AU系3 自作7 ヘッドホンアンプ5

レポートに関しての注意事項を必ずお読み下さい

再デザイン

SATRI-IC V5.1 に見合うヘッドホンアンプを作るということで、色々と思案中。
プリント基板を作る、電源を強化する、テフロン基板を導入する、入力部の精度を上げる等。 色々なページや文献等を参考に考えては見るものの、遅々として作業が進まず・・・ 何時になったら出来るのか。いや、改良に終わりが無いと思うのなら、 とりあえず現状で作ってみるかなぁ。それを常用しながら更に検討するのが いいですよね。再作成を思い立ってから既に数ヶ月経過しているしなぁ・・・

入力バッファや出力バッファは、文献(英語・日本語いろいろ)で 見かけたものに変えてみたいという気もするんですが、パラレルになる部分があり、 これで返って音が濁るかもなぁと思うと作る気がおこらなかったり。
かといって、色々と実験するのもなぁ・・・ シミュレーションだけじゃわからん部分もあるし・・・

 

やっぱり作ってから考えるか

電源は、従来のヘッドホンアンプで使っていた物に手を加えて利用。
ここで、C#1には、ニチコン製のブロックコン、SuperThrough (KG) の 15000uF を使用。OSコン・低Z電解コンを使う電源もいいんでしょうけど、個人的にはニチコン好きだったりするので・・・

  

この電源部の後ろに、次の定電圧回路を接続します。

  

レギュレータにトランジスタを付加する、出力電流倍増回路です。過電流保護回路は無いタイプです。
ここで、普通ならバイポーラトランジスタを使うんでしょうけど、代わりにMOSFETを使いました。
C#3は積層セラミックコン 0.1uF を使用。R#1は33Ω(6〜47Ω位)。Di#2は3Aのショットキバリアダイオード。

MOSFET には、手持ちに有った 東芝2SK1530/2SJ201 を利用。 はっきり言ってこんな高価な石を使わなくても、3A〜5A位流せる FET(秋葉原の鈴商で1個100円等)なら何でも良いような。

上記の +V(a) 〜 +V(d) 、および、 -V(b) 〜 -V(e) 間は若干の距離があり、+V(g) -V(h) からアンプ基板まで距離があります。発振対策と出力インピーダンスを下げる目的で、C#2に1uF、C#4に10uFをつけました。ここで、25V耐圧のOSコンを用いたので容量は小さめとしました。普通の電解ならもう一回り大きい容量で良いような気がします。

  

入力バッファのバイアス電流(電流源)を、抵抗−>高精度Wilsonカレントミラーに変更しています。

理由は精度を上げる(電源に影響を受け難い)ということですが・・・ 予算に余裕があれば、ここにも SATRI-IC V5.1 を使うとヨサゲです。ただし、1ch当たり、(V4.3+V5.1+V5.1)となり高価となりますが。

CRD#1 は 1mA、 CRD#2 は 2.7mA 品。
R#6 と R#B は発振防止で 100Ω。R#2 も 100Ω。R#3 は 24Ωをよく使うけど見直すか?。
Tr#1 と Tr#3 には日立の 2SC2856、Tr#2 と Tr#4 には 2SA1191 かな。OPAMP には BB製の OPA604 あたり。
P-MOS#2/N-MOS#2 には、東芝の 2SK3497/2SJ618 が第一候補。

部品は選別して載せましょう。

 

上記回路から版下を仮に作ってみたところ。
需要は無いと思いますが、上記の図面、PCBE ver0.48 用デザインファイル4

注意: 入力バッファ部の緑線(x4)は抵抗。白のラインはジャンパ。出力は G/D/S の順を想定。V5.1 は上載せ。左中の端子台は入力、右中の端子はVRへ。

 

あとは、出力にも一工夫。

通常のヘッドホン端子(3端子:右信号+左信号+GND) というのもつけますが、普通のアンプの出力端子(4端子:左信号+左GND+右信号+右GND)という構成も追加する予定。
これは、ゼンハイザー製のヘッドホン HD580/HD600 は、ステレオミニプラグ部まで左右別で来ている為、このプラグを付け替えるとGNDを左右で分離することが可能だったり。
ケーブルは通常使っているのを改造するのは流石に躊躇するので・・・ 交換用ケーブル(3K〜4K円)をヨドバシカメラで取り寄せてから、それを使って改造しようかと。
ヘッドホンの弱点でもある、左右のGND共通を回避できるので、セパレーションが良くなるのではと期待。

 


 

とりあえず作業中。
テフロン基板を作るのは実は数回目だったり・・・ 回り道多いなぁ・・・ 無駄に部品使ってるし・・・

  

ちなみに、電解は通常のOSコンじゃなくて、高分子有機半導体PEDT/ポリチオフェン)なSVPシリーズを奮発してます。なお、SVPは表面実装タイプなのですが、足を伸ばすと台座から外れるので通常のタイプとしても使えます。表面実装は足の幅が広いのでPCB設計時は要注意、あるいは、初めから裏面(パターン)に直接表面実装するように設計してしまうか・・・・

フィルムコンはレーダーシュタイン社のERO系ですな。抵抗は DALEの CMF(金皮) と NS2B(巻線)、ジャンパはテフロン銀メッキ銅単線(0.4mm)。Trは2SA1191/2SC2856を選別してペアにして配置。VRはコパル。
端子類は千石電商、テフロン基板は秋月電子、抵抗は海神無線、コンデンサは海神無線&シーアール。ケミカル系は千石&マルカ電機&近所の薬局等で調達。

  

一歩前進してバラック状態。

クリップが各所に付いている上に、線材も悪いし、ノイズ等の対策は一切無し。SATRI-ICV4.2 かつ V5.1 無しという状態。
当面はエージングと各種調整・測定を行うためバラック状態で放置でしょうか。ただ、この状態でも・・・ 結構ドキッとすること多数。

