2008/08/23(土)[製作] ヘッドフォンアンプ~その1

動機

単3電池式 高音質ヘッドホンアンプ(改良型)の追試というか,製作をなぞってみる.

材料はそろえたハズなので,JFETのIdss測定を行い,実際の製作準備を進める.

Idss測定

Idss 測定 JFETで検索すると,いくつかのWebPageで測定例や冶具紹介をみることができる.私も冶具を作るかナァと考えていたものの,作らずじまいである.今回は手軽にブレッドボードと安定化電源・テスタ2つを用いて下記の要領で測定した.
ただし,個人的解釈による実践であり,文献の参照等,裏づけをもって作業をしているわけではないので注意されたい.データシートのIdss測定条件とも異なるので少々不安ではあるが,今回のヘッドフォンアンプの電源は乾電池であり,その電圧におけるIdsを汁必要があると判断した.

測定手順
  1. 測定方法は,G-Sを短絡し,接地.
  2. Vdsに電圧を印加して,Idsを測定する.

ただし,測定器の内部抵抗を考慮し,素子のD/Sに電圧計を並列に接続する.
素子と電圧計をまとめた端子に対して,電源から電流計を通して電力を供給する.
Vdsの電位が測定希望値となるように,電源の出力を調整する.

即定時の注意事項

素子の温度変化により電流値が変化するので,素子温度をあわせて測定することが望ましい.
素子によっては電圧印加時にばたつくことがあるようだ.*1

Vdsが低い場合,30秒程度で落ち着くことが多く,その後に測定することとした.
Vds=10.0V時には,時間が経つにつれIdsが増加した.パッケージを触ると暖かくなっており,息を吹きかけて冷ましてやると電流が減少することを確認できた.このことから,低電圧で安定させてから,10Vにあげて可能な限り早く電流地を読み取ることとした.2SK170の動作電圧付近のデータを取り終わってから,Vds=10の値も見てみたいと思い,2SJ74の即定時にのみ当該項目を加えた.

測定結果

千石電商で3個入りの個袋をそれぞれ5セット,15個購入しました.場所は大阪日本橋店です.関西にもできて助かってます.


2SK170BL

1.001.101.20
6.136.186.23
6.206.256.30
6.276.326.38
6.396.466.52
7.187.257.32
7.547.627.69
7.737.817.88
8.758.848.92
8.848.929.00
8.898.999.08
9.119.219.30
9.189.289.37
9.259.359.44
9.379.479.57
9.539.649.73

ただし,項目はVgsの電位を示す[V].各測定値の単位は[mA].


2SJ74BL

10.01.001.101.20
6.786.296.316.33
7.446.906.936.96
7.466.906.926.95
8.107.537.567.59
8.207.657.687.71
8.397.777.807.83
8.527.977.998.01
8.537.978.008.03
9.378.698.738.76
9.739.029.079.11
10.109.469.509.54
10.329.669.719.74
10.339.749.799.83
10.359.649.699.74
10.449.819.869.90

ただし,項目はVgsの電位を示す[V].各測定値の単位は[mA].
値の符号は全てマイナスを省略.


*1 : ぼろい電源を使ったので,ソレのせいかもしれないが・・・

下準備完了?

測定結果より,オフセットが出ないように旨くペアがとれるかどうか.片チャネルで3~4個使う必要があるようだが,コレは少し厳しいか.最終的に負荷にIdssの総和が等しければゼロ電位の際にオフセットがでなくなるが,特性曲線が全て相似ではないと考えられないだろうか.

甘い考えで行くと,多少,歪が増える程度か?
それよりも電流バランスが異なるということは,熱結合しておいたほうが良いということだろうな..電流流せる素子が,発熱して,より電流を流そうとしてしまい,ばらつきが大きくなる=歪が大きくなる,と考えられるのではないか.ペア品と言っても,カーブが違うから正弦波入力時に正負の入力に対してそれぞれの出力が異なるのだろうな..
ということで,真面目にペアを考えるなら,P-ch/N-chそれぞれの総和が等しい=オフセット電位を出さない,かつ,各チャネルのFETのIdssも,動作電圧において等しい必要がある,ということだろうか.

15個でコレだけばらつくと,確かに100個や200個以上選別する必要は感じるな・・・.コストと労働力が問題だナ.今回は・・・,左右のバランスも考慮して,できるだけ総和が等しくなるように選別しよう.かつ,FETの1対1ペアはVds=1.1付近で調整するか.eneloopを前提とするならば,1.2V程度の滞留時間(?)が長いようだしな.P-ch(2SJ78)のほうが,Vdsに対してIdssの変化がゆるいので,電池電圧によってオフセット電圧も変わってきそうだねぇ.細かいところだと配線の対象性も確保しておかないと,綺麗にはできない,と.

まぁ,ヘッドフォンにDC印加して,もしかすると寿命が縮むとか,性能を発揮できないという状況がでるかもしれない,といったところだろう.あまり気にせずに軽く作ってみるか.FETはパラ数を増減しやすいように蛇の目に配線しておくことにしよう.
その前にケースに入るよう,基板を調整しないといけなさそうだな..."入る"と書いていたのに,さくっと入らない罠.なんか間違ってるかな・・・.

