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2008年10月

2008年10月30日 (木)

Dock Connector+CMoy HPA 装着編

ジャケットの胸ポケットに入れてみました。
こんなんで電車通勤すると怪しい人に思われるだろうな?

Dsc007091

参考迄に今回使用した基板実装型の小型ボリュームの内部です。
左からGND,Slider1,Slider2,Input2,Input1の順になっています。
千石で100円で購入。

Dsc00698

2008年10月29日 (水)

Dock Connector+CMoy HPA 製作編

HPAの電源をiPodから供給する予定でしたがオーディオ出力のGNDと+3.3VのGNDがiPod内部で共通なので実現でき無い事が判明しました。読みが甘かった!
外部電源でHPAを駆動するしかありません。
あきばお〜で下記のようなバッテリーを850円で購入。
携帯電話用で2種類ありました。自分の携帯がFOMAなのでそいつを購入。
出力は2.5mmジャックです。

Dsc00711

部品実装面

Dsc00699

半田面

Dsc00700

バッテリーからiPodへの充電です。
USB・データー端子のターミネーションがうまくいったようでバッテリーを認識してくれました。
充電の時はジャンパーピンを右上の箇所に差します。

Dsc00701

HPAとして使う時はジャンパーピンをヘッドフォン出力ジャックの上の箇所に差します。
iPodへの充電は出来ません。

Dsc00702

最終的にはこのような形にしてドックコネクターが動かない工夫が必要です。

Dsc00706

まるっきりヌードの状態ですが外乱の影響は見受けられません。
ボリューム最大で雑音皆無。
ドックコネクター直づけですから信号パスは最短です。
バッテリー容量も1100mAhありますから100時間くらいは使えそうな気がする。
Brain Brombergのウッドベースがご機嫌です。

2008年10月28日 (火)

Dock Connector+CMoy HPA 予告編

ドックコネクター直づけのHPAです。
HPAはiPod Touchの+3.3V電源で駆動します。
外部電源のUSB又は+5V電源からiPodを充電できるようにします。
ラインケーブル・レスのHPAをお愉しみに.........................
電源のキャパシターは合計1060uFになります。
スプリッター回路は抵抗のみ。
オペアンプはOPA2353を使う予定です。

Dsc00697

2008年10月24日 (金)

PENGUIN CMoy HPA(完成)

PENGUIN CMoy Head Phone Amplifierが完成しました。
中身はおおよそCMoyとは違うけど、PENGUIN缶でCMoyの仲間になれたかな?

Dsc00684
組み上がった内部の状態です。
電源スイッチはバッテリ−横のジャンパーピンです。
後日ちゃんとしたスイッチを取付ける予定です。
回路図には反映されていませんがブルーの部品はフェライトビーズです。
オペアンプの出力に入れてあります。
無くても構いません。
バッテリーを充電する時は蓋を開けてジャックにACアダプター(15V)のプラグを差します。

Dsc00685
回路図です。
DCサーボ回路が入力に直流が印可されても出力をゼロ電位に保ちます。
また、ゲインを上げた時の(音量調整ではなく帰還抵抗)オフセット電圧の増加を軽減し、
使用できる演算増幅器の選択肢が広がります。
(入力のオフセット電圧が1mVでゲインを10倍とると出力にはゲイン倍の10mVが発生します)
確認の為にファンクションゼネレータの信号にDCオフセットを印可してみました。
一瞬直流電圧が出力に現れますがすぐにゼロ電位に戻りました。
仮想グランドは2系統用意しコンデンサーは2種類使用しました。
オペアンプ部にはOSコン、ヘッドフォン部にはオーディオ用として売られていたのを使用しました。
コンデンサーの種類はお好みでどうぞ。
瞬発的な低音を勢い佳く出す為には470uF以上必要かと思います。
コンデンサーの容量が少ない時はバッファーアンプに供給電流の大きいICが必要です。
仮想グランドの詳しい説明はこちらを参考にして下さい。
またHeadpropsさんの「いまさら CMoy Amp」の記事は大変参考になりました。
バッテリーの充電はCRD(10mA)を2本並列にしましたが実測は15mAでした。
充電に時間はかかりますがつなぎっぱなしでも過充電にはなりません。
使用したバッテリーはGP20R8Hです。
急速充電も出来るようなので-ΔV検出で作ってみようかな。
ゲイン抵抗はソケットにして交換できるようにしてあります。
ゲイン抵抗以外のCRは1608タイプのチップ素子を半田面に実装しました。
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NJM4558DD(G=2)を50Ω負荷で測定しました。
残留ノイズ:2uVrms(A補正あり)
周波数帯域:20KHz(-0.01db)1.6MHz(-3db)
出力オフセット電圧:1.2mV以下
ステップ応答:752nS(1Vp-p)
消費電流:17.8mA(無信号時)
電気的にはほぼデーター通りのスペックです。