以前作成したヘッドホンアンプと比較して、ヘッドホンのハウジングを意識させない音というか。よりクリアで篭った感じが低減し、自分の周囲から音がハウジングを抜けて響いてくるような感じというか。
V4.2単体でコレだから、銅版ケースにくみ上げて、V5.1を追加したら更に凄いことになりそうな予感も。

OSコンは、極力PEDTタイプを使いたいところですが、容量の都合によりOSコン(SPシリーズ)を使ってます。出力は 2SK1529/2SJ200 をとりあえず使用中。

 そういえば、バイアス調整はやり易かったものの・・・ 長時間に渡って観測するとバイアスは微妙に変動しているようで。SATRI-IC のバイアス電流をそのまま出力MOS-FETのバイアス電圧に流用するとマズイんですかねぇ。DCサーボも広範囲にかかってるし。やはり、出力のバイアスを別に作って、安定度を向上させたほうが良さげなんですかねぇ・・・  

 


次はケースの設計か・・・ これも色々と考えることは多いですな。

ノイズなど各種対策よりベースとなるのは銅板とします。ただ、前回(ヘッドホンアンプ)は加工技術や道具などの制約から、大変奇妙な形になったり。今回は反省してじっくりと考えてみることに。
ただ、加工技術、加工精度は高くないし、道具もあんまり増えていません。となると、構造で勝負するしかありません。

 

ベースとなるのは、1mm 厚の銅板、200 x 365mm 、東急ハンズにて。
上・左右横となるのは銅板 0.4mm厚 、400 x 365 、東急ハンズにて。
各端子が取り付けられる、フロントパネル、リアパネルは銅板 0.5mm厚 、200x100 mm 、東急ハンズにて。

天板を上記でつくりますが、強度的にイマイチな部分があります。これについては、アルミ製のアングル(三角やら山形やらの構造をした棒/パイプ)をエポキシ接着剤でつけることにより補います。
(※当初の予定では、アングルでフレームを完全に組んで、これに板を貼り付ける方式としようとしていました)

これらを取り付けるのが、L字型をした補強金具。ネジ穴がある取り付け金具ですな。これで各面を固定します。

これに塗装をするだけってのでもいいのですが、せっかくなら外見にも懲りたいところ。今回は、サイドウッドをとりつけることに。東急ハンズでそろえることにしたのですが、杉・チーク・檜など様々な木材がありますが、今回選んだのは黒檀です。
ただ、銅のしっかりとした構造があるので、飾り様に薄い板を買いました。900x30x2 mm などを数枚。

塗装については、黒檀ということで黒を基調にすることに。銅板の塗装には、下地のほか、つや消しブラック、仕上げにクリア。黒檀の塗装には、ニス系でテカるのはいやなので、オイルフィニッシュを使うことに。亜麻仁油などを主成分とした自然塗料ですな。

 

で、頑張って加工したものの・・・ このペースだと夜が明ける(汗)
しかも、材料が不足しているのでどちらにしろ完成しません・・・ 
ということで、前回のバラックの状態に近い状態でくみ上げることに。ただし、SATRI-IC には V4.3+V5.1 を使い、出力には東芝の 2SK3497/2SJ618 をつかいました。配線は惨いですが、一応銅ベースの上に。
ただ、VRについてはアッテネータじゃなくてアルプス製のデデントVRとなってますが。 電源ライン等々は有りあわせのもの(無名の安い耐熱電線やら、モガミの2515等々)、 信号ラインにはモガミ電線のシールド線 NEGLEX 2520 を使っています。

  

結構でかいなぁ・・・

  

塗装前のケース上面。左右に小さな穴が開いており、これを銅ベース下についている、L字金具に固定します。

黒檀はサンドペーパをかけ、2度、オイルフィニッシュを塗布し磨き上げます。簡単なようで考慮すべき点は多いようで。
いろいろWebを調べると、蜜ロウワックスがあると尚良いようですね。買ってきますか。


 

全てが完成というわけではないのですが、音を出して常用しています。配線材や各種定数の見直しなど完成までに行うべき作業はまだまだ残っています。しかし、仕事が忙しすぎて暇が無い・・・

さて、音に関しては纏まりが出て粗さがとれてきたように思えます。なんとなくですが、旧OS-CON(TCNQ錯塩/SA,SGシリーズ) と比較すると、新OS-CON(PEDT/SVP,SEPシリーズ) は本領発揮まで時間がかかるような気がします。エージングの楽しみが多いとも言えますが・・・

なかなか完成しないわけですが、作業時間がとれないというのと、条件発振の原因が特定できないというのがあります。
普通の状態では発振しないのですが、特定の場合に出るようで?! 
暫くはこんな調子だったのですが、無対策もダメだろうということで,オシロスコープを調達して、繋げて解析してみることに。しかし、現象がハッキリせず・・・ プローブを色々な所に繋ぎ変えているうちに発振?!

調査手順として、暫くは IN と OUT の信号線にオシロを繋ぎ、PCの波形発生ソフトで色々な信号(サイン波周波数別等)を入れて探っていました。そんなとき、入力側のプローブを取ったら発振(という微かに耳障りな音、クリップに似た感じ )が再発生!?
 ・
 ・
 ・
あ、そうか、そうか。プローブにある容量成分、この場合プローブ(秋月の激安品)の入力容量 46pF が入力部でフィルタになって高域が抑制されて発振がとまっていたわけね。
となると、自作銀単線(2軸シールド無し)ピンケーブルが発振して、自作NEGLEX2497ピンケーブル が発振しなかったのは、NEGLEXが同軸であるが故の容量 67pF/m が同様の働きをしたと考えるべきですか。
その後よくよく調べると、DAC 入力では殆ど発振は無く、ビデオ(の一部)だけが発振するようでした。これは機器のインピーダンスとか引き回しとか、なんかの要素によるもので外部機器由来の発振だったわけですか。

