ぺるけ式 FETTr式差動ヘッドホンアンプ Version 4 その1
こんはわんにちは(=゚ω゚)ノ

ひさしぶりの更新となります。

今回は、タイトルにも書いている、ぺるけ様の
FET/Tr式差動ヘッドホンアンプ Version 4
を作成しようと思います!

つまり、ヘッドホンアンプを自作します。エフェクターやエフェクター用のパワーサプライは作ったことあるのですが、ハイファイ?志向の機器を作るのは初めてです。

何回かに分けてお送りします。
今回は作ろうと思った経緯と、電源部についてのお話です。
が、アホほど長くなってしまい、読むだけ時間の無駄だ!って感じの記事なのでスルーしてもいいかもしれませんw 

【目次】ぺるけ式 FET/Tr式差動ヘッドホンアンプ Version 4 

続きをどうぞ!



初めてのヘッドホンアンプなるものを作ります。

完璧に…は無理かもしれませんが、ある程度回路について理解が深まればと思っています。
実は、ぺるけ式ヘッドホンアンプは3年ほど前から存在を知っており、いつかは作ってみたいなと思っていました。が、ほとんど知識がなく書いてあるままに作るのも宜しくないと思い、というか技術的に無理だろう、いや、まず部品調達が無理だ、と、その時は諦めました。

しかし、今年の7月頃でしょうか、自作3台目となるディレイを作り終わり、部活(軽音楽部)も9月初めで引退だし、エフェクター作りはしばらくお休みかなぁ、でも何か作りたいなぁ…
うーん、音楽聴くことに関する機器ならずっと使えそうだな、何がいいだろう、デジタルが絡んでくると今の知識じゃ全くわからないだろうな、それならアナログなものか。。あー、そういえば昔、ヘッドホンアンプの回路図が乗った記事とか自作記事とかあったな、ググろう。
「ヘッドホンアンプ 自作」
おおおお!これは、ぺるけ式のヘッドホンアンプじゃないか!なんか前も見たなぁ。うお!ver4が出てる!ユニバーサル基盤や!これ作りたい!

すぐにこれにしようと決めましたね。
情熱の真空管には、ぺるけ様が作成された色々なものが解説付きで載っており、僕みたいなのでも比較的とっつきやすく、本当に感謝です。
今の所自宅でスピーカーで鳴らすことがなく専らヘッドホンで聞くので、ヘッドホンアンプなのですが、ver4ではユニバーサル基盤になっており、電源電圧をほぼ半分に分圧した電源の取り方に何故か魅力を覚え、ver3ではなく4にしました。

ぺるけ式はほとんどがスイッチングアダプタを採用していますが、今回はトランスを用いた電源も作成してみたい!ということで、トロイダルトランスを使って電源部を作ります。以前にエフェクター用のパワーサプライを作ったので、あんな感じだろうと簡単に考えていたのですが、よく考えればあれはスイッチング電源から12vを供給してシリーズレギュレータで9vに落としていただけなので、トランスを使うとなると色々と難しく、様々な問題に直面しました。(ちょっとおおげさ)
単に知識がないだけですが。

以下が最終的な電源回路です。
珍しく手書きです。
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100v側から苦労話をしますw
苦労話というか、新たに知ったことも書いてます

まず、ACインレットにはメガネ型を採用しました。
次のヒューズです。最初、即断型の0.5Aヒューズにしていました。しかし、後に突入電流というものに気づき、タイムラグヒューズにしました。また、2次側が18v×2.0Aのトランスを使用したので、1次側に換算した値を2倍した値を少し超える値にしました。ややこしいw
これでいいのかわかってません。

スイッチは、2極のモノにしました。1極でも問題ないと思いますがなんとなくですw

そしてトランス1次側に並列に入れるスパークキラー。これはスイッチオン時のスパークを効果的に抑えてくれる?ものです。これがないとスイッチの金属板が溶けるらしいです。あと、突入電流抑制(ここでは特にトランスによるインラッシュカレントと呼ばれるもの)にも貢献するらしいですがわかりません。

