admin11月11日の独身の日セールでオシロスコープを買いました。自作ヘッドホンアンプに搭載したオペアンプのステップ応答を見てみました。これまで持っていたショボいオシロスコープで、周波数特性は分かっています。今回は、矩形波を入力して、ステップ応答を見てみようと思います。今回計測する自作ヘッドホンアンプにはオペアンプを使っています。このオペアンプを入れ替えながら、ステップ応答がどのように変わるか見てみます。測定するアンプは↓これです。電圧増幅はオペアンプで行います。電力増幅はSS8050とSS8550を使用したプッシュプル回路で行っています。トランジスタで差動入力回路を作ってみたのですが、まだまだ修行が必要なようで、オペアンプを使ったヘッドホンアンプを作ってみましたオペアンプはソケットを介して取り付けています。オペアンプを差し替えて、出力波形の変化を見ていくことにします。私の大好きなオペアンプ、NJM4558Dです。標準状態ではNJM4558Dを挿して使っています。黄色の線が入力信号で、水色の線が出力信号です。設計が古いオペアンプです。スルーレートが1V/μsと、なかなかマイルドな特性が出力波形にも表れています。信号の立ち上がりと立ち下がりが遅いため、波形が鈍ってしまって台形になっています。この画像を見て4558は音が悪いという判断を下すのは拙速です。実際のところ、音楽ソースに20kHzの矩形波が入っていることは先ずないでしょう。可聴域ぎりぎりの周波数ですから、これが印象に影響を与るとは思えません。ここでは敢えてアンプの特性の差が出やすいように矩形波を入力しています。正弦波であれば4558でもしっかり増幅できます。NJM2114N使用時のステップ応答オーディオ用として名高いオペアンプであるNE5532を改良したオペアンプです。データシートにはNJM5532のスルーレートを改善したものと記載されています。今回の測定に使用したNJM2114は、SOPパッケージのものです。変換基板でDIPソケットに実装できるようにして使用しています。NJM2114N使用時の波形4558と比較すると、信号の立ち上がりが早いことが一目でわかります。若干ではありますが出力信号の肩の部分に角のような出っ張りが見られます。この出っ張りはオーバーシュートとも呼ばれます。入力素子に、バイポーラトランジスタが使用されたオペアンプでよく見られます。この程度のオーバーシュートであれば、再生音への影響は無いと思います。LM6172N(SOP)使用時のステップ応答このオペアンプは、映像品号の増幅に使えるものです。オーディオ用ではなくビデオ信号増幅を主な用途として作られたとのことです。LM6172使用時の波形さすが、映像信号増幅用のオペアンプです。20kHzの矩形波増幅など朝飯前なのでしょう。気持ちよいほどビシッと角の立った出力波形です。信号の遅れも全く見られません。NJM4556D使用時のステップ応答このオペアンプは、NJM4558のスルーレートを改善したものです。併せて高出力化もされています。データシートには、ヘッドホンアンプとしても使えると記載されています。実際、かなり力持ちなオペアンプです。ヘッドホンは楽々鳴らせます。ポケットラジオに使用されるような小さなスピーカーもそれなりに鳴らせます。僅かにオーバーシュートが出ています。この程度であれば特に対策は必要ないと思われます。4558使用時の波形と比べると、信号の追従性が改善されていることが分かります。近代的なオペアンプで、その特性は秀逸です。ひずみ率は0.000015%と、驚く程小さく、スルーレートは27V/μsです。これだけ見てもかなり高性能なオペアンプです。“見事!”と言いたいところですが、オーバーシュートが出ています。非常に短いパルス状のオーバーシュートです。従って、仮にヘッドホンから出たとしても、音としては聞き取れないでしょう。何となく気持ち悪いですね。Soundという指標に準じています。オーディオ用途に特化したオペアンプです。設計が新しく、近年のオーディオ製品に組み込むことを念頭に作られています。したがって、旧式のDIPパッケージの供給はありません。表面実装用のSOICとWSONで供給されます。今回はSOICパッケージを変換基板でDIPに変換して使用しました。