試聴してみました。touch内蔵のHPAよりかは佳いです。
入力にカップリングコンデンサーがないので低域もばっちりです。
勿論、ボリューム最大でノイズは皆無。
再生音はICを交換して好みの音を見つけて下さい。
演算増幅器を交換する時は許容できる電源電圧に注意して下さい。

バッテリ−駆動でのHPAは言うまでもなくノイズ、歪み率の他に
消費電流が少なく負荷電流が多くとれ、出力段が低飽和なのが佳いです。
低飽和というのはRail-to-Railと呼ばれている演算増幅器で出力電圧が電源電圧近く迄スイングします。
バッテリ−駆動時には最適な選択肢の一つになります。
気に入った演算増幅器が希望する増幅率で出力オフセット電圧が+/-2mV以下ならばDCサーボは不要です。余った一個をダブルバッファー構成にして出力電流を倍にすると佳いと考えます。

究極、消費電流を押さえ込むにはオリジナルのCMoy HPAになりますね。

ゼンハイザー・ヘッドフォン考
フラグシップモデルのHD 650というのは歪みが0.05%と他のモデルの半分。
周波数特性は10〜39.500Hzまで+/-1dbで押さえ込まれているという。
欲しいのは密閉型のHD 280 professionalというモデル。
周波数特性は8〜25.000Hzで歪みが0.1%

2008年10月23日 (木)

PENGUIN CMoy HPA-1

電子工作が大好きなmiloさんから素敵なプレゼントを頂戴しました。
梱包を開けるとな、なんとミント缶の4色セット+ガムが入っているではありませんか!
勿論、中身入でした。
梱包の丁寧さにお人柄が偲ばれます。
Dsc00668

これはもうCMoy likeなHPAを創れということですね!
パイプ煙草缶より矢張りミント缶がCMoyには似合います。
午後3時に到着して4時には秋葉原で部品を揃えて6時間でここ迄組み上がりました。

Dsc00670

オペアンプは差し替えられるようにソケットを使用します。
オフセット電圧の大きなオペアンプでも使えるよう各チャンネルにDCサーボをおごります。
パワースプリッタはオペアンプを使用してグランドインピーダンスを下げます。
なおかつパワースプリッターは信号ラインと出力ラインの2系統用意しました。
ゲインは変えられるように抵抗をソケットに差す方式にしました。
バッテリーの充電は定電流ダイオード10mAx2=20mAの定電流充電です。
外部電源はDC15Vスイッチングを想定してLM317互換ICで内部は12V定電圧を供給。
今迄頭の中にあった事柄を一気に具現化です。
残すは入出力の配線です。
Dsc00671
Liz Carlisleを聴きながらPepperMint味のPENGUINを食べながら組立てましたぁ〜。
明日、音だししま〜す。
miloさん、ありがとう!

2008年10月18日 (土)

OPA2353 CMoy like HPA

秋月さんで扱っているOPA2353のスペックが気になっていました。
Rail-to-Railで動作電圧が2.7V〜5.5V、ノイズ、歪率、スルーレートも優れています。
出力電流も+/-40mAとれます。
ただ、オフセット電圧が+/-3mV〜+/-8mVと大きいです。
それを取り除く為に少し工夫してみました。
OPA2353の片チャンネルで仮想グランドを作り中点にボリュームを追加して仮想グランドの0レベルを可変出来るようにしました。
オフセット電圧は+/-1mV以下に押さえ込みができました。
もう片チャンネルはゲイン6dbのアンプにしました。
僕の場合はヘッドフォンじゃなくインピーダンス16Ωのイヤフォーンなのでこれで充分です。
これを左右チャンネル個別に作りオッフセットをとります。
3個目のOPA2353はダブルバッファー接続にして仮想グランドにしました。
電源はバッテリーからドロップ電圧の少ない5V三端子レギュレータを2組使用しました。

測定器でノイズを測定すると90uVrms(A補正)あり少し大きめです。両チャンネルともに30uV(A補正)以下でした。
しかし、ボリューム最大でノイズは皆無でf特も1Mhzくらい迄フラットでした。

いきなりインプレッションです。
LME49720+LME49600のHPAを凌駕しています。
重低音は問題なく、なおかつ中域の音場が広がってる気がします。
エージングが進むとどうなるんだろう。
回路図は後日アップしますが、取りあえず組み上げた基板の写真をアップしておきます。

Dsc00667

Have a Nice Week End!!!

