむと後段でそれを増幅することになってしまうからです。2段目はノイズと歪のバランスを探りつつゲインが約10dBくらいになるようにと調整しました。

Bba_kai12

  < 20Hzから20kHzで殆ど変わらない特性 >

Analyzerの上に散らかっている抵抗が苦労の証拠・・・

 

とりあえず、いい塩梅の動作点を決めて計測、グラフ化してみました。負荷を10kΩと軽くしているのは終段でひずみが発生すると前段の様子が見えなくなるからです。

Bba_kai13

20Hzから20kHzまで全帯域でひずみのカーブが変わらないという点はいいですね。 強いて言えば、カーブの底を打つところが2Vrmsくらいまでいってほしかったです。 このグラフは約1Vrmsで底を打って上昇し始めています。

目標の0.01%を切るという点においては、300mVから2Vの間、まあまあの領域で実現できているけど、もう一息って感じです。

8Vrmsまでクリップしないことが分りますね。上昇している部分のひずみ成分は殆ど第3高調波でした。それより低い部分は第2と第3のmixでそれ以上の高次高調波が少ないのがこのアンプの特徴になっています。

 

さて、この動作点でどんな音がするか聴いてみたのですが、スピード感と穏やかさが同居するストレスのない音。と思いました。

ベースラインのパンチもありつつ、ふわっと軽いボーカル。存在感、リアルさも楽しいです。

 

試聴はバランス接続したヘッドホンなので、負荷が上の測定時よりもずっと重くひずみ率は増えているハズですが、どれも全くストレスを感じさせない穏やかな雰囲気です。

バランス入出力ヘッドホンアンプとして十分優秀な音だと思いました。

 

この部分だけ単独リリースもありかもしれませんね。

 

 

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バランスアンプ」カテゴリの記事

コメント

流石たかじんさんです。
最終的には2〜3V辺りで0.002%まで追い込むものと予想。

Head Box IIのパターンを追って回路図を作成中ですが、初めての経験なので亀の如し。完成したらブログで公開しようかと考えてます。

たかじんさん

いつもながら、お見事としかいいようがないというか。
ノートに、すごい量の調整結果がでていて、びっくりです。

> この部分だけ単独リリース
とても期待しています。 MUSES72320(VOL-12/01) プリのフラットアンプに載せたいです。

初段をFET にして、せっかくのたかじんさんの検討を、また台無しにしてしまうかもしれませんが(笑)


三毛にゃんジェロさん
> Head Box IIのパターンを追って回路図を作成中ですが、初めての経験なので亀の如し。
> 完成したらブログで公開しようかと考えてます。
ブログを探して読みました。 楽しみに待っています。

追伸: 近況報告

ここ数週間、NAS のハードディスクが逝ってしまい、てんてこまいしていました。 RAID1 で1台壊れ、もう1台から復旧させようとしたところで、それも壊れてしまいました。 幸い、それらのバックアップを取る体制にしていたのでデータ損失はありませんでしたが、ハードディスクの入手に時間がかかったり、週末しか作業できなかったりで、昨夜ようやく全面復旧しました。 
作業時間の待ち時間に、2台目の Blue Snow DAC の表面実装部品のはんだづけをしていました。 こちらは、HPA-1000 とペアで使用するつもりです。

ClassAA ヘッドホンアンプは、V-Amp/C-Amp が LME49720 / TDA2030
のペアでなんとか実用になりそうです。  バラックでひずみ率を測ったら、最少で 0.01% 程度なので、大丈夫そうです。
V-Amp として、MUSES-01, 02, OPA2604 を使うときれいに発振器になります。 たかじんさんからゆずっていただいた NE5532 も入力信号によっては発振して使えませんでした・・・残念無念。

n'Guinさん

ClassAAのC-ampにTDA2030を組み合わせるって、なかなかチャレンジャーではありませんか。🙀
自分には出て来ない発想です。😹

三毛にゃんジェロ さん

レスをありがとうございます。

ClassAA の C-Amp に、電流供給能力が高いオペアンプを使いたいと思って、ネット検索したら、LM675T を使った作例があり、追試したのですが、使い物になりませんでした。 当初はどうやってもダメであきらめていました。 お気楽オーディオさんで、TDA2030が他のパワーオペアンプに比べて安定しているとの情報を得て、試みたら、うまくいった次第です。