ということで、安定して使うためには対策が必要になります。入力部(Line-GND間)にセラミックコンデンサ 47pF を左右に追加。とりあえず、これで安定したかな?! 間に合わせで安いの使ったけど、完成時にはオーディオ用に交換するか・・・
さて、この容量が適切かどうかは不明です。根拠はプローブの容量で十分であったということ。100pF〜470pF だと結構な所までカットしそうだし。とはいえ各機器のインピーダンス等が分からないんで正確な周波数は計算はできなかったりしますが。

それにしても、この手の対策は常識的な対応(※入力部の積分回路)なのかもですが、知識が無いと全然解決できないものですな。勉強にはなりますが。

これ以来、発振やノイズの検証を行ってきました。組み上げてノイズが無かったとしても、 それは多くは聴こえないだけかもしれませんし。しっかり確認することは必須かと思うようにもなりました。
特にアースや電源の引き回しは簡単に発振します。電源の+/−/GNDを撚ったり、信号線をシールド線を 使うだけでも効果は大きいものです。電源ラインと信号ラインを平行に這わせたり束ねたりしない等、配慮を行います。 その上で更に上を目指すならシードル板等も考慮します。
1点アースやら十分なパスコン、 最善とは限らなくても定石を愚直に実施することが、素人設計者に出来る事でしょうか。 それも、このような対策は事前・前段階で作りこむようにします。モノが出来てからジタバタ対策しても遅いですし。

  

現時点でのメイン基板。信号ラインは NEGLEX 2520 シールド線です。

  

現時点での本体。上面のカバーも利用中。スパゲッティ状態の配線はいけません。電源ラインは撚るようにしませう。

  

近くから見ると・・・  (シールド板で覆った方がイイかな?)

  

電源強化・・・ 16SG1000 x4 + 16SA1000 x4 + 16SVP100 x5 = 8500uF (x2/正負)。
かなり多すぎ・・・ SVP等の機能性高分子は高価なんで、16SA1000 を数載せたほうがイイのか?!

 


その後、入力部カレントミラーのトランジスターを熱結合しました。

  

銅テープを巻いて、防錆剤を塗っています。本来なら製作当初に実施すべき、あるいはデュアルタイプのトランジスタで構成すべきものなのでしょうけど。
熱結合により、温度ドリフトの安定化につながりますが・・・バイアスは 1mA であり発熱は皆無なので どこまで効果が出るでしょうか・・・ V5.1はこのバイアスの精度向上を狙ってるのに、入力部の バイアス精度が追いついていないのは中途半端か・・・
あと、入力部のダイアモンドバッファの熱結合は、レイアウトが悪く距離が離れすぎていて、意味無いかも・・・

 

電源ユニット見直し

電源ユニットの見直しを実施。
ヘッドホンアンプの電源も今回で3世代目です

・EIコアトランス+3端子レギュレータ + ニチコンMUSE緑 による簡単な電源
・EIコアトランス+ニチコンSuperThrough(ブロック) + 3端子レギュレータ + MOSFET(レギュの出力UP用)
・カットコアトランス+OSコン+(定電圧は2世代目を流用)

EIコアからカットコアへ。ホントはRコア品が良いんですけどね。
OSコンはバランス抵抗(ブリーダ抵抗)を使ってます。16SA1000にかけていい電圧は12V強で、 今回はトランスから20V強の電圧がかかります。そのため分圧する必要が出てきます。
今回は28個ですが、直列に繋いでいるため・・・ 3500uF ですか。容量足りてないんだろうなぁ・・・。
なお、ブリーダー抵抗の計算式があり、漏れ電流やら耐圧やらを考慮して選ぶ必要があります。 ただ、専門家の方に伺うとOSコンの場合は1K以下である必要があるらしいのですが・・・  当時は一般アルミ電解コンの数式を誤用し、酸金2W抵抗10Kを32個用意して利用してしまいました。

  

OSコンを多数繋ぐため・・・かなりのラッシュカレント(突入電流)が予想されます。そのため、 リレーと遅延回路による対策を実施します。OMRONのG2R−1を使っています。
赤いLEDはリレーがOFFの時に点灯し、電流制限状態を目視できます。 現在は10秒後にリレーONになります。それまでは、トランスの1次側に15Ω(20Wの30Ωセメント抵抗を並列)が働きます。

  

まだバラック利用。OSコンの数も増えそうだしなぁ・・・ 
なお、ダイオードは流行っているA&RのSBDを利用。

  

回路図はこんな感じです。LED部とリレー部の電源は、ブロックコンデンサの出口で繋がっています。
現在は、これの出力 V(+)、V(-)、GND を、上記の定電圧回路に繋いでいます。 その場合、多分発振するんで要対策となります。 (私の場合は、電源ラインにフェライトコアを挟んでいます。定電圧部を再作成するまでの暫定です。)

部品は、T1がノグチトランスのPMC181W(18V・1A・2回路)、D1がA&Rの120V・10Aのブリッジになってる ショットキバリアダイオード、C1は250VAC・0.01uFのフィルムコン、 CbはOSコン16SA1000、Rsはセメント抵抗20W30Ω、リレーはOMRONのG2R-1A-24VDC、 D2は東芝の1S1588、Tr1pは日立の2SA1191、Tr2nは日立の2SC2856、R1vは可変抵抗10KΩ、 C2は10uFのフィルムコン(バイポーラ電解コンでも可)、 C3は0.1uF なフィルムコン、R2とR5とR6 は1KΩ、R3は1MΩ、R4は10KΩ、LEDは適当。
Rbは酸化金属皮膜抵抗2W10KΩとしましたが、OSコンの分圧抵抗(バランス抵抗)は 数100Ω台でなければ問題があると専門家の方からご指摘ありましたので訂正します。

リレー回路のうちC2の容量を増量するとリレー遅延時間が延長します。 R1vは電源電圧・リレーの定格電圧などにより可変となります。 上記の構成では 1.5KΩ程度ですが、リレーがONにならなかったり、 リレーが激しくON/OFFを繰り返すようだったら変更しなければなりません。 あと、LED部はV(+)〜V(-)に繋ぐと結構な電圧がかかり、熱を出します。


