FET差動バッファ式USB DAC & ヘッドホンアンプ

usbdachpa1 (2)c



私はPCから音楽を聴くときは、付属のミニステレオジャックに直接イヤホンを挿して
いました。 まあ聴けない事もないわけですよ。

しかし、ぺるけさんのHPA(ヘッドホンアンプ)を製作してからというもの、

イヤホンを駆動するためのバッファの効力を実際に体感したので、

今回はなんとか現状を打開し、高音質化を狙うために

USB DACにHPAを合体させることを思いつきました。


(↑の画像は思いっきし参考にしたHPのパクリ構図。 だってカッコ良かったんだもの)





例によって今回もぺるけさんのHPを読み漁りました。


まずUSB DACは秋月電子のDACキットを使ったFET差動バッファ式USB DACをもとにしました。


秋月電子通商さんオリジナルの、DACキット「AKI.DAC-U2704」に

ぺるけさん設計のLPF(ローパスフィルタ)&FET差動バッファを組み合わせた物ですね。



USBDAC FET差動式バッファ


一番左側のCRフィルタと負帰還の10k&220pfがLPF部分になります。

元記事ではここのチューニングに気を使ってあるみたいでした。


実際、完成したものを聞いていてもまったく違和感がないので

さすがだなと思いました。


実は元の回路とは少々異なっている部分がいくつかあり、


一つ目が初段のFET差動部分の定電流回路の所で、ぺるけさんはここにFETの

2SK30Aを使ってありますが、自分は選別の手間を省くために2SC1815と抵抗で

構成しました。

usbdacbuffer1.jpg

この回路はぺるけさんのHPに詳しく解説してあります。



そして、二つ目が後段の2SC1815を使ったエミッタフォロアによるバッファ回路の所で

エミッタ抵抗をマイナス電源に繋がず、アースに落としたことです。


usbdacbuffer2.jpg


これは後述する電源回路の都合で変更してみたのですが、良いのか悪いのかは

実はよくわかっていません。(汗)