たかじんさんの PRT-03、PGA2311 基板と合わせて、ヘッドホンアンプにしたいと思ってます。

n'Guinさん

秋月が売っているTDA2030アンプキットを購入して製作してみた人がTDA2030は発振しやすいとブログで書いてましたっけ。😹

TDA1552Qアンプキットは現在熟成中(😸)ですけど、秋月のPanasonic AN7173Kアンプキットにも興味が出てきました。でも、TDA1552Qの電圧ゲインは26dBなのに対してAN7173Kは51.5dBと高過ぎるので、-26dBのアッテネータを外部に設けないといけなさそう。

三毛にゃんジェロさん

フィードバックを終段からかければ0.002%くらいは行くと思うのですけどね。 シミュレーションとの差は、トランジスタの特性にあるような気がしています。 なにせモデルのバラつきゼロですから。

Head Box IIはシンプルそうな回路ですから解析もどうにかできそうな感じですよね。ブログ楽しみにしています。


n'Guin さん

電子ボリューム後のフラットアンプにはちょうど良いかもしれません。 初段JFETもおそらく問題なく動くと思います。 この回路でしたらNchだけあればよいのでまだ選択肢がありますしね。
NASのご臨終大変でしたね。 私もバックアップ用USB-HDDがRAIDになってるけど、容量がぴったりじゃないとリカバリーできないという仕様で、いざというとき困ることが予想されます。

2台目の Blue Snow DACですか。。 私も2台組みましたが結構大変ですよね。 というか、半田付けオプションで何台半田付けしたことか。。。 あの時はかなり腕前が上がっていたかも(笑)

ClassAAでc-ampにパワーアンプICを使うとはかなりのツワモノですね。電流を沢山流せるB級アンプという意味では本家パワーアンプ版のclassAAに通じると思います。

たかじんさん
n'Guinさん

Head Box II 回路の解析が終わり、回路図を拙ブログにて公開しました。
訂正が1点、電源部分のコメント。
誤) VDはジャンパー
正) VD1はジャンパー

他に間違いがないといいんですが。


回路図を起こしてみての疑問。
1. 可変抵抗の前後にカップリングコンデンサがあるが、どちらか1つで済ませられないものか。

2. ゲインは (1+R22/(R14+R25)) = (1+22k/(3.3k+9.1k)) = 2.77 = 8.9dBと考えていいのか。

3. 信号中点はR14, R16, R23でPWR_FLAG値に対してどの程度のDCオフセットがあることになるのか。

4. L-chのC16, C17, C12, C10(R-chも同様)はオーディオ用電解コンデンサで決まりだが、電源部のC7は何が適切なのか。

現在、この4つに関して悩み中です。


明日は、実際に通電中の各部分の電圧を測定してみるつもりです。

(追加)

5. C7もオーディオ用電解コンデンサにするか悩み中。これもオーディオ用にするには、横倒ししかない。

6. 海外のオーディオ系フォーラムを漁ってみたところ、全波整流から半波整流に変更されたのは平滑コンデンサへの負担を減らすためというコメントを見つけたが、果たしてそうなのか?
全波整流と比較すれば充放電サイクルは半分になるが、整流に伴う充電直後の電荷量と放電直後の電荷量の差は大きくなるはず。どちらの影響が大きいのか?

Head Box IIの回路図を差し替えました。
各ポイントで測定した電圧値を追加してあります。測定に当たりRCAジャックは全てショートプラグでショートしてあります。

7. 電源OFF時にL7815のIn/Outで電圧が逆転したときの破壊防止回路が設置されていないが大丈夫か? In/Outの電圧差が大きいからOK? 電流は出力SEPPのトランジスタを通じてGNDに逃げるからOK?
ちょっとわからないな〜。

三毛にゃんジェロさん

解析した回路図完成しましたね。 回路図の書き方もとても上手だと思います。 見やすいです。


終段のバイアス電圧部、下側には22k(R18)があるのに上側にないのがちょっと違和感がありますが、OPAMPから供給されるということでOKなんでしょうね。
アイドリング電流は45mAくらいでしょうか。結構沢山流していますね。