2008/08/21(木)[製作] USB-DACその2

前からの続き

PC側受け入れ準備

ASIO4ALLとソレに対応したプレイヤーのインストール.たまたま可逆圧縮音データをいくらか溜め込んでいたので,視聴はそれでおこなう.

ASIO4ALL

ASIO4ALLの紹介記事から、本家へ.

foobar2000

foobar2000本家から,stable版を拾って入れておく.β版でも良かったかもしれないけれど,とりあえず比較用にstableでversionを固定します.


USB-DAC

ケース加工

ABC樹脂で両サイドにふたをするケースでした.USB側は角型なので,しょっぱなからあきらめてアートナイフで削ってみました.やわらかいのでサクサク削れます.
計るのも面倒なので,現物あわせでさらっとナイフでなぞって,一回り小さく穴を開けて様子を見つつ削っていって完成.およそ30分.ちょっと時間かかりすぎ*1か.

RCA2発とφ3.5のステレオジャックは保留.さすがに採寸してドリルで一発仕上げのほうが美しい.LED穴は多少ずれてもOK.というか,電源側が緑LEDになってますた.色を考えずに取り付けたナァ(ぉ



*1 : 思ったより時間かかることばかり.自分の能力を過信しすぎだなw

試聴

その前に調整

まずはPCに接続.新たなデバイスとして認識し,USBスピーカが増えました.
オンボードのRealTeckさんな音源が選択されているので,preference等で変更.さくっと切り替わらなかったので,アプリケーションを何度かon/offして認識できた模様.まぁ結果オーライで.

電圧測定用にピンを立てておいて正解.片側だけケースに入れて床沖下のだけれど,テスタがTestPadに届かない.デジタルテスタで見ただけですが,A5Vが4.8V程度,A9Vが8.92V程度,A-9Vが-8.6V程度出ていました.少し+側がよく出ている??

10分程度おいて,LRそれぞれの出力電圧オフセット調整.アナログテスタを引っ張り出してきて調整.デジタルよりも,コチラのほうが低い電圧まで調整できる気がする.手持ちのデジボルレンジが1/10mVまでだからなぁ.アナログのほうは,0.25Vフルスケールであるから,同程度のメモリまである・・・のかな.まぁ,針のゆれ具合で微調整ができますよ,と.

エージング前の感想

内蔵のrealtekからさしかえてすぐは,低音が強くなり,全体の解像度が上がったかのように思えた.JBLのデスクトップスピーカ(DELL販売の安物)なので,期待していなかったわけだが...
しばらく回した後,OP-AMPが熱を持っていることに気づいた.負荷が重すぎたのか?アクティブスピーカだから大丈夫だろうとタカをくくっていたのだが.とりあえず開放状態で放置してみるか.データは流したほうが良いだろうから,別プレイヤーでテキトウにまわしておこう.

で,Realtekに戻ってきたところ,同じ曲で出力が最大になっていたので比べてみると大きな差が縮まった(気がする).プラシーボ効果か?スピーカのせいか??
とはいえ,ヘッドフォンアンプが作れて居ない現状を考えるとどうしたものか(^^; USB-DACの出力を直接AD1000に突っ込んでも大丈夫なんだろうかネェ・・・.

データシート嫁ってか.
LT1028ACNをdigi-keyで検索して噴いたwww.なんだこれ1500円以上するのかwwww.LinearTechnologyだと,US$8前後.むぅ...(検閲削除w)


エージング

ヘッドフォン本体・ヘッドフォンアンプ(未作成)・USB-DACと全部エージングがすんでいないので,視聴もへったくれもないです.ヘッドフォンアンプは部品が揃っているから一気に作ってしまうしかないですな.ジャック大丈夫だったかな..
ケーシングし終わってから電圧調整・エージングを行うべきなのかもしれませんね.動作温度が開放時に比べて高くなるでしょうし,加工しきってしまうかな.週末もこの辺の作業でつぶれそう?.



関連リンク?

Beginer Of Eternity (司の奮戦記)にて,OP-AMP変えて視聴されています.というか,結構な数のOPAMPを聞き比べされているようで(^^;

2008/08/19(火)[製作] USB-DAC

実装しよう

nabeさん作のC74で先行配布されたUSB-DACの実装をやってみた.
本当は昨晩あたりにやるつもりだったけれど、体力の回復が遅くて未着手のまま寝てしまった.


配布キット

写真はこれ.ケースまでついているとは思ってなかったので驚きですw
部品点数の確認もソコソコに実装開始です.多少の部品は在庫でまかなえると踏んで,主要部品だけは確認しておきます*1

USBDAC_KIT.JPG

実装終了

途中写真ナシでスミマセン. 寝る時間が遅くなりそうなので一気にやりました.

USB_DAC_01.JPG

タイムスタンプで見て、およそ2.7時間程度を要したみたいです.遅いほうかな・・・?


注意点(参考)

とりあえず箇条書きで...