製作の前にLTSPICEによるシュミレートをしてみたのですが、

アースとマイナス電源どちらに繋いでも周波数特性、おおまかな利得などに

大きな変化が見られなかったので思い切ってやってみました。


よく見てみるとぺるけ式HPAと似たような回路構成なのでたぶん大丈夫かな…。


(追記)----------------------------------------------------------------------

この回路ではマイナス電源に繋がずアースに落とすと、アースに電流が流れることになる。

交流の通り道も変わる。

エミッタ抵抗の両端の電圧がマイナス電源分だけ下がることになり、

抵抗に流れる電流が少なくなる…  みたいです。


それが一体どういう事になるか?ってのが、まだわからないんですが…。


----------------------------------------------------------------------------


そして電源回路が24Vの分圧式ではなく、HPA回路と共有のダイオードを使った

擬似マイナス電源を使う方式にしてみました。


なぜ変更したのかというと、一つの電源でUSB DACバッファとHPAの二つの回路を

合体させようとするとどちらかに合わせないといけないからですね。


製作途中の電源回路を作りかけた所で気づいてちょっと考え込みました。

分圧式の電源はプラスとマイナスの電流が等しくないと、

バランスが崩れて目的の電圧が出せなくなる。


FET差動バッファだけならいいけど…HPAは擬似マイナス電源にせずに

するとしても後段はアースに落ちているし…。

どちらかに統一しないとややこしいな~という感じでした。


もっと電源回路を工夫すればいいんでしょうけれど…ねぇ。



まぁ実際に作ってみてちょっと電圧がプラスよりになってしまいました。

あと2本シリコンダイオードを追加したら設計どおりになるのですが、

そのうち対応するかもしれません。



USBDAC FET差動式HPA


こちらはHPAですがほとんど元のFET式差動ヘッドホンアンプ Version 3の回路どおりです。

マイナス電源は約-4Vになっています。

USB DACバッファと共有をしていますが、干渉するかもと思って

実装の際に47Ωの抵抗を挟んでいます。ちょっとだけ電圧は落ちますが。




プラス電源は13~15Vあればいいのでトランジスタによる安定化電源

を通って24Vからの電圧を落としています。

単純に抵抗で電圧を落とすのもいいですが、W数の大きな抵抗を何本か

用意するのが大変なので、リプルフィルタ効果もあるトランジスタ式の方がいい感じです。

放熱器がつけられます。


それから、パスコンは左右別にして電源基盤ではなく回路側に配置してあります。

これはこのページに詳しく解説してありますが大事なことですね。


この方式のHPAもVersion 3になるそうで、諸々の特性が向上しているそうです。

Version 2のアンプと聴いた感じで違いがわかるかというと、よくわからなかったりしますが

簡単なのにハイエンドという謳い文句に偽りはないと思います。聴いていて気持ちいいし。

低音もしっかりと出せます。

usbdachpa1 (7)



ぺるけ式アンプばかり作ってるくせに相変わらずユニバーサル基板が好きなNogです。

USB DACバッファはバランス出力なので片方をRCA出力へ、

もう片方をHPAの方へ繋ぐ事ができます。


これはつまりDTMなんぞをする時にスピーカーでもヘッドフォンでも同時にでも

モニターすることができるのです。まあ実際にやるか?というよりできることが重要なのです。

ただ、それぞれの出力は逆相になるのでそこだけは注意ポイントですね。



アースはケースにはRCA出力のところで落としています。



usbdachpa1 (6)


↑が秋月のUSB DAC部分です。

電解コンデンサはぺるけさん推奨の値に変更してあります。

ただしオーディオ用ではなく、低インピーダンスでしかもお安い秋月のコンデンサが中心です。




usbdachpa1 (5)



FET差動バッファ基板です。 ここが一番の集積率の高い部分になっていますが、

ユニバーサル基板なのでコンパクトかつ回路図に沿った配置にできました。

これはあとで回路チェックをするときにわかりやすいという真価を発揮します。



usbdachpa1 (3)



HPA基板部分はゆとりがありますが別に左右対称にする必要があったのかというと、

これもやはりチェックのしやすさを重視したものです。


最初に電源配線を繋いで電圧チェックをした所、

Rchの差動部分のドレイン間電圧が大変なことになっていて

約10Vくらい出ていたので、すぐチェックをしたら負帰還の配線を繋ぎ忘れていました。

そんなときも正常な方と見比べられるので安心感があります。


それと、FET差動のところには必ず青い半固定抵抗が側にありますが

これは2SK170BLのバランスをとるためのものです。


本来は大量の2SK170BLを選別して、特性の揃ったペアを作るといいみたいですが

この方式でもわずかにゲインが下がるものの悪くないらしいです。





usbdachpa1 (4)


こちらは電源基板で、マイナス電源用のダイオードは共有されています。


最初はトランジスタに放熱器をつけていなかったのですが、触るとかなりの熱さだったので

慌てて追加しました。




前にスタジオモニターのHPAを作った際にも、Version 2の回路と組み合わせてみたりと

なんか一工夫することでより高い満足感がありましたが、なんとか今回も完成できました。

現在エージングを兼ねて通電しっぱなしで、音楽を聴きながらこの記事を書いています。

時間がたつにつれ出音も落ち着いてきました。


ちょっと気になるのが基板の固定をトラス小ネジでしているのですが、

本家のように皿ネジの方がスッキリしていていいなあということです。

ただしそれには専用の面取りカッターが必要で、また出費がかさむ…。悩み所です。


スポンサーサイト

コメントの投稿

非公開コメント

プロフィール

Nog

Author:Nog
エフェクターやアンプの自作、
電子工作などが好き

最近は車のメンテに
はまっています

最新記事
最新コメント
最新トラックバック
月別アーカイブ
カテゴリ
検索フォーム
RSSリンクの表示
リンク
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

QRコード
QR