ゲインは、仮想GNDが10k//9.1kとなっているため、もう少し高くなると思います。

信号の中点電圧は6.81Vという部分ですね。 ボリュームの前のカップリングコンデンサは省いても大丈夫だと思います。

どちらが先に採用されていたのか不明ですが、半波整流と全波整流だと、全波整流の方が充電する間隔が半分になるのでリップルは小さくなると思います。 

レギュレータの逆電圧保護ダイオードは、入力電位が出力電位より下がることがなければ入れなくても問題ありません。 この回路の場合、入力のC1~C3の電荷が抜けていくルートがレギュレータしかないため、逆転は起きないと思います。

出力側に大きなコンデンサがついていて、入力側が別ルートで電流が流れていくような場合だと、電源OFFしたあと逆転が起きる可能性がありますね。

C10,C8のカップリングコンデンサは音に大きく影響を与えると思われます。あとはR10,R5ですかね。 これも信号出力に直列に入っているので。

三毛にゃんジェロ さん、たかじんさん

回路図をみて、ずっと悩んでいました。 どうして、こういう設計なのだろうと。

半波整流で三端子レギュレータを用いているのは、これをリップルフィルタ代わりにしているのだろうと思いました。

単電源SEPP なので、電源部のコンデンサが上側半サイクルの信号の通り道になる。 この回路構成だと、三端子レギュレータ内のコンデンサが信号の通り道になっている。

オペアンプにCRフィルタ、中点電圧供給にはTRによるリップルフィルタをいれているのは、入力信号によってSEPP 段に振られている電源を通したフィードバックを避けるためなのかなぁと思いました。

このほかにも、たかじんさんも書いていらっしゃいましたが、なぜ、SEPP出力段のバイアス電圧部の抵抗が上段にはないのか。 オペアンプ入力段の中点電圧を与えるのに、なぜ上下で抵抗値が異なっているのか。 わからないことだらけですが、しょせん素人の疑問です。 何か、格段の理由があって、こうなっているのだろうと思います。

三毛にゃんジェロ さんの改造で、音質向上がはかられるのは、間違いないでしょう。 どうなったかの報告を楽しみにしています。

たかじんさん
n'Guinさん

C14, C17は撤去し、C13, C16はELNAのRFS 4.7uF/50Vまたは10uF/50Vに交換するつもりです。

C8, C10は最初からELNA RFO 470uF/50Vに交換するつもりでした。
R5, R15は当面現状のままにします。1%精度の金属皮膜抵抗なので、あえて変える必要もないかと。でも、タクマンREYかDALE CMF当たりに交換する可能性までは否定しません。😹

レギュレータの保護に関しては、コンデンサに蓄えられた電荷はVCCから終段SEPPを通ってGNDに抜けるものと考えて放置とします。

VT1の役割は、n'Guinさんの仰る通り信号中点の変動抑制かと推測していました。

信号は増幅部の直接通るコンデンサだけでなく、電源部のコンデンサも通っているんじゃないかと推測していましたが、n'Guinさんも同じお考えでしたか。
だとしたら、電解コンデンサは全てオーディオ用に交換したいものの、スペースファクターの問題が・・・。🙀😿
φ12.5x16mmサイズで容量が470uFや1000uFのものってないんですよね〜。

ぺるけ氏の回路でも、バイアス電圧をかける部分で抵抗は必ず存在してますね。謎です。
信号の中点電位を決定するR14とR16が異なるのも謎ですね。


必要な部品選定がまだなので、改造作業は少しずつ進めて行きます。
回路図中に現れない部分では、レギュレータにヒートシンクをかました上で基板の放熱パッドに固定し、レギュレータの放熱タブと前面パネル固定ねじとの間にL字形アルミ板(1mm厚)を渡して熱をシャーシに逃すと同時にシャーシGNDを向上させてハムノイズ除去も目指す予定。

BD139/BD140をTTC004B/TTA004Bに交換するのはありなのか、データシートを見比べて悩むことにします。
少なくとも、調達したOn Semi製BD139/BD140と手持ちのTTC004B/TTA004BとではhFEが結構違うので、hFEの高いTTC004B/TTA004Bに傾きつつあるところ。BD139/BD140は新品のはずなのに脚に粉が吹いてるのも躊躇う理由の一つ。長い間倉庫で眠ってたのかな。

