adminVカットPCBが出来上がってきました。そこで、早速PCBをポキポキ折って、いつものように部品を植えてみました。性能試験:スルーレート性能試験:リニアリティーケースに収める、そしてVカットPCBを使った感想VカットPCBの分離は簡単JLCPCBに発注したVカットPCBは、シュリンクパッケージに入った状態で送られてきました。いつもの青い箱を開けると、シュリンクパッケージに入ったPCBがありましたパッケージに貼られたラベルには「V割」という記載がありました。PCBを取り出してみると、しっかり分割用の溝が彫られていました。矢印の部分に、指示通り分割用の溝が彫られていましたPCBの分割は簡単です。PCBを折り曲げるように力を加えると、分割溝の部分で割れます。この作業は、思っていたよりも簡単です。道具も必要ありませんし、テクニックもいりません。ランド部分に指紋が付くとはんだの乗りが悪くなります。したがって、PCBを分割する際には、素手で触らないように、手袋を使うと良いでしょう。分割した後のPCBは、こんな感じです。ヘッドホンアンプです。差動増幅段にはBC547とBC557を使用します。ダイアモンドバッファとブッシュプル電力増幅段には、SS8050とSS8550を使用します。回路図は以下の通りです。※この回路図には問題があります。詳しくはこちらをご覧ください。ヘッドホンアンプ回路図この回路は、実績のある回路です。今回は少し冒険をして、二段目の差動増幅回路の定数を変更しました。マイルールでは、差動増幅回路のエミッタ抵抗とコレクタ抵抗の比は1:2です。することで、出力電位が0Vに近くなるはずです。実際にはVbe(0.6~0.7V程度)分だけオフセットします。そこで、オフセット分を見込んでエミッタ抵抗とコレクタ抵抗の比率を変更しました。実施にはオフセットは、フィードバックにより一段目の差動図副回路でキャンセルされます。したがって、この変更は無意味かもしれません。一段目差動増幅と二段目差動増幅は逆極性となっています。ここでもオフセットは相殺されますので、二段目の回路定数変更は、逆効果になる可能性もあります。発振の可能性をシミュレーションで確認するアンプを作るうえで、必ず押さえておきたいのは発振です。アンプの発振は、とても厄介です。可聴域外の発振は、測定器を使わなければ分かりません。アンプの消費電力は上昇し、素子は過熱します。最悪の場合、焼損の可能性もあります。発振は、180°遅れた信号がフードバックされることによって起きます。したがって、180°位相回転が起きる周波数の利得が重要です。利得がマイナスであれば発振しません。逆に、180°位相が回転する周波数の利得がプラスの場合には、何らかの措置が必要となります。シミュレーションで確認します。利得・位相回転のシミュレーション結果Spiceでのシミュレーション結果では、4MHzあたりで180°位相が回転します。その時の利得は、-6dBくらいですので、発振は起きません。これは飽くまでシミュレーションの結果です。実際の回路では発振するかも知れません。今回の回路は十分な実績がありますので、ぶっつけ本番で組み立てます。組み立て久しぶりの組み立てです。諸藩事情で、器具の準備に手間取り、組み立てにかなりの時間を割いてしまいました。組み立てを終えたヘッドホンアンプ今回は、背の低いケースに収めますので、コンデンサは寝かした状態で取り付けました。組み立てが終わったら、ケースに組み込む前に性能試験を行います。万一、組み立てに問題が発見された場合、このほうが修正が楽です。ケース組み込み前に性能試験を行いますいちいちオシロスコープを持ち出すのは面倒です。高い周波数での発振の確認は、測定器無しでは無理です。性能試験:正弦波VカットPCBで作ったヘッドホンアンプで正弦波の増幅を行いました。使用した、DCアンプですから、低い周波数は得意です。見事に増幅してくれています。次に1kHzの正弦波を増幅してみました。10mVのオフセットが発生しています。この程度であれば、接続のヘッドホンやイヤホンに悪影響を及ぼすことはありません。二段目の回路定数変更は失敗と言えるでしょう。次に20kHzの正弦波を見てみましょう。波形の方は完ぺきといってよいでしょう。オフセットは気になるところです。次に100kHzの正弦波を見てみましょう。シミュレーションの結果では、100kHzあたりで、わずかに利得が増加する傾向が見られました。これを実機でも確認します。僅かではありますが振幅の増加が見られます。この増加量は0.14dB程度です。