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HPA-12ミニパワーアンプ

 
■■■ミニパワーアンプ■■■ 
 
  HPA-12ミニパワーアンプ回路図
  「HPA12-size.pdf」 「HPA12-ABprint.pdf」 
  「HPA12-Aprint.pdf」 「HPA12-Bprint.pdf」

   ヘッドホンアンプ基板であるHPA-12を使ったミニパワーアンプです。
  6Ωスピーカで、1Wをちょっと超える程度という小出力のアンプとなります。
  ニアフィールドといわれる、デスクトップ1m以内の距離で聴くのに適しています。

  
能率が高いスピーカだと、そこそこの音量で鳴らすことができます。
大音量で鳴らすには向きません。 
  
出力の振幅電圧を高く取れるように初段差動の定数を中心に変更しています。
インピーダンス300Ωや600Ωのヘッドホンをお使いのときにもご使用いただけます。
2パラ化した初段のエミッタ抵抗は0Ω禁止です。 最低でも1Ω以上は入れてください。
  
電源リップルフィルタの抵抗(R80、R81)は、ハムが聞こえないように0~4.7Ω程度で調整してください。 抵抗値が低い方がストレートな音質になります。 

スピーカ出力の-端子は、基板のヘッドホンOUTのGND端子へはつなげず、C82、C83の中点へ直接配線を飛ばすことでL/Rの信号の混合を防げます。

  
  最終段のA1015/C1815の3パラ部を5パラまで増設して下さい。 
  基板の裏へ実装することで、簡単に増設可能です。
 
  5para
  
5パラにすると発熱が多くなります。 アイドリング電流を各10mA程度まで下げた方が良いです。  (R16、R66の10Ωを6.8Ωに変更します)

 
ちなみに3パラのままですと、最大出力時にA1015/C1815の定格をオーバーしてしまいます。  もっと大きなコレクタ電流がとれるトランジスタを使用した場合はこの限りではありません。
 

   6.8Ω負荷での測定結果

   Thd Freq_2
 
周波数特性はラウドネスONの状態です。
歪み率の方は、連続負荷では熱的に厳しいので10%歪までは測定していません。
周波数も1kHzだけです。 また、電源リップルフィルタを0Ωとしているため、ヘッドホンアンプ構成の時よりハムノイズ が少し増えています。 さすがに高感度のカナル型ヘッドホンだとハム音が少し聞こえますが、スピーカだと耳をコーンへつけても聞こえません。
 

  <<関連ブログ記事>>
  ヘッドホンアンプ基板でスピーカをならす   現在 第2弾のミニパワーアンプ進行中
  ラウドネス    ラウドネス(2)  ヘッドホンアンプ基板でパワーアンプ
  最終段トランジスタの放熱対策  ヘッドホンとスピーカーの違い  ヘッドホンとスピーカーの違い (2)

コメント

IrBerryDAC でお世話になった n'Guin です。 今度は、ミニパワーアンプでお世話になります。

わからないことが、いくつかあります。

1) 掲載されているミニパワーアンプは、トランジスタ入力ですが、FET入力に変えてもよいのでしょうか。 作例集3に、FET入力の例がありますが、NFB ループ中にコンデンサが入っており、ACアンプ化されています。

2) R24 / R74 の意味は、どんなことなのでしょうか。

回路図で見ていたときには、アンプ部のどちらかの GND記載のどちらかに電源部のGNDをつながっていると思っていましたが、基板をテスタであたってみて、そうではないようです。 R24の両端子には導通があります。

ディスクリートアンプを、金田式コピーでしか作ったことがなく、このサイトを読みながら理解しようとしているところです。 どうかよろしくお願いします。

nGuinさん

初段はFETでも大丈夫です。 NFBでDC切りしているのはいわゆるACアンプにするためです。
https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/10/nfb-77de.html
DC成分は100%帰還してDCオフセットを最小限にすることができます。

https://nw-electric.way-nifty.com/blog/2012/10/dc-90e7.html
このあたりも参考になるかもしれません。 DCアンプの意味


R24,R74ですが、両端ともGNDで間違いありません。
パターン上で「電源用のGND」「信号用のGND」と明確に分けてあり、その繋がり具合を抵抗値によって設定できるようにしてあります。 結局は、整流直後の1点アースポイントで接続してあるので一緒といえば一緒です。

この抵抗値を0Ω、2.2Ω、10Ω、オープンと振ってみて音の違いを確かめてみると面白いと思います。 ベタアースという、基板上の余った部分を銅箔で埋めてしまう手法が必ずしもよいとは限らない理由を身をもって体感できるかもしれません。