LT1364使用時のステップ応答スルーレート1000V/μsという、高速な増幅能力を持ったオペアンプです。私にとっては苦手なオペアンプで、とにかく発振しやすいです。私の経験では、電源部分をいい加減に作ると、簡単に発振してしまいます。タチが悪いことに、発振が始まると猛烈に発熱して、触れないほどになってしまいます。鬼門といっても良いほど嫌いなオペアンプです。気持ち良くビシッと立ち上がって、ビシッと立ち下がる、美しい波形です。オーバーシュートもありません。データシートには、用途として以下のように記載されています。広帯域アンプバッファアクティブ・フィルタビデオおよびRFの増幅ケーブル・ドライバデータ・アクイジション・システムそもそもオーディオ用ではないのですね。どの程度の周波数までビシッと増幅できるか、試してみました。LT1364、100kHzの矩形波は余裕のよっちゃんですどーんと1MHz、そろそろオシロスコープ内蔵のファンクションジェネレータがヤバいファンクションジェネレータの限界2MHz使用しているオシロスコープに内蔵のファンクションジェネレータの方が限界です。LT1364はまだまだ行けそうですね。恐るべしLT1364。オーディオ用としては、明らかに過剰な性能です。OPA2604(恐らく偽物)使用時のステップ応答OPA2604といえば、信号経路すべてがFETで構成された超高級オペアンプです。そんな高嶺の花のOPA2604がAliexpressですごく安く売っていました。偽物と承知で買いました。そんな、いわくつきのオペアンプを試してみました。OPA2604(恐らく偽物)使用時の波形んんーーー。JFET入力の特有のなで肩の波形が出ていませんね。これ、OPA2604でないことは明らかです。FETですらなくて、バイポーラ入力のオペアンプのような波形です。表面を削って型番を書き直しただけではないかと思われます。波形から察すると、中身は安価に流通している4559あたりではないでしょうか。OPA2134(恐らく偽物)このオペアンプは入力段にJFETを使用したオペアンプです。某ヘッドホンアンプ制作者が絶賛してから人気の出たオペアンプです。人気の品で、プレミア価格で取引されることも少なくありません。そんなOPA2134がAliexpressで安価に売られていました。転売して一儲けしようと大量に購入しました。(嘘です、転売はしません。)OPA2134(恐らく偽物)使用時の波形JFET入力のオペアンプの特徴的ななで肩の波形が出ています。OPA2134のスルーレートは20V/μsです。波形からは、何となくそれっぽい感じを受けます。すると本物?いや、そんなことはあろうはずがありません。この後のLF353,LF412等の安価なJFET入力のオペアンプと似た波形です。これらの安価な品の型番を書き換えて偽装しているのではないかと思います。LF353NJFET入力のオペアンプです。最低電源電圧が±3.5Vとやや高めで、電池駆動では使いにくいオペアンプです。スルーレートは13V/μsと立派です。オーディオ用としては十分でしょう。ラフに設計した回路に組み込んでも発振することは先ずありません。使いやすいオペアンプです。LF353N使用時の出力波形JFET入力のオペアンプらしい、なで肩の出力波形です。LF353Nは古いオペアンプで、性能も凡庸ですからとても安く入手できます。使われ続けてきたオペアンプが等しく持つ使いやすさが極まったオペアンプです。電源電圧が確保できる回路であれば組み込んで失敗をすることは無いでしょう。個人的に最大級の信頼を置くオペアンプです。LF412前出のLF353と同等の性能を持ったオペアンプです。LF353とLF412は非常に似通っています。違いを挙げるなら・・・。1入力オフセット電圧が低い(LF353は10mV、LF412は3mV)。2出力電流が少し多く取れる(LF353は20mA、LF412は25mA)。その程度の差しかありません。決定的な違いではありませんので、私は安価に入手出来るLF353Nが好みです。前出のLF353とほぼ同等の性能を持ったオペアンプです。したがって、出力波形は同一といっても良いのではないでしょうか。OPA2134(恐らく偽物)の波形もすごく似ています。何れにせよ、LF353とLF412はとても使いやすいオペアンプです。ものすごく安く販売されていますのでお勧めです。