無視しても差し支えないレベルです。次に、-3dBポイントを探ってみました。その結果、1MHzが-3dBポイントでした。1MHz正弦波:-3dBポイント1MHzで概ね-3dBとなりました。波形も大分崩れています。可聴周波数を大幅に上回っていますので、この数字に意味はありません。性能試験:矩形波VカットPCBを使ったヘッドホンアンプで、正弦波に続き、矩形波の増幅を行いました。正弦波と異なり、矩形波は、奇数次の高調波を含んでいます。高域特性や位相回転が結果に影響を及ぼします。位相回転が顕著な場合、波形に乱れが生じます。最悪の場合発振を起こしてしまいます。矩形波の増幅は、アンプにとってはシビアコンディションと言えるでしょう。1Hzの矩形波から見てみましょう。1Hz矩形波DCアンプですから、低い周波数は得意です。1Hzの矩形波は、見事に増幅されました。次に1kHzを見てみましょう。1kHz矩形波わずかではありますが、信号の立ち上がり部分にオーバーシュートが見られます。この程度であれば、無視できます。聴感上の影響は感じられないはずです。次に20kHzの矩形波を増幅してみましょう。20kHz矩形波オーバーシュートが顕著になってきました。このスパイク状のオーバーシュートは、非常に短い時間で収束しています。したがって、発振に移行する心配はありません。これだけ短い時間ですので、恐らくヘッドホンやイヤホンの振動版が追従しないでしょう。したがって、このオーバーシュートが音を濁すことはありません。時間軸を拡大してみましょう。オーバーシュート部分の拡大オーバーシュートは1マイクロ秒で収束しています。無視して良いと思います。性能試験:スルーレートスルーレートの測定も行ってみました。Rate)は、信号の立ち上がりの速さを表します。この数値が大きいほど、信号の追従性が良いと言えます。オペアンプの場合は1マイクロ秒あたりの電圧変化で表記します。オーディオ機器の場合は1ミリ秒あたりの電圧変化で表記されることが多いようです。ここでは、オペアンプと同じく1マイクロ秒あたりの電圧変化を測定することにします。測定の結果、440nsあたり2.7Vの電圧変化でした。これをマイクロ秒あたりに換算すると、6.136V/μsとなります。この数値は、オペアンプNE5532とほぼ同一の値です。今回の測定は電源電圧±4.5Vでの測定結果です。NE5532の測定条件は、電源電圧±15Vです。今回制作したヘッドホンアンプを電源電圧±15Vで動作させた場合、スルーレートは20V/μs程度となるでしょう。優秀と言えるでしょう。三角波と階段波を増幅させて、増幅後の波形がどの程度歪んでいるかを観察します。波形を構成する線は直線で、歪みは見られません。スパイク状のオーバーシュートが見られます。それ以外の波形の歪みは見られません。三角波の増幅結果と併せて、リニアリティーは十分確保されていると言えます。歪みも低いレベルに抑えられています。ケースに収める、そしてVカットPCBを使った感想いつも使っているプラケースが底をついてしまいました。そこで、100均で売られていた、カードケースに収めてみました。100均のカードケースに収めたVカットPCB使用ヘッドホンアンプ100均のカードケースに収めたVカットPCB使用ヘッドホンアンプ(開帳)使用した、100均のカードケースですが、意外と肉厚でした。粘りのある材質で、加工が困難でしたが、何とかなりました。今回初めてVカットPCBを使用しました。追加費用を払わせられたり、シルクを手入力しなければならなかったり、結構苦労しました。追加費用を加味しても、経済性は高いです。PCBの分割は、想像していたよりも簡単でした。アマチュアで、大量にPCBを作ることは、そうそうないとは思います。一度は試してみても良いでしょう。今回作ったヘッドホンアンプの音についてです。性能試験の結果を見ていただけば、ある程度想像はつくと思います。一切の味付けはありません。出力はトランジスタから直出しです。出力端からフィードバックしていますので、理論上のダンピングファクターは無限大です。悪く言えば面白みのない音です。言えば原音に忠実です。ちなみに、消費電力は0.135Wでした。市販の9V乾電池で、丸一日動作するでしょう。電源投入時のポップノイズはありますが、わずかです。したがって、接続したイヤホンやヘッドホンに悪影響を与えることはありません。我ながらよくできたヘッドホンアンプだと思います。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。