R24,R74の抵抗値は、好みで選択すると良いと思います。

たかじんさん

さっそくのご教示をありがとうございます。

基板上にアース取り回しがあって、さらに一本抵抗を加えるのですか。 取り回しで音が変わるのは知っていますが、抵抗を入れるのは、全く知りませんでした。秘策を教えていただき、ありがとうございます。

また、さまざま参考のページを教えていただき、ありがとうございます。 もうひとつの疑問も氷解しました。 読んでいたのに、気がついていませんでした。

教えていただいたことから、A級FETバージョンをもとにミニアンプを作成していこうと思います。 また質問すると思いますが、よろしくお願いします。

nGuinさん

HPA-12のGNDは基板上、十数センチの取り回しの違いなのですが、変化を感じ取れると、信号グランドが如何に大切かを体感できるかと思います。
GND-GND間を抵抗でバイパスする手法は、実はあまり見ないです。

たかじんさん、お世話になっております。

記事に「スピーカ出力の-端子は、基板のヘッドホンOUTのGND端子へはつなげず、C82、C83の中点へ直接配線を飛ばすことでL/Rの信号の混合を防げます。」とあります。

このようにするために、レジストをはがして、配線すればよいのでしょうか。 音によい配線方法はどのようになるのでしょうか。

あまりに基礎的な質問ですみませんが、教えていただければと思います。 よろしくお願いします。

nGuinさん

レジストを剥がしても良いですし、C82,C83のGND側端子同士を結ぶように配線(太めの方が良い)でつなぎ、そのセンターへL、RのGNDを接続しても良いです。

たかじんさん

返信ありがとうございます。
アースラインなので、何か特別なことがあったらと思ってしまっていました。
先に質問したR24/74でも、どうやら少し音が変わるような気がしていての質問でした。

真空菅アンプの配線の常識が通用しない感じがしており、これからも変な質問があることと思いますが、よろしくお願いします。ありがとうございました。

nGuin さん

アースラインの考え方自体は真空管でも半導体でも基本は変わらないとは思いますが、同じ半導体アンプでも人によってシャーシに落とすポイントが違っていたり、ベタアースを好むような人もいらっしゃいます。

そうした違いは、どれかが間違いという訳ではなく、思想だったり狙っているポイントが違っているだけと考えて良いと思います。

私は、電源の根元の大きなコンデンサのセンターを中心に考えています。 電源から供給した電流はかならず戻ってくる、差し引きゼロポイント。 そこをシャーシに繋げておくって感じです。 別にシャーシにつなげなくても普通に動作しますし、木製ケースでもなんら問題ありません。

たかじんさん

返信ありがとうございます。 
思想だったり、狙っているポイントが違っていたりということで、いろいろ考えてみたいと思います。

真空管アンプでは、トランジスタアンプに比べて、電圧が高く、高インピータンス回路が多いゆえに、実装上の工夫が違うのだろうと思います。 木製ケースなんて、考えもしません。 (ラジオだとか、要求する特性が低ければともかく。)

でも、現在作っている HPA-12 でも、シャーシに組み込むと音が変わるようです。 やっぱりアースラインの大切さは変わらないようです。

これからもお世話になります。よろしくお願いします。

nGuinさん

ケースは、金属製のものでシールド効果を得るものと、木製や、たまに石などで剛性と防振を狙うものがありますね。
おっしゃるように真空管回路はインピーダンスが高い箇所が多く、飛び込みノイズをおさえるためにシールドの意味あいが濃いと思います。 それでも底面がオープンになっていたり、木枠のケースに入っていたものも結構ありますね。
ただ現在は、規則上、可燃性のものを使うのが難しい状態にあるので、木枠もごく一部でしか使用できないようです。

不思議なもので、アンプは、ケースの種類やケースの上に重しを乗せると音が変わります。 この違いは、GND・アースラインとは違った側面があるのだと思っています。

私が個人的に、微妙だなっと思うGNDのとり方として、SP端子のGNDをいきなりシャーシーに落としてしまうタイプです。 これは、シャシーに大きな電流を流してしまうことになり、微小信号ラインへ影響を及ぼしてしまう可能性が高いからです。 

たかじんさん、こんばんは。
返信が遅れてすみません。


>私が個人的に、微妙だなっと思うGNDのとり方として、SP端子のGNDをいきなりシャーシーに落としてしまうタイプです。

さすがに、これは私の常識でもありえません。

真空管アンプだと、アウトプットトランス(OPT)がありますので、NFBがかかる場合には、二次側のどちらかをアースに落としますが、シャーシというのは乱暴です。

NFBのかかる先のアースラインか、終段のアースラインに落とすことでしょう。 もちろん、どちらにするかは、思想の問題だと思いますが。


今日は電車で移動しており、その途中で投稿しているので、たくさんになりました。 この件については、特に問題がなければレス不要です。 いろいろありがとうございます。

たかじん様こんばんは。
昔の記事への突然の質問失礼致します。

『スピーカ出力の-端子は、基板のヘッドホンOUTのGND端子へはつなげず、C82、C83の中点へ直接配線を飛ばすことでL/Rの信号の混合を防げます。』との事ですが、これは他のバージョンでヘッドホンアンプとして製作した場合にも同様に効果があるのでしょうか。(クロストーク低減?)