たかじんさん
n'Guinさん

部品が実装されていないため、ついうっかりとR19, R21の存在を忘れていました。
これが回路中のどこに存在するものなのか、調べてみます。
未実装ということから、余り気にしなくてもいいのかも。

R19, R21はそれぞれL, R-chの可変抵抗の出力とGNDを接続するためのもののようです。目的は何なのかさっぱり見当もつきませんが、未実装=不要と考えて悩まないことにします。

三毛にゃんジェロ さん

> R19, R21はそれぞれL, R-chの可変抵抗の出力とGNDを接続するため
この用途は、二連ボリュームの偏差対策だろうと推測します。

http://www.op316.com/tubes/tips/tips21.htm

n'Guinさん

なるほど、二連可変抵抗のギャングエラー対策として抵抗を出力とGND間に設置するんですね。
でも、この個体はギャングエラーが少なかったからか、あるいは単にコスト削減のために実装されなかったのかはわかりませんね。
仮に可変抵抗を外してギャングエラーを測定したとしても、メーカーの品質基準がわからない以上どうしようもないな〜。
ま、聴感上特に問題を感じなかったので、このままにします。

三毛にゃんジェロ さん

現物がわからないので、実際にはできないのかもしれないのですが、私なら、以下のように改造と思います。

回路にありませんが、SEPPの両コレクタ間をつなぐパスコンを各チャンネルごとにいれます。 オーディオ用が望ましいのですが、容量優先です。 C8/C10 の SEEP 出力の電解コンデンサも容量優先です。 実測から考えれば、16V 105℃品を使うと思います。  どちらも、1000µF以上をいれたいです。

C14/C17 は三毛にゃんジェロ さんと同じく短絡します。 C13/C16 は、PMLCAP のフィルムコンにします。

C9/C12 のコンデンサはとりあえずそのままで試聴し、もっと派手目としたいか、そのままでよいかを判断した後に交換します。 派手目にしたければ、容量を減らして、10µぐらいにします。 

SEEP出力段のトランジスタをTTC004B/TTA004Bに交換するのは、アリですが、その場合、C11/C15 のNFBコンデンサの用量の調節が必要になると思われます。 Analog Discovery で位相特性をみながら調整することになるので、とりあえずはこのままで安定性を確認すると思います。

半波整流はやめて、普通のブリッジ整流にします。  C1 ~ C3は、ニチコンKZHにするか、C1/2 を容量優先で通常品を選んで、C3 のスペースにOSコンとかフィルムコンをいれます。 自分の好みだと、PILKOR フィルムコンでしょうか。

C4 ~ C7 は、オーディオ用のお好みを入れます。 KZ をいれたいですが、スペース的に無理かもしれません。

# 妄想を書き連ねてしまい、申し訳ありません。 でも最優先は、SEPPの両コレクタ間をつなぐパスコンです。

名無しの権兵衛さん

>SEPPの両コレクタ間をつなぐパスコンを各チャンネルごとにいれます。

これは、VT2/VT3、VT4/VT5の各コレクタ間に入れるという意味でしょうか。残念ながら、部品面にもハンダ面にもそんなスペースはありません。部品面にはVT2, VT3, VT4, VT5それぞれに1mm厚のアルミ板をねじ止めしてヒートシンクとして機能させようと思っているので、尚更です。
これの目的・効果を教えて頂けないでしょうか。


>C8/C10 の SEEP 出力の電解コンデンサも容量優先です。

候補に考えているRFO 470uF/50Vを横倒しで使うのがギリギリです。オーディオグレードで1000uFは絶対に無理。逆に、容量を2倍にすることで低音が過剰になるのも困りますし。


>C13/C16 は、PMLCAP のフィルムコンにします。

RFS 4.7uF/50Vまたは10uF/50Vに交換し、必要に応じてECHU 0.01uF/50Vをパラるかも。


>C9/C12 のコンデンサはとりあえずそのままで試聴し、

得体の知れないコンデンサが付いているのが嫌なので、これも即刻同容量・同耐圧のRFSに交換です。
 

>SEEP出力段のトランジスタをTTC004B/TTA004Bに交換するのは、アリですが、その場合、C11/C15 のNFBコンデンサの用量の調節が必要になると思われます。 Analog Discovery で位相特性をみながら調整することになるので、とりあえずはこのままで安定性を確認すると思います。