  • チップ部品の手ハンダ練習になります.特にセラコン40個.慣れてないヒトには辛いかも?
  • ベタグランドに部品穴がついている箇所がいくつかあります.
    熱容量の大きな鏝があると便利でしょう.小電力の工作用に20W以下の鏝しか持っていないとうっとうしくなるかも??
  • DIPソケットは最終段のOP-AMP分だけです. 汎用OP-AMPも差し替えたい人はもうひとつ用意したほうが良いでしょう.(効果なさそうですけど(^^;

で、まだLEDとRCAコネクタの実装ができていないわけですが、前者は忘れ物.後者はケース入れを考慮しておいてあるのです(たぶん).一呼吸おいて明日に火入れします.

説明書どおりに電圧測定、出力電圧調整を行って、安いイヤフォンでお試しです.:)
ケース加工面倒ですね(ぉ


明日の自分へのメモ

  • 目視確認
  • 火入れ後電圧確認
  • 10分以上放置して電圧調整
  • 視聴、エージング、ケーシング検討(けがき?)
  • 本件のコメント・TB送り先はこの記事に.
    すでに実装・エージング開始されている方が居ますネ.出遅れた(ぉ

もう27時か。明日起きられるかナァ・・・。

*1 : 過不足なく封入されていました.感服いたします(^^;

2008/08/19(火)[回路] アナログ増幅回路

問いかけに対してコメント以外で返信してみるテスト

もしかしてTB撃てばいいのかな?使ったこと無い&使い道がイマイチわかってない(ぉ
低電圧バッファ回路、失敗作 *1より。>この回路、思った通りうまくは動きませんでした。さてどんな問題が起きたのでしょうか?<

ベース電流が2つで1mA、Q1のコレクタ電流にもなっているので、0.5mA未満であるのは確実ですね.

これってカレントミラー回路でしたっけ・・・?いかんな... トランジスタ回路も理解できてない('A`


師曰く、Q3/Q4のVceがでかかったんとちゃうか、というコメント.あまり考えずに湖面と貰った気がするけれど(笑).とりあえず、シミュレーションしてみれば?とも言われたけれど、USB-DACのハンダテラピーが必要なのでパス.

*1 : 回路図くらいパクってきたほうが良かったかな?とりあえずリンク先に飛んでくだしあw

2008/03/30(日)2008-03-30

pspiceでシミュレーション

1.8V系, 2.8V系の信号を, 5V系のマイコンからドライブする必要があるため、製作の前にシミュレーションをおこなった。

pspiceの使い方もイマイチなので、そのあたりのメモとしても残していきたいと思う。しかし、adiaryのタグは複数入れられないようなので、難儀ですね...カテゴリごとに"日記を書く"動作をする必要がある、という仕様と割り切るしかないのかしら。機械的に切り出されて失敗するよりはマシだけど、日記ではなくwiki投函していることになる感じがしますね。pukiwikiのpluginで日記つけても同じような。
MTかなぁ?

シミュレーション

回路図とシミュレーション結果を貼り付けておく。

level_cnv1.png:small
level_cnv2.png

ここで、過渡解析(Transient Analysis)のための電源ソース記述がわからずググる。入力にステップ応答を入れたかったのだが、"VSRC"を使う、というところまではGUIを触ることで理解できた。パラメタに"TRAN"があり、ここにしかるべき記述をすると良い、と判断したわけだが如何せん素人だ。http://www9.ocn.ne.jp/~youyou/OrCad/spice_use_3.htmlここが丁寧でわかりやすいと思った。引用して貼り付けておく...

pspiceの解析用電源(VSRC)

::

DC
DC解析を行う時に参照される
AC
AC解析を行う時に参照される
TRAN
トランジエント解析を行う時に参照される

ただし、AC解析では、sin(三角関数のみ使える)、波形を変えられるのはTRANの場合だけ。

記法あった... "::"でいけるぽいね. ::

正弦波(sin)

sin(オフセット電圧 振幅 周波数 遅延時間 ダンピングファクタ 位相)

ex.) TRANS= sin(1V 1V 100kHz 1us 0 0 )


任意波形(pwl)

pwlは変化する電圧を時間に対して記述していく。直線的に波形が変化するものであればなんでもOK。三角波を作ってみた。

pwl(時間 その時の電圧 , ・・・) 時間と、電圧で一組のデータ、データとデータの区切りの「,」を絶対に忘れない事。これが無いとエラーになる。データの数は特に指定はないが、どの程度まで長くできるかは確かめてない。ファイルから入力するものもあるが、未調査。

ex.) TRANS = pwl(1us 0V, 6us 4V, 11us 0V)

※指定座標を直線で結んでいく感じになる模様です


矩形波(pulse)

立ち上がり、立下り時間を含めてデューティを確定させる必要がある。周期<パルス幅だと、周期動作しなくなる模様。

pulse(振幅最小電圧 振幅最大電圧 遅延時間 立ち上がり時間 立ち下げ時間 パルス幅(立ち上げ、足し下げ含まず) パルス周期)

pulse(-1V 1V 1us 1us 1us 3us 6us)


pspiceの解析用電源(VEXP)