必要電源電圧が高めなのが玉に瑕ですが。NJM2068NこのオペアンプはNJM4558の改良版です。した旨がデータシートに書かれています。雑音に関しては4558が極端に多いというわけではありません。個人的にはあえて手を出さなくてよいオペアンプではないかと思います。購入してしまいました。NJM2068使用時の波形うたい文句どおり、信号の立ち上がりが急峻です。このことから、スルーレートが4558と比較して改良されていることが解ります。立ち上がり直後の信号が盛大に暴れています。オーバーシュートの収束に時間かかっている状態で、リンギングと呼ばれます。リンギング部分の周波数はかなり高いはずです。耳に入ったとしても感じ取れるはずもありません。入手性もあまりよくありませんから、あえて食指をのばさなくても良いでしょう。スルーをお勧めします。NJM4580D使用時のステップ応答オーディオ用オペアンプの定番です。入手性良し、価格良し、使いやすさ抜群です。電源電圧は±2Vで動作しますので、電池駆動の機器でも使いやすいと思います。データシートにはヘッドホンを直接駆動できる旨記載されています。オーディオ用オペアンプと言ったらコレを選んでおけば、間違いありません。NJM4580D使用時の波形ちょっとリンギングが出ていますね。この程度なら無理に対策する必要は無いと思います。絶対に消したいのであれば、負帰還抵抗と並列に小さなコンデンサを入れればOKです。リンギングは、矩形波を入力していることが大きな要因です。ステップ応答の結果から、4580は劣っているという判断は拙速でしょう。TL082(偽物疑惑あり)エレキギターのエフェクターにTL072が使われることが多いそうです。TL072はTL082を改良し低雑音化そたものです。個人的には手に負えないオペアンプだと思っています。出てくる音にざらつきがあって、このざらつきどうにも好きになれません。何とかざらつきを抑えようと頑張ってみました。ならず、お手上げになったオペアンプです。(以前作ったClassAA回路の電力増幅に使ったら消すことができました。)TL082(偽物疑惑あり)使用時の波形??????なんだこれ?異常なステップ応答です。0V付近に謎の段付きがあります。立ち上がりが無茶苦茶遅い。これ、出力段がA-B級動作をあきらめてB級動作になっているように見えます。道理で音がざらついて聞こえるはずです。今回使っているヘッドホンアンプは、他のオペアンプではきちんと動作しています。したがって、あえてTL082用に改造はしません。TL082は、またまた放置ですね。※ここで使用したTL082ですが、偽物であることが判明しました。NJM12904D何故このオペアンプが私のところにあるのかは不明です。誤って他の部品に紛れ込んで私の手元に来たものと思います。このオペアンプはこれまでのオペアンプと異なり、単電源用のオペアンプです。これまでのオペアンプは、全て両電源で動作するオペアンプです。入出力信号の基準は電源電圧の中点です。両電源オペアンプにはグランド端子がありません。この単電源オペアンプは、マイナス端子を基準として動作します。今回作成したヘッドホンアンプの回路は両電源オペアンプ用です。そもそもこのオペアンプには適していません。NJM12904D使用時の波形ダメ元で動かしてみましたが、やっぱり駄目ですね。ステップ応答のマイナス側の波形がゴニョゴニョしていますし、0V付近に段が付いています。いうことで、手元にあるオペアンプを取り換えながら、ステップ応答を見ました。ヘッドホンアンプの出力波形は、ヘッドホン接続端子から取っています。したがって、オペアンプの後の電力増幅回路を通った後の波形です。電力増幅段で使用したトランジスタはSS8050とSS8550です。これらのfrはミニマムで100MHzです。控えめに見ても10MHzくらいまでは楽に増幅できるはずです。したがって、今回の測定には影響を与えていないと思います。ここで検証したTL082は後に偽物であることが判しました。ここでダメ出しをしているNJM12904Dを少しの改造で、両電源回路で動かす方法もみつかりました。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。Nilambar.ページのトップへ。