C11/C15は取り敢えずディップマイカに交換します。
TCC004B/TTA004Bへの交換は、他の改造が済んだ後にまだ音質に改良の余地ありと判断したときに限ります。最後の手段ですね。


>半波整流はやめて、普通のブリッジ整流にします。

これはもちろん、最終的には全波整流にする予定です。
たかじんさんから、半波整流と全波整流による音の違いを知りたいとの宿題を頂いているので、これも後回しです。


> C1 ~ C3は、ニチコンKZHにするか、C1/2 を容量優先で通常品を選んで、C3 のスペースにOSコンとかフィルムコンをいれます。 自分の好みだと、PILKOR フィルムコンでしょうか。

C1〜C3は東信のUTWRZ(低ESR, 105℃)品を使う予定。

>C4~C7 は、オーディオ用のお好みを入れます。KZをいれたいですが、スペース的に無理かもしれません。

直径12mm, 高さ16mmという制限により、全部をオーディオ用に交換するのは不可能です。C6にはRFS 47uF/25Vが使えますが、C7にはUTSJ 470uF/25Vだけが適合。C4, C5はUTSJでさえ無理なので、OSコンのSEPFを使う予定です。


これまで全然話題に上がっていなかったオペアンプの部分ですが、ソケット式にしてOPA2134, OPA2604, LME49720, LME49860, MUSES8920, MUSES8820, MUSES02から試聴の上一つに絞る予定。

>SEPPの両コレクタ間をつなぐパスコンを各チャンネルごとにいれます。

これは、言い換えるとVCCとGND間には電位を安定化させるデカップリングコンデンサが存在していない、C4, C5はオペアンプにしか効いていないという意味でしょうか。
なら、R2の箇所をショートしてしまえばいいと思う反面、その副作用が予想できないし。
かと言って、VCCをR2の後ろから取るにはパターンカットが困難。
できるのは、せいぜいコレクタ同士を1uFまたは0.1uF程度のフィルムコンデンサで接続するぐらいかなあ。

三毛にゃんジェロ さん

すみません、名無しは n'Guin でした。

>SEPPの両コレクタ間をつなぐパスコンを各チャンネルごとにいれます。
というのは、信号電流の帰路のことです。 単電源SEPP では、+側は電源のコンデンサ側になるそうです。 このことを学生時代に本で読んで、びっくりしました。 探してみたら、ウェブ上にも、この情報がありました。偶然、ぺるけさんのページでした。
http://www.op316.com/tubes/toy-box/timedomainl.htm

このパスコンのもう一つの理由として、ハム対策があります。
信号電流の帰路とリップルフィルタとは区別してつなぐほうがいいです。
三端子レギュレータがリップル対策になっているようにみえるので、ここを信号電流の帰路にしたくないという理由です。これは、ぺるけさんのページに解説があります。
http://www.op316.com/tubes/tips/b420.htm

容量を大きくするのは、低域の周波数特性ではなく、位相回転の問題を気にしています。 ヘッドホンのインピータンスが32Ωだとすると、出力に10Ωが追加されているので、470µ でも -3dB 点は、およそ 8Hz です。
信号電流の帰路のパスコンが同程度の効果と想定すれば、直列になるので、16Hz になります。 この周波数は十分に低いのですが、この周波数を低くするように選ぶと、10cm のスピーカーでも音の変化がわかります。 私はこれの現象をぺるけさんに教えられました。
http://www.op316.com/tubes/tips/tips2.htm

この理由は、おそらく位相回転です。 位相のずれは、10~20倍上の周波数で始まるからです。(2の階乗で効いてきます)
470µF (三端子レギュレータによる効果も同程度と仮定する)だと、先の計算から、160Hz 以下でわかる可能性があります。  こんな理由で容量優先でやってみたいと思った次第です。

もちろん、上記の現象を音質上の効果として、使うのもアリだと思ってます。 この場合は、コンデンサをいろいろ変えてみて、良い結果を得るようにしたらいいかなぁと思います。

n'Guin さん
三毛にゃんジェロさん

ボリュームの出力をGNDに接続するような抵抗の付け方はBカーブをAカーブっぽく補正するものかと思います。

ちゃんとしたオーディオ機器ではAカーブが良く使われますが、ローコストモデルの一部でパワーがあると見せかけたい場合、Bカーブを使うことがあります。よく使う8~9時方向の音量を大きくできるからです。