ヘッドホンアンプの電源ですが、バラック状態で数ヶ月稼動させていました。 ダンボール屋根付きとはいえ、精神衛生上も安全上でも宜しくありません。
ホントは、高安定・高リップル除去などを目指してボチボチと調査を重ねていたのですが・・・
ケースに収めるべく割り切って設計することに。

まずリップル除去率ですが、 これまで多用している3端子レギュレータ 7812/7912 では、60db 位といわれています。 ここで、可変タイプのレギュレータである LM317/LM337 ですと、 コンデンサを追加することで 70〜80db 位いくことがデータシートから分かります。 まあ、固定電圧のレギュレータ 78XX/78XX を2段階繋げて リップル除去率を高めるということも考えましたが、もともと 78XX 比較的ノイズが多い(?) ということもあり、シンプルに LM317/LM337 で組むことにしました。
LM333/LM350 という組合せも当初検討しましたが、LM333がディスコンということ、 LM337の1.5A でとりあえず必要十分ということで、LM337に落ち着きました。

  

回路図はこんな感じでしょうか。
Rb〜Cb の OSコン群、リレーの遅延部などは前回と同じです。LMによる定電圧部については、 C#4がOSコン30SC10、C#5 と C#6 がOSコン25SC10、R7が金皮120Ω、R8が1.1KΩです。
抵抗については1%精度のものを多めに買って、選別して正負を合わせてから使っています。
あと、LM317のデータシートを見ると、ダイオードを保護用に2箇所入れることを推奨しています。 ここで安全性は高まりますが、高周波ノイズを素で通したりという弊害もあり、繋いでいる負荷から 鑑みてダイオードは省略しています。

  

昔使っていたアルミケースを再利用しました。ヒートシンクに載っているのがブリッジダイオードと LM定電圧部、カットコアトランスとOSコンとの間に見えるのが遅延リレー、右下の白いのが突入電流防止 のセメント抵抗です。

OSコン 16SA1000 が無茶苦茶ありますが、はっきり言って無駄です・・・  倍増56個の効果は実感できません・・・

 

電源電圧が変更になっているので、出力段のバイアス再調整が必要です。
前は200mA弱流していました。今回は様子見でとりあえず 300mA としました。 ヘッドホンアンプには無駄過ぎですかねぇ・・・
ちなみに、電源投入時、放熱フィンが温まってない状態だと 600mA 程度、 左右あわせた全体で1.3A 位流れているようです。LM317/LM337 だと最大 1.5A で範囲内となっています。


電源ユニットの見直し、今度ので3.1世代というところでしょうか。
変更は、EIコアのトランスからRコアのトランスに変更したという点です。

  RA30 PHOENIX

フェニックス社さんに発注したRA30です。

「2回路 * 18V * ( 0.5A * 1.65 ) = 29.7VA」ということでギリギリRA30となりました。 送料コミ、シールド付き、18V-0-18V仕様 で8.5K円でした。実質納期は1週間弱でした。
ノンカットのコアであり、極小リーケージフラックスであり、発熱も少なく、 オーディオ用途としては好まれて利用されている物です。 コアが丸くなっていますが、実際には薄い珪素鋼板を巻いたものなのですが、 よく出来ていると感心します。
前から是非使ってみたいとは思っていましたが、店頭で直ぐ買えるものでも ないしと躊躇していました。実際には迅速親切な対応で良かったと思います。

前のカットコアより一回り小さいため、ネジ穴だけ空けて、そのまま取り替えました。 触ってみると、確かに発熱は少ないというのが実感できました。 さて、音に対してはどのような影響を与えるんでしょうか?!

 

SATRI V6.2回路

現在は、配線の線材が中途半端なまま利用を続けています。なんで完成させないかというと・・・・
SATRI-V6.x 系の改良をどうにか組み込みたいなという為です。

SATRI倶楽部ML(メーリングリスト)にて、V6.2を搭載したキットが発表になりました。
ACカップリングで、バイアスサーボおよびDCサーボを追加搭載し、出力段のバイアス安定化 が図れます。
これをヘッドホンアンプに組み入れるか、それこそ、キット基板を用いてヘッドホンアンプ再作成するか・・・

 

と悩んでいる間に、あっという間に基板が完成して、通販購入してしまいました。

  SATRI-KIT1001

ガラスエポキシ基板 ( 150 x 100 x 1.5mm )、モノラル回路、両面スルーホール、両面レジスト、両面メッシュグランドプレーン、 銅箔90μ厚。それでいて、プリアンプ・パワーアンプ等の各種回路を選択できる基板であり、ユニバーサル部分もあり、至れり尽せりです。

  

想定している使い方です・・・ JFETの入力バッファ、SATRI-IC 4.3 & 5.1 、ドライバ段と出力段は MOSFET、バイアスサーボ(正:バイアス設定サーボ、負:DCサーボ)

さてどうしますかねぇ・・・


キットの詳細を練っていたり、注文する部品の選定をしていると・・・ KITの完成報告が上がり始め、 自分も早くV6系のバイアスサーボを聴きたいと思うようになりました。
しかし、部品集め等を考えると1〜2ヶ月さきになりそうだったので・・・  ヘッドホンアンプにV6.2を組み込むこととしました。
回路は上記のものを採用し、プリント基板のパターンをカットしたり、部品を除去したり、あるいは、ジャンパを飛ばすことで変更しました。

  

V6.2では、バイアスサーボを簡易に実現するため(?)、カップリングコンデンサが必要になります。今回用いたのは、ASC の X363 シリーズの 0.33uF です。さすがにこれ以上大きいと、組み入れるのが大変になります。
ホントは、X363にラインナップされている低耐圧品だったら、1uF以上も余裕で使えるのですが。

  