トランスは、トロイダルにすると決めていて、さらにクレジットカードが使えないことなどの理由からRSが使えなかったので、共立エレショップのHDB-40(L)にしました。
一番悩んだのは、単電源にするか正負電源にするかですね。アンプが15V入力になってますが、実際はインダクタで0.4v降下した後の14.6vを分圧して±7.3vの正負電源にしているようです。ここで、スイッチング電源も単電源だから14.6vを分圧すると、シャーシに落としてるグランドは対地電圧+7.3vなのか?という疑問が。
しかし、基盤レイアウトを見るとオーディオinputのグランドもヘッドホンのグランドもアンプのグランドも同じところに落ちます。ということは分圧した後のグランドの対地電圧が0vでなければならず、この回路上のグランドは仮想ではないことになります。
それを満たすためには、スイッチング電源の+が対地電圧+15vだと、-が0vとなり、アンプの回路が成り立ちませんから、+が+7.7v、-が-7.3vである必要があります。そんなことが可能なの?
この疑問を解消するのは先入観があったせいで大変でしたね。スイッチング電源は、大抵は100v等の入力側、そして15v等の出力側が絶縁されているらしいのです。曖昧な記憶ですが、内部で100v 50/60Hzを一度高い周波数に変え、それを小型トランスで高圧し、そして整流とかしているようで、そのトランスが絶縁されているために出力側がフロート(浮いてる)となり、-側が0vになるとは限らないようです。つまり、+と-の電位差(起電力)が15vなのであって、対地電圧はどの高さでグランドに落とすか(つまり基準電圧を決めるか)によって変わるということです。(たぶん)以上のことから、恐らく単電源から擬似的に正負電源ができているようです。これらは、スイッチング方式ではなくトランスを使った場合も、トランスの1次側と2次側が絶縁されているものであれば(大抵のものが絶縁されている?)同じことが成り立つようです。まだ作ってないので確認はできていませんが、恐らくそうでしょう(違ったら買った部品が…)
ただ、「それなら擬似的にとか書かなくても普通の正負電源じゃないか!」みたいに思ったのですが、単電源から正負電源にした場合、元々は1つの電源回路からきているので、+から出る電流量と、-へ入る電流量が等しくなければなりません。しかし、多くの場合、正負で消費電流が異なるため、それを解消するためにアンプ回路図右側の電源回路のトランジスタがあるわけですね(間違ってるのかもしれませんがそう解釈しました)。トランスで作った単電源でも同じことが言えますし、センタータップで正負電源を作った場合もそうですし、2次巻線が2つあっても1次巻線が1つの場合もそうです(たぶん)。ただし、トランスを2つ使う場合、同一トランスでも1次巻線、2次巻線が2つずつある場合は電流量が異なっても大丈夫(?)なので、正負による消費電流差を気にせず正負電源が作れます。
今回はトランスは1個しか使えませんし(スペースと金額的に)、1次2次それぞれ2巻あるトランスは買える範囲にはなかったので、「トロイダルトランスを使った15vの単電源」を作ることにし、このトランスを選択。
トランスには巻線抵抗というものがあり、それも突入電流抑制に貢献するようです。

整流にはショットキーバリアダイオード11DQ04を4つ使用してブリッジしてます。単電源でブリッジ整流すると、電圧降下がダイオード2個分、取り出せる電流量がトランス定格(ここでは2.0A)の約63%になるようです。電流量が63%になる理由は知りません。定格は定格なので選びやすいですが、突入電流には注意です。ダイオードのデータシートにあるピーク電流値を一瞬でも超えてはいけません。焼けるらしいです。今回は焼けてもいいように代わりのダイオードも買ってます。
あと、電源が入っている間はダイオードはとても熱くなるようです。基盤から浮かせて実装するようです。

平滑コンデンサは、突入電流を無視すると、リプル除去のためにも大きければ大きいほど良い?ようです。で、ここのコンデンサは意外と音色に影響が出ることがあるようで(本当かどうか知らないよ)、色々なコンデンサの音を聴き比べたことがあるわけでもないので、4種類突っ込みました。独断と偏見とネットの評判とケースの高さと耐圧と容量を判断基準にしています。
パラってるので合成容量は6400μFとなります。もう少しスペースには余裕がありそうですが、抑えました。さあ、どんな音にらることやら。

次は0.33μF/250Vのフィルムコンです。
よくわからないんだけど高周波平滑用に積むのが良いんだって。0.33という数字はパワーサプライの時と同じ。

次に新日本無線のNJM7815FAという+15v出力固定三端子レギュレーターです。電圧可変型は少々部品が増えてしまうのが嫌だったし、アンプ部も15.00vからズレると正常に動かなくなるっていう設計でもないと思うので良いです。ACアダプタだって15ちょうどじゃありませんしw

その三端子レギュレーターの両側にいるのがパスコン?と呼ばれる、発振防止用?の0.1μFです。よくわかりませんが、積んでおきます。

さらに逆電圧から三端子レギュレーターを保護するためのダイオード1N4007です。なんらかの理由で入力側電圧より出力側電圧の方が高くなった場合(スイッチオフ後のコンデンサの放電などで起こる)に、逃げ道を作ってやることで逆流してレギュレータが破壊することを防ぎます。

お次は出力側の平滑コン、ニチコンのKWシリーズ470μF/25Vです。元々は日ケミのKZHにしてたのですが、送料無料まであと¥28と言われたので急遽変更しました。

電源回路の部品については以上です!
電源用の基盤は、ぺるけ様にタカスの基盤を分けてもらいまして、それを使います。ヒューズは、リードタイプしかなかったので、同じ基盤上の隅に配置される予定です。
あと、電源基盤だけ端子台を使います。



文字ばかりダラダラと書きました。15V1.2AくらいのACアダプタを選んでおけばこんなに時間かからなかったです。でも調べたり選んだりしてる時間も楽しくて飽きないですね。正解を教えてくれる人はいないので大変ですがw
結局はやってみなければわからんのです。楽しみです。

今回は作ろうと思った経緯と電源部についてでした。次回「その2」では、今回紹介していない電源部以外で使う部品と、全体的なスペックについて書こうと思ってます。

ではでは