でも、ちょっと音量が大きすぎるときにOUTとGNDを抵抗で補正してあげると程よい音量にできるという裏技(?)です。

ぺるけさんの補正は、購入したボリュームのギャングエラーがひどかったとき、測定してその個体に対して、LまたはRに補正抵抗を入れるという話で、量産モデルに適応できるものではありません。

量産モデルでギャングエラーを減らしたいときは、納入仕様にギャングエラーの許容値を入れてもらうことです。(もちろん部品代がUPします) そして選別で落ちた個体が秋葉原に出回ります・・・

それを買ってしまったとき、ぺるけさん補正が役に立ちます。

たかじんさん

> ぺるけさんの補正は・・・量産モデルに適応できるものではありません。
おっしゃる通りです(*ノωノ)

Bカーブをわざといれる・・・ 
 そういうやり方があることを教えていただき、ありがとうございます。

n'Guin さん
三毛にゃんジェロさん

そうそう、低域限界(低域のカットオフ周波数)は、10Hzくらいで十分に思われがちですが、1Hzとか0.1Hzになる定数にすると、違いを感じ取ることができます。

電源のリップルフィルタとしてはL7815がメインで、60dBくらいの減衰が得られます。 そのあと、信号系はトランジスタ式リップルフィルタ。 OPAMPの電源はR2とC4,C5もですね。
かなり豪華なリップル対策がされています。 そこまでしてでも半波整流を採用したかったと読み取れますね。

お二方がおっしゃるように、SEPP部のデカップリングコンデンサがないように見えます。

ぺるけさんのデカップリングコンデンサとハムノイズ発生の関係の図は非常に分かりやすいですね。 ですが、このケースでは少し違った効果をもたらします。

Pro-Ject Head BoxのようにOPAMPを使った回路の場合、多量のフィードバックがかかるためPSRRが非常に高く、電源リップル(=ハム)は80~100dBくらい抑制されます。=SEPP部も含めて電源リップルは無視できる。

一方、信号源に乗ったリップルノイズはそのまま増幅されるため少々シビアになります。そのためにVT1(BC337)リップルフィルタで強力に落としていると考えられます。

次にOPAMPのSEPP部に入れるデカップリングコンデンサの効果は、出力への交流充放電(リターン電流含む)経路がデカップリングコンデンサになる。=電源インピーダンスを低くすることができ、結果的に瞬発力を得ることができます。 フィルムコンデンサを並列に入れると、さらに高域のインピーダンスも下げられるので発振抑制にもつながります。

Pro-Ject Head Boxの場合、SEPP部電源をわざとデカップリングコンデンサの手前(R2の手前)から引いているようにも思えるので、音質的なところで狙っているようにも見えます。

n'Guin さん

Bカーブ抵抗は、抵抗膜が均一なので、音が良いなんて噂もあります。 聞き比べたことないですけども。

たかじんさん
三毛にゃんジェロさん

素人の疑問を解説してくださり、ありがとうございます。

半波整流をあえて使った音作りが、どのようなものなのか、いずれ三毛にゃんジェロさんに教えてもらえると、ありがたいです。

n'Guinさん
たかじんさん

デカップリングコンデンサが信号の通り道だということは、ぺるけ氏がどこかで書いていたのを覚えているので、デカップリングには可能ならオーディオ用を使用したいところです。
コレクタ同士をニッセイ MTF 0.1uF/50Vで接続してお茶を濁そうかな。オペアンプのピン1, 8間にも。😹

R2はC4, C5の突入電流防止が目的だと思いますが、100Ωも必要なのか疑問です。ここは10Ωもあれば十分ではないかと思うのですけど。
パターンをカットして、VCCをR2直後から取るようにしてもいいのかもしれませんが、SEPPのバイアス電圧に影響があるのではないかと思うと迂闊に踏み切れません。
また、SEPPのバイアス電圧生成部でVCCと最初のツェナーダイオードの間にGND側と対称となるような抵抗が存在しないのは変という件に関して、これもパターンをカットして実行できないこともないのですけれど、現在のバイアス電圧・電流のバランスを崩し結果としてAB級動作のバランスを崩すことにもなるので迂闊に踏み切れません。回路定数の見直しは必須でしょうし、そこまでの知識は持ち合わせていないので、君子危うきに近寄らずといったところ。😿