仮組みです。クリップの配線がうじゃうじゃと凄いことになっています。

回路変更に時間はかかりましたが、一発で動作しました。 このV6.2方式のバイアスサーボは、1分ほどは音がでず、安定までに 10分ほどを要します。ゲート電圧が1.4V を超えると徐々に出てきます。 定数を決め、素子の特性があっていればDCサーボ、バイアスサーボで キッチリ安定動作するので、調整の手間は少なくてある意味楽です。

  

変更後の回路です。ジャンパとかカットの位置を多少意識して作図しています。
C#21はASC製のTapeWrapフィルムコンのX363-400VDC-0.33uF、 R#21#26は100kΩ、R#22#27は390kΩ、R#28#29は1MΩ、 R#23は51kΩ、R#24は多回転式のVR100Ω、R#25は10kΩ、C#23#25は0.47uFのフィルムコン、 C#22#24はフィルムコン0.022uF、C#26はOSコン16SC47uF、OPAMP#2#3はとりあえずAD711J、 OPAMP#2#3のパスコンはOSコン16SA100を共同で利用。
なお、OPAMP#1は出力ではなく、 VRとC#21が交わる根元(図では手前に見えますが)から掛けるようにしています。
調整ポイントは、R#24になります。電源電圧が約13Vであり、出力ソースフォロアの 抵抗が0.1Ωですので、出力段に200mAのバイアス電流を流す場合には、R#24で20mV を設定する必要があります。R#23については、比例計算を解くと64kΩ以下、 余裕を見て51kΩとしました。これで、R#24を90Ω前後に調整しつつ電圧計りながら微調整 を行うことで、目的のバイアスにキッチリ設定できます。
なお、今までのバイアス方式だと、MOSFETが温まるにつれてバイアスは減少しますが、 バイアスサーボをつけると強制的に一定量を流すため、思ったよりも熱くなります。

 

以前、カップリングコンデンサの聞き比べをしたとき、音が細くなったり、 それこそローカットフィルタ効果で高域寄りのクセがついたりしました。 東一ビタQやらジェンセン銅箔巻なんつーのをえらんだからかもしれ ませんが。
音の感触としては、プラシーボかもしれませんが、微かに低域がスッキリ したような気もしましたが、それ以上に雰囲気がかわったように感じたり。 ボケ−と聴いていたら、これまでなかった音に気づいたり、いつもながら 驚かせてくれます。低域が不足する感じは有りません。


DCサーボ、BIASサーボのオペアンプを AD711 から OPA604 に交換しました。
アキバで買うと、数百円台とはいえ、数倍違ったり。 同じ JFET 入力ですが、まあ、全ての特性で勝っているわけではありませんが、 ローノイズなオーディオ用ということで効能はあるでしょうか。 交換すると雰囲気は変わりますなぁ・・・

  

変更箇所が複数箇所に及んだので、回路図も修正。

・出力のMOSFETのゲート抵抗(R#6)を100Ω->1.1KΩに変更。1〜5kΩが推奨範囲とか。
・入力のダイアモンドバッファのバイアス電流(CRD#1)を1mA -> 2mA へ変更。
・SATRI-IC用のDCサーボ(OPA#1)を1次とし、C#9を 1uF (ERO-MKT)に変更。R#9は色々有って 490kΩに。
・出力段バイアスサーボ(OPA#2)を1次とし、C#23を 1uF (ERO-MKT)に変更。R#22 は 2MΩに。
・出力段DCサーボ(OPA#3)を1次とし、C#25を 1uF (ERO-MKT)に変更。R#27 は 2MΩに。
・V6.2のカップリングコンデンサ(C#21)を、 ASC-X363-0.33uF/400VDC から、ASC-X335-1uF/100VDC に変更。

サーボの次数・時定数変更については、SATRI-KIT-ML の作成例を反映した物です。 FETのゲート抵抗については、MLの推奨値よりは少な目に。
カップリングコンについては、同じASCのメタライズド・ポリプロピレン(TapeWrap/EpoxyFillCase) 系のもので変更しました。サイズの都合もありますが、400V耐圧も要らないので、 100V耐圧のもので容量が多いものということで X335系に。 海神無線で購入しました。で、X363 <-> X335 の違いは有るとの談でしたが、実際はどうですかねぇ?!

  ASC X335 X363

何時ものことながら部品は激高。しかし、昨今のご時世を考えれば仕方ないか。
ちなみに、X363 は General purpose 、X335 は低ESRで High current 仕様。 回路のカップリングとしては X363 ばっかりですが、X335 もエエかもしれません。

時定数を変更したので、音の出るまでが長くなっているのは予想がつきますが・・・ 実際には、音が出るまで3分弱、バイアスが上がって下がって繰り返して7分弱、 実際には10分・・・ヒートシンクが一定温度になって完全に安定するまでは 更に時間がかかるようになりました・・・ ウウム・・・

 

逸品への交換

サンスイ製アンプに長年憧れをもっていたのですが、それは旧型MOS-FETである K405/J115 を使っており、MOS(FET)らしい音がすると言われていたからです。 そのため、自作では手に入る限りFETを主に使ってきました。MOS-FET としては
  2SK1529/2SJ200 (東芝πMOS-II)、2SK3497/2SJ618(東芝πMOS-V)
を使っていて自分なりに満足しておりました。

ヘッドホンアンプで使っていた K3497 はさすが微細化(πMOS-V)された 最近の世代だけあって、ペア取りしなくても(?)特性の揃った扱いやすく キレの有る音で気に入っていました。
2SK405/2SJ115(東芝πMOS)といえば20年前の石、手に入らなくなって 10年以上経つんじゃないでしょうか・・・ 今ごろになってて出てきたのには驚きです。 若松通商で購入。

  2SK405 2SJ115 2SK1529 2SJ200 2SK3497 2SJ618 FET

早速 K3497/J618 -> K405/J115 に交換してみました・・・ 
正直微妙・・・  雰囲気の差異はなんともいえませんが、音の傾向は大差ありません。