宜しくお願い致します。

その通りです。 L/Rの共通インピーダンスを低減します。 ヘッドホンだと、そもそもヘッドホン端子でL/RのGNDが接続されてしまうので分けてもしょうがないですが、スピーカーの場合は違います。

ヘッドホンへ応用するときは、GNDが分かれている端子(バランス駆動可能なもの)を使った場合には効果があります。

たかじんさん、こんにちは。

一作作る都度質問しているので心苦しいですが分からないまま突っ走るのは良くないと今回も質問させてください。

HPAは三作作り(三作だけ質問無しでブログ内を検索でできたようです)、今回はミニパワーアンプです。今までどれも音楽が柔らかく1日聞きながらアンプづくりをしても疲れません。この感じでミニパワーアンプも鳴るのならと、挑戦です。手持ちのヘッドホンが耳にしっくりこなく痛くなるのもあります。

初段は2SK2145、出力はTTA004Bのコンプリで、作例3のKさんの回路をそのままコピーで作ろうとしていますが、出力電流を40mA程度に抑えれば、出力Trは片チャンネル2個で大丈夫でしょうか?

先日作成した超A級はTrの温度が50度を超え、Tr的には大丈夫とのコメントもあり、しばらくそのまま使っていましたが、秋月の特価ファン(150円)を付けて35度で動作させています。

今回もファンがまだあるので使ってもいいと考えています。アルミ板でTrの位置決めはほかのぺるけ氏ではやりましたがかなり面倒ですから・・・

以上質問させてください。よろしくお願いいたします。

tomo さん

2SK2145を実装するのが大変そうですが、そのほかは問題ないと思います。

ヘッドホンアンプの場合は、出力に大きな電流が流れることは殆どないため、アイドリング電流で発熱が決まります。 ですが、スピーカーを駆動するパワーアンプの場合は、少し大きめに音を出すとアイドリング電流よりも大きな電流が流れます。

ということで、発熱への対策は必要です。おすすめは、やはりアルミ板をTTC004B/TTA004Bに取り付けることです。

手軽さを取るのでしたら、(キッチン用)アルミテープでも構いません。1枚ではなく3重、4重にして熱伝導率を稼ぐと放熱効果が高くなると思います。

くれぐれも回路のどこかにショートさせないようご注意ください。

たかじんさん、お返事ありがとうございます。

少し考えが足りなかったようで、もう一度アルミ板基本で考えてみます。そうそう、基板はRev2なので2SK2145の取り付けは楽です。最初に言っていなくてすみません。

終段は別にして、初段の定数はこのままでバランスがとれますか?ドライバーの部分はどうでしょう?

オームの法則程度の知恵しか無いのでよろしくお願いします。

tomo さん

Rev2基板では初段を2パラにできませんが、そもそも2SK2145なのでC2240シングルとも音が異なります。

動作としてはどちらも問題ないと思います。

アイドリング電流は終段のトランジスタの種類によってR16の抵抗値を調整する必要があると思います。

また、この記事では出力段が5パラでエミッタ抵抗3.3Ωですので、シングルプッシュプルの場合だとエミッタ抵抗の値は1/5にして同等になりますが、小さくし過ぎると熱暴走の可能性も出てきますので、1Ωくらいに留めておく方が安全かもしれません。

おススメは、1Ω2W 金属板抵抗です。(サイズが大きいので基板裏に付けた方が良いかも)
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-10696/

たかじんさん、おはようございます。

早々のお返事ありがとうございます。

言われるようにC2240の音を聞いていないから、K2145で組んでも本物かどうかわからないですね。昨日ホームセンターで3cm×4cmのアルミを切って貰って準備を始めたのですが、また見直します。

907サウンドで上手く行っていないのがありますので、裏面にC2240を2個付け、出来れば出力にも取り付けてやってみようと思います。その音を聞いておき、ミニパワーを作りたいと思います。

柔らかいいつまで聴いても飽きない音を求めて進んでみます。

ありがとうございました。またお聞きすると思いますがよろしくお願いいたします。

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