実装されている二連可変抵抗はA50kなのでオーディオテーパーです。

整流方式による音の違いは、気長にお待ちください。
聴き分けられるかどうかもわかりませんし。😹


あ、できたら日付が変わるまでに筐体構造や部品配置がわかるような写真をアップするつもりです。あくまでもつもりなので、約束はできませんけど・・・。

n'Guin さん

あえて半波整流を採用している理由ですよね。 400ccバイクでいうと、多くは4気筒なのに、あえて単気筒のエンジンを積んできたみたいなこだわり。


三毛にゃんジェロさん

詳細な写真掲載ありがとうございます。 完璧な回路図もあり、多数の方々が参考にされるんじゃないかと思います。 素晴らしいです。

ボリュームがAカーブとのことで、GNDへぶらさげる抵抗がいらないのでしょうね。
R2の100Ωは突入低減というよりもリップル低減の意味が濃いような気がしますね。 おっしゃる通り突入だけなら10Ω程度で、突入が終わったあとはできるだけ抵抗値を下げておきたいはずですから。

たかじんさん

R2の100Ωはリップル除去が目的でしたか。
でも、そこまでしてリップル除去を徹底するのなら、SEPPのVCCもR2の後から取って欲しかったんですけどね〜。
やっぱり、音作りの観点でそうしなかったのかな。

たかじんさん

そうそう、今思えば若い頃に中型自動二輪の免許を取って、YAMAHA SRX400を買っておくんだったな〜と後悔。あのスパルタンなデザインとビッグシングル特有のエンジン音が好きでした。

Head Box II、一部改造しました。

改造内容は以下の通りです。
・可変抵抗の前後にあった入力カップリングコンデンサのうち、可変抵抗の前のものを撤去してφ0.6mmの錫メッキ銅線でジャンパー。
・デカップリングコンデンサをPanasonicの高分子固体のSEPFで同容量・同耐圧の在庫がなかったため、560uF/20Vに交換。容量は減ったけど、リップル電流はどちらも同じで、耐圧に余裕ができるのと漏れ電流が多少少なくなるのでよしとします。
・出力カップリングコンデンサをELNA RFO 470uF/50Vに交換。横倒しにして設置し、ホットボンドで固定。
・電圧増幅部のオペアンプを交換可能なようにソケットに交換し、当面のリファレンスとしてNS LME49860NAを設置。

今回の改造の結果は、一言で言えば視界が開けたような印象です。改造前の多少ウェットな感じがなくなりました。たぶん、オペアンプと出力カップリングコンデンサが変わったことによる影響かと。

三毛にゃんジェロ さん

ブログを読ませていただきました。
本当にスペース的にギリギリですね。 かなり小さい筐体に詰め込まれているようにみえました。 以前おっしゃられていたように、トランスを別筐体にすることのメリットも大きいと思いました。

> 一言で言えば視界が開けたような印象です。
効果が大きくて、よかったですね。
今後が楽しみです。

三毛にゃんジェロ さん

写真拝見しました。いいですね。もとからあったようなぴったりサイズで。

> 耐圧に余裕ができるのと漏れ電流が多少少なくなるのでよしとします。

実は高分子系の固体コンデンサの漏れ電流は、普通の電解コンデンサよりも多いです。 例えばカップリングなどには使えません。
ハイブリッド型高分子コンデンサは電解液が入っていて改善されているらしいです。

今回は電源デカップリングなので問題は発生しないかと思います。


> 一言で言えば視界が開けたような印象です。

それは良かったですね。明らかな改善がみられると改造した甲斐あったと思えて良いですよね。

n'Guinさん
たかじんさん

他の改造箇所の部品調達はまだまだ先なので当分はこのまま使用し、その時の気分でオペアンプの石転がしでもするかもしれません。

NJM2068Dの撤去が一番大変でした。両側にあるセラミックコンデンサが邪魔で。セラミックコンデンサの交換も同時にやれば良かったのかもしれません。
あと、リード部品はリードが思いっきり曲げられていて、低温ハンダで追いハンダをしてハンダ吸い取り線でハンダを吸っても、リードがスルーホールとくっ付いたままで困りました。結局、ハンダが溶けている状態で部品を引き抜かざるを得ないという状況でした。