Name Type Vdss(max) Id(max) Pd(max) S(typ) [Vds-Id] Ciss(typ) Crss(typ) C-Pair
2SK405 πMOS 160 8A 100W 2S [10V-2A] 430 802SJ115
2SK1529 πMOS-II 180 10A 120W 4S [10V-3A] 700 902SJ200
2SK1530 πMOS-II 200 12A 150W 5S [10V-3A] 900 1002SJ201
2SK2467 πMOS-II 180 9A 80W 4S [10V-3A] 700 902SJ440
2SK3497 πMOS-V 180 10A 130W 12S [10V-5A] 2400 302SJ618

データシートを比較すると特性差はあります。勿論、実際の音楽信号を流した際の特性は 上記とは異なるため、比較の目安でしかありません。
最新世代のK3497は順方向伝達アドミタンス(Yfs)が高いため、 一般的にはアンプ出力段としては好ましい特性です。 対して、入力容量も大きいという点も考慮しなければなりません。

音の傾向としては、なにも出力段だけで決まるわけではなく、SATRI回路の特徴 (カレントミラー、OSコン、DCサーボ、BIASサーボ)も起因しており、 単純な変更では極端な差異はなさそうな感じです。 でも、聴き込めば、高域や低域の響きは確かに異なるのが分かります。
ちなみに、各種サーボ系があるため、FETを交換して動作チェックのみでOKでした。アイドリングは250mAと少な目(?)です。

結論として、心理的な満足度は高いんですが、また雰囲気の差異は若干ありますが、 どれでもエエと思います(ぉぃ

 


バイアスサーボ やら K405/J115 やら OPA604 やら X335 やらに変更してから音が眠くなったような・・・  この傾向は昔から微かには感じてはいたんですが、各種増強により目立ってしまったのだろうか。 やっぱり多用している金属皮膜抵抗 DALE CMF-55 の影響なのだろうか。 金皮はこの場合最上ではなく、より上を目指すなら巻線抵抗しかないでしょうか。
ということで、同じ DALE の NS-2B に変更することに(PCNは無理)。 しかし、信号ラインを全て換装するのも色々と問題あり(金銭的・手間的)、 とりあえずアッテネータと一部だけ交換してみることにしました。 (カレントミラー部やらDCサーボ部等々はそのまま)

  

アッテネータのコアとなるのはセイデンのロータリースイッチ SD-NEG32 です。 左側はこれまで使っていたもの、右側は手持ちのストック(!)
右のは何かに使おうと値上げ前に買ったもので今回使うツモリはありませんでした。 しかし、左のは既に2〜3回半田付けを繰りかえしており所々痛んでおり、 また CMF-55 に比べれば NS-2B は大きめなので取り付け易さも踏まえ、右ので作ることとしました。

  SD32NEG

DALE NS-2B は秋葉原の海神無線にて購入。 ??個買ったら?万?千円に(大泣
出来上がりはまさににオオ!!という感じで感無量なのですが、実は裏面半分は全部 DALE-CMF だったり・・・ 上と下は使わないので節約で。

交換してエージングすると・・・ 無茶苦茶変わるな・・・ 音の芯というべきものは残っているですけど、 一聴では素っ気の無い感じにもとれますが、余韻・響きが綺麗で非常に情報量が多く聞こえます。 よく金皮は音が曇るといわれますが巻線の表現力は脱帽です。SATRI推奨ATTになるはずです。

まあ、音が変わるということでは、電解コンでも激変しますし、ケーブルもそうだし、シグナルパスの抵抗でも音は変わる・・・  しかし、全体的にグレードを上げたときにこそ更に実力を発揮するんだと思います。前は DALE CMF-55 でシックリしてて満足していましたし。

 


DCサーボ、バイアスサーボのオペアンプを変更しました。

   

AD711(左2) --> OPA604(右2) --> AD8065(左3) と3種類目です。同じ JFET 入力でサーボにピッタリで。
自前で感光基板からSOIC8->DIP8変換基板を作成します。(SOIC + 変換基板 + DIP8ソケット を0.4mm 銅単線で配線しエポキシで強化
DigiKeyだとAD8065は500円弱と安くはありますがOPA604の2倍の価格差。しかし、 AD8065 OPA627 クラスの対抗品かつ廉価なんで・・・ 性能向上に繋がるでしょ、きっと。

 

ヘッドホンアンプ4極化

ずっと昔に思いついていたものの、やってなかった改造があったな・・・・ ヘッドホンの4極化改造です。

ダイナミック型ヘッドホン端子(3極:L-R-G)の都合もありますが、左右のGNDが共通であり分離することでセパレーションが向上します。 とはいえ、HD650 は端子ギリギリまで左右が分かれており 何処まで向上するのかは疑問でした。 ヘッドホンアンプ内ではLRの共通GNDが10cm 強あり、この部分は改善できます。

  

ヘッドホンアンプは作成時点からステレオミニプラグの他に、RCAプラグx2を準備しておりシールド線で配線するだけでOK。

    

次に HD650 側ですがケーブルは平行のリッツ線。 単線にウレタン皮膜がついてるので・・・ 薬剤もハンダ槽も無いので・・・
大きいスパナの上に銅テープで窪みを作り、少々のハンダを溶かしてフラックスを混ぜて、なんちゃってハンダ槽の完成。 60Wのハンダ鏝でハンダを暖めつつリッツ線を30秒弱漬け込むとハンダ皮膜の出来上がり。

劇的な変化とは言いませんが、小さい音の明瞭度は確かに上がる・・・ ステレオミニプラグからRCAプラグになったので接触面の改善も大きいかもなぁ・・・ 

 

前後バッファの改善

SATRI-ICを使わないミニヘッドホンアンプを作成したのですが、 そのときの改善点をフィードバックすることにしました。
(※ミニヘッドホンアンプは、DC-DCコンバータ、つまりスイッチング電源を使っているため雰囲気に悪影響を与えています。 普通に安定化電源を使ったほうが音は良いのは分かっていますが、利便性から割り切った設計をしていました。 しかし、それ以外に本質的に音が異なりました。意識して組み込んだ回路が功を奏したようでした。実験成功です。)
で、回路ですが・・・

   

何点か手を入れていますが、入力バッファの簡素化が一番大変でした。
以前は 2SA1191/2SC2856 を使ってダイアモンドバッファ+ウィルソン型カレントミラーという凝った構成でしたが、 これを 2SJ74/2SK170 のJFETソースフォロアに置き換えました。まあ、シンプルな方が結果として良かったということですな。
ちなみに改善に一番貢献したのは、ボリューム後ろの部分だと感じています。

R#Aは金皮 100kΩ にするつもりが手持ちの都合で75kΩ、R#BとR#Eは100Ωです。 PJF#1/2、NJF#1/2はローノイズJFETの2SJ74/2SK170でして、BLランク品をそれぞれ10個以上から Idssで選別して4ペア取り出しました。調整箇所を用意していないので選別は大事です。
それと、JFETバッファにはデカップリングコンとしてOS-CONの10uF以上を直近に配置することを忘れずに。これも大事です。

その他をおさらいすると・・・
R#Cは2番目に重要な抵抗(DALE巻き線抵抗を奢ってます) で10kΩとしています (10kΩのボリュームを使うならR#Cは20kΩ以上でもいいかと、 調整範囲が狭いなら抵抗値を大きくするべきですが音質を悪くするだけなのである程度で抑えます)
C#21はフィルムコン(ASC奢ってます)で1.0uF/100V、R#6は1.1KΩ、 ソース抵抗R#7は0.1Ω/3W品、サーボ入力 R#22とR#27は2MΩの金属皮膜抵抗、R#28とR#29は1MΩの金皮です。 C#9とC#23とC#25は1.0uFのフィルムコンで。
各ICの電源ラインに付いているコンデンサはOSコンで、10u〜100uF (16V耐圧品)でしょうか。
(なお、カーボン抵抗やら一般の電解コン(ESR高)は使わないように注意します。多分良くない結果に・・・)

   

実装スペースの関係で、裏面にJFETを貼り付けました。 ダイアモンドバッファのところはスカスカですが。基板もパターンカットにジャンパに、随分手が入りました・・・そろそろ新規に作り直したいところですが・・

そうそう、半田吸い取り線で除去したらフラックスが茶色く汚く残ったのですが、 サンハヤト製のレジスト除去液(フラックス除去剤)で拭いて綺麗にし、再度フラックスを塗布しました。 商品名がイマイチぴんと来ないのですが、この混合液(エタノール、IPA、トルエン、ソルベントナフサ) の効き目は抜群です・・・ 融けそうな臭いがしますが

   

相変わらず配線ごちゃごちゃですが仕方ないです。 ちなみにV6.2回路は別基板でつくってあり、絶縁袋にいれてSATRI-ICの上に配置しています・・・ 惨いですね。

さて、今回の改善結果ですが、小手先ではない改善効果がありました。
以前は、情報量は大目ですが、柔らかい音というか暖色系の雰囲気を漂わせていました。
対して、改善により、切れの良いスッキリ感が増し、いわゆる粒立ち感が良くなります。音が薄っぺらくなったのではなく、 音の存在感が出てきたというか、空間の見通しが良くなったという感じというか・・・  かといって音がキツイというか寒色系ってわけではありません。

この差は結構あるかも

以下追記ですが....

バイアスサーボの基準電圧は、Vcc 〜 GNDを抵抗で分圧して取り出しています。 これだと電源変動の影響を受けやすいと言えます。そこで簡単ですが対策することとしました。

定電流ダイオードとツェナーダイオードを組み合わせて定電圧源を追加しました。 実際には、CRD#3に石塚電子製の10mA(103)、 ZD#1にルネサス製のローノイズツェナーダイオード 5V品 (HZ-5BLL)、 その上で安定化の為にC#27としてOS-CONの16V10uFを付加しました。ダイオードは若松通商で、OS-CONと金皮抵抗は千石電商にて購入。
これをR#23とR#24(VR)で分圧しますが、 例えばアイドリングとして250mA流すとするとソース抵抗R#7が0.1Ωからバイアスサーボ基準電圧は25mV必要となるので、 ツェナー電圧(ZD)が5Vであり、可変抵抗R#24を100Ωとして、 比例を簡単化すると 5V:25mV = X kΩ:100Ω と近似でき、 求める抵抗R#23は X = 20 となります。 しかしR#23=20kΩだと25mVはギリギリとなるので調整余裕をみてR#23=18kΩとしました。ここは要計算です。

ツェナーダイオードを使うのは始めてでしたが、電圧ノイズの低いLLシリーズ、 その上で安定度を高めるべくツェナー電流を大目(10mA)としてみました。 また、ツェナーおよび基準電圧を取り出した箇所にOS-CONをつけて安定化に配慮しました。 今回の目的は厳密な電圧を出すことではないので、温度依存は目をつむって、これで良しとします。
さて、基準電圧の安定化により、どこまで改善するかは分かりませんが、 気休めではなく具体的な改善にはなるとおもうんですが・・・ ん?

 

SATRI-LINK化

DACとHPAMP間を、世界でも稀な電流伝送である SATRI-LINK方式にしてみました。

  

詳細はDACの所に。写真は動作確認(紙で絶縁)状況です。
高々1m強を電圧から電流に伝送方式を変更しただけなのに改善度はあります。

 

SATRI-IC-SP V1.0化

待ちに待った SATRI-AMP の心臓部、SATRI-IC のバージョンアップが遂に!!