高分子固体電解コンデンサをカップリングに使わないというのはお約束ですね。

三毛にゃんジェロさん

そうそう、SRX400は良いバイクでしたよね。 デザインも含めて完成度が高かったと思います。

8pinのDIP品の撤去はかなり大変ですね。 足をニッパーで切ってしまうと楽になるかもしれませんが、部品を無事に救出しようとすると厳しいです。

> 高分子固体電解コンデンサをカップリングに使わないというのはお約束ですね。
そうなんですよね。 イチケンさんがyoutubeで分解してました。 ほんとに電解液が入っていないみたいです。 極低温でも影響なく動作するところとか、知らなかったです。

たかじんさん

オペアンプの足を切ろうにも、隣のセラミックコンデンサが邪魔で邪魔で・・・。

その後、何時間か慣らしたら当初の荒っぽさも治まって来たんですが、YAMAHA HPH-PRO400だとボリューム最小でも音が漏れ、最適音量が8時位置とギャングエラーが起きてもおかしくなかったので、ゲインを下げるべくNFBループの抵抗を22kΩから10kΩに交換しました。
AKG K701でも最適音量が10時位置から11時位置に変化した程度なので、もう少しゲインを下げるといいのかもしれません。

三毛にゃんジェロさん

確かにセラコン邪魔ですね。  セラコンをマイカに変更するついでに、とも思ったりしたのですけども。

HPH-PRO400は感度が高いんですね。 ボリュームを絞った状態で使うとギャングエラーも大きくなりがちですし、音的にも不利になるのでどうにかしたいポイントですね。 NFB抵抗の値を変更すると位相補償の容量も最適化する必要が出てきますので注意してください。

たかじんさん

NFBの抵抗値を変えると位相補償のコンデンサの容量も変える必要があるかとは思いましたが、とりあえず現状のままにしてディップマイカに交換するときに27pFだけでなく、1/2〜2倍の範囲で準備しようと思ってます。
いよいよ、Analog Discoveryの出番かも。

HPH-PRO 400は感度が高いだけでなく、インピーダンスも22Ωと低いのも一因かと。結果として、最適音量位置は殆ど変化しませんでした。
次に打つ手は
・可変抵抗の前に抵抗を追加する
・出力抵抗の数値を大きくする
の2つかと思うんですが、後者は音の鮮度に影響がありそうなのでやりたくはないところ。
ちょうど余分な入力カップリングコンデンサを撤去した跡があるので、前者を採用し10〜22kΩ当たりを直列に入れようかとも悩んでます。

三毛にゃんジェロさん

R22の22kΩと27pFが補償の周波数を決めていますので抵抗値を変えると容量も最適なところが変化します。
AnalogDiscoveryはこういうとき便利です。

音質を保ちつつ出力電圧を下げるポイントは難しいですね。 簡単に思いつくのは、入力部に抵抗を入れてしまうことですが、ボリュームが50kΩなので6dB下げようとすると50kΩを入力部に入れることになり、微妙です。

R19,R21の補正抵抗部に抵抗をぶら下げることでカーブを変化させることもできますが、実はボリュームの摺動子に通す電流が増えるため、例えば3.3kなど小さい抵抗を入れると音が悪くなりがちです。

HPH-PRO 400のインピーダンスが低いってところを考えると、出力抵抗をUPするのが一番手軽な方法なのかもしれません。 20Ω増やすだけぐっと音量が下がると思います。

たかじんさん

NFBの位相補償の件はCR並列回路でCとRを定数としたときの角振動数から位相を計算する式を参考にしようと思ってます。
1. 元々のCとRの値で位相値を計算しておく
2. 新しいRの値で位相を計算し、1と同じ位相値になるCを計算
3. Analog Discoveryで確認
の手順で事を進めようかと。


音量調整は出力抵抗を大きくするのがベストでしたか。まずは33Ωに交換してみて、今度は逆にK701での音量が小さくなるようなら22Ωで手を打つことにします。

たかじんさん

出力抵抗を10Ωから33Ωに交換しました。
その結果、HPH-PRO 400の最適音量位置は9時半辺り。まだ繋げてないけど、K701も12時辺りでしょう。

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