  SATRI-IC SP ver.1 

私が SATRI-IC を購入したのは 2000/10/1X 、丁度 SATRI-IC の第2世代 (V4.2 / BPM-7110TS ) が出た頃でした。 SATRI-AMP 自体はWeb上で写真を見かけた程度で、実際には実物を見たことも試聴したこともありませんでした。
きっかけは、2000/9/1X に某掲示板でヘッドホンアンプの自作アイデアに悩んでいたところ、 SATRI-IC による自作を勧められたことでした。
試聴したことも無いのに、当時1個5K円のICを2個、 更にまだまだ高価だったOS-CONを多量に購入したもんだと、今更ながら驚きです。

そうそう、SATRI回路は多数のバージョンがあり最初はなかなか分かりませんでした。
以下に大雑把に示します。なお搭載製品については、 試聴屋さん、 BP社のページを参照してください。

    
Ver. 登場 モジュール 概要 備考
V1.0 1989   ディスクリート  
V1.2 2000   V1.0電源変動への対策版AMP-5511MK2のみ
V2.0 1995   ディスクリート  
V3.0 1998   ディスクリート  
V4.1 1998 BPM-7110T 初代SATRI-IC。高精度ウィルソンカレントミラーを多数内蔵(Tr32個、抵抗12個) 
V4.2 2000 BPM-7110TS V4.1パターン変更、表面実装トランジスタをオーディオ用低雑音品へ 
V4.3 2002 BPM-7110TH V4.1パターン変更、V4.2に加え表面実装抵抗をカーボンから金属皮膜へ、モールド用エポキシ変更。ガラエポ版、テフロン版
V5.1 2002 IC(型式不明) SATRI-IC(V4.X)に取付けるバイアス電流安定化(高精度化)用。無くても可。 レジン版、テフロン版
V6.1 2003   出力段安定化回路 AMP-5501のみ
V6.2 2003   AC結合としてV6.1を大幅簡素化した出力段バイアス固定化回路。バイアスサーボ&DCサーボ搭載(電圧制御) KIT-1001基板
V6.3 2003   V6.2をDC結合に改善(電流制御)  
V6.4 ????   ?開発中?  
V7.0 2004   フローティング電源 AMP-5501のみ
V7.1 2007
(2005)
  別筐体の電流伝送電源回路。IC巨大版のような定電流回路(36石)と並列定電圧回路の組み合わせ。柴崎先生曰く「フローティング・シングル・カレントソース型 コンプリメンタリ・シャント・レギュレータ」 EQA-5630MK2など
V8.0 2005   SATRI-ICと出力段のセパレータ。
V6.X搭載では、電圧増幅段から電力増幅段の干渉がVR(RL)に影響を与えるのを改善。
 
V8.1 2005   電源電圧等の制限でV8.0を搭載できない機種向け  
V9.0 2007 BPM-7120SP カレントミラー超高精度化回路。高精度ウィルソンカレントミラーのベース電流誤差を無くした回路。
これをV4.3に組み込んだものが新IC-SP-V1.0(Tr44個、抵抗12個)。
 
V9.1 2007 (型式不明) カレントミラー超々高精度化回路。V9.0に更に局所帰還強化しベース電流誤差とPNP/NPNの差異吸収。 5端子 (In,Out,E1,E2,GND)、Tr9個。
V10.0 2007   無帰還DCサーボ。SATRI-IC v4.x再利用から考え出され、KIT-1002に-6dbフィルタをつけSATRI-IC反転出力とし、 OPAMP-DCサーボ代わりに使うもの。 電圧増幅段のSATRI-IC向け(V6.2のサーボは従来通り) (KIT1002) IC, JFETx2, VR100Ω, 1MΩ, 1uF
V11.0 2009
(2008)
  SEPP出力段の改良で、SuperSatri回路のようにバイアス電流と信号電流を分離し高精度出力化。出力の倍の電力消費。 SHP-5515M(モノ)

組み合わせ例

Version 利用IC 主要回路 SQ自作例
V1.0相当 ディスクリート V1回路相当 2007年にミニヘッドホンアンプを作成しました
V4.2 V4.2IC(BPM-7110TS) V4回路 2000年にヘッドホンアンプを作成しました
V4.3+V5.1 V4.3IC(BPM-7110TH) + V5.1IC(レジン) V4回路 2002年にヘッドホンアンプを再作成しました
V4.3+V5.1+V6.2 V4.3IC(BPM-7110TH) + V5.1IC(レジン) V4回路 2004年にヘッドホンアンプを再改善しました
(V4.3+V9.0)+V6.2 SP-V1.0IC(BPM-7120SP) + V5.1IC(レジン) V9.0追加V4回路 2007年にヘッドホンアンプを再々々改善しました

  SATRI ICs 

写真は、左側は上から IC-V4.1、IC-V4.2、IC-V4.3、IC-SP-V1.0であり、右側は上からIC-V5.1、同、IC-SP-V1.0裏、同表です。

 

これを見ると分かるとおり、長年、V4回路が中心となっており、周辺回路の改善が主なバージョンアップ(製品設計)だったようです。
もちろん SATRI-IC (V4.x)も2回改善されていますが、基本的な回路は 1998〜2006まで変更無いといえます。

今回のSATRI-IC-SP V1.0は、心臓部の回路の更新であり、非常に効果が期待できます。
(ちなみに、V9.0回路の発表が2007年02月下旬、V9.0化ICの設計が2007年03月上旬、 試作が2007年4月、先行販売開始が2007年4月下旬とトントン拍子で開発が進み、BP社永井社長の行動力には毎度ながら脱帽です)

なお、正式名称は SATRI-IC SuperPrecision Ver.1.0 で、超高精度をイメージさせる語を冠しています。 銘々アイデアは、柴崎功 先生だったりします。

 

  SATRI V9.1 module 

SATRI V9.1回路モジュールです。
生産中止になったバイポーラなデュアルトランジスタの置換え用で、 表面実装2回路(複合)トランジスタを組み合わせてモジュールを構成しています。 SATRI回路では度々出てくる高精度ウィルソンカレントミラー(Tr*4)の超々上位版(Tr*9)とのこと。

昔購入した SATRI-KIT-1001 用に購入しましたが、使うのは先な気も・・・


kouji.gif作業中?