回路図を追加します(2008.10.27)

Dsc00691

KANさんの御要望に応えて手書きですが回路図をアップします。
OPA2353のRail-to Railデータを取ってみました。
オシロで波形を観測しながらクリップ寸前の電圧値です。
スペックでは負荷が1KΩ時は5V電源で4.95Vp-pですが、実測値は4.68Vp-pでした。
30Ω負荷では2.32Vp-pです。2.32/30=77.7mAで短絡保護回路が動作する領域寸前です。
ほぼスペック通りの値と考えます。
出力にはヘッドフォンのインピーダンスと同じ抵抗を入れるとマッチングが出来て逆起電力が吸収できるはずです。ケーブルのインピーダンスが不明なので正確なインピーダンスマッチングにはなりません。解像度が増したような気がします。難点は倍の出力電圧が必要です。ボリュームを11時以下で使用している時は試してみる価値がありそうです。

2008年10月15日 (水)

パイプ煙草缶 HPAのチューンナップ

チューンナップという程大げさな事ではないのですが、
前回製作したLME49720をダブル接続したHPAのゲインを変更しました。
今後の製作の参考として使えるようにレトロな測定器を駆使?してデーターとして残す事にしました。

Dsc00598

回路図を清書したので掲載しておきます。
久しぶりに気合いをいれてイラストレーターで書きました。
回路図を綺麗に仕上げたという事はこのアンプが気に入ったんでしょうね。
それとも暇だから?????

変更点は非反転アンプの入力抵抗を1KΩ→9.1KΩにしてゲイン6db(2倍)にしました。
これが功を奏した結果になりました。
ゲイン10倍の時より音に躍動感が出てきました。
これはゲインを下げた事により帯域が広がり、スルーレートもあがった為と思われます。
部品の実装の様子はこちらからどうぞ。

22

HPAの負荷抵抗は50Ω。
LINE INにFunction Generator(HP 3325B)から1KHz-1Vp-pの矩形波を入力して
Digitiging OscilloScope(TEKTRONIX TDS520B)で1Vp-pになるようにボリュームで調整した時の波形です。
オーバーシュートが観測されました。
Dsc00665

フイードバック抵抗に4pFを並列に接続した時の波形で
オーバーシュートが軽減されました。
入力波形を出来るだけ忠実に出力したいと思い調整してみました。
4pFの有る無しでの音の変化もエージングが終わったら試してみたいと思います。
このピークははるか音声帯域を超えた所にあるので関係ないとは思いますが......
無い方がスルーレートが少しでも犠牲にならなくて佳いかもしれない?
どなたかこのピークの振る舞いについてご教授を頂けると嬉しいです。

Dsc00663

周波数特性は20KHzまでフラットです。
HPAの負荷抵抗は150Ω。
Audio Analyzer(Panasonic VP7731A)

Dsc00662_2

ボリューム最大で歪みも測定してみました(聴感補正あり)
HPAの負荷抵抗150Ω。
歪み率も可聴範囲で0.0009%以下になっています、

Dsc00658

20KHz以上の周波数特性はオーディオアナライザーが追いつかないので
Function Generator(HP 3325B)とAC Volt Metor(Ballantine 303-1)を使用して測定しました。
-0.1db(700KHz)
-1db(2.6MHz)
-3db(6MHz)と広帯域です。

出力のオフセット電圧も実測値で両チャンネルとも+/-700uV以下に収まっています。
入力解放時の出力雑音電圧は両チャンネルとも11.5uVrms以下と優秀です。
音の出方はLME49600をバッファーアンプに使用したHPAにかなり近づきました。
出力のオフセット電圧はDCサーボ付きより少なくなっています。

ここで作っているHPAはあくまでも入力源をiPod Touchのライン出力から供給するのを前提にしております。
他の音源から接続される時は直流が重畳されていないかをチェックする必要があります。
心配な方は入力にカップリング・コンデンサーを使用して下さい。
また、ヘッドフォーンを接続する前にボリュームを絞っておく事を習慣に下さい。

出力オフセット電圧を軽減する為のTips。
ボリューム値を決めたら
ゲインを決める入力抵抗とフイードバック抵抗の並列抵抗値をボリューム値の約1/2に設定する。
100KΩは計算上無視して構わない。
今回の場合は9.1KΩは10KΩでも問題ありません。
そうする事によりバイアス電流による出力オフセット電圧を軽減できます。

参考迄に変更した基板の半田面の写真です。
9.1KΩに変更して4pFのセラミックコンデンサーをパラってあります。
くどいようですが
回路図のシグナルグランドおよびパワーグランドが仮想グランドのコンデンサー端に一点接地してあります。

Dsc00653

急激にエージングが加速されて来たようです。
段々重低音の抜けが佳くなってきたように感じます。
ダブルベース好きには堪りません。

2008年10月14日 (火)

LME49600 HPAの周波数特性

タカチのMXA2-8-9Sで制作したLME49720+LME49600構成の周波数特性を測定してみました。
電源は外部電源12V(スイッチング電源)を使用しました。
Dsc005801

20Hzから20KHz迄フラットな特性です。
実際は直流から伸びています。
HPAの負荷抵抗は150Ω。
Audio Analyzer(Panasonic VP7731A)
Dsc00646

どこまで伸びているかも測定してみました。
3.8MHz近辺に+0.2dbのピークが観測されました。
HPAの負荷は50Ωです。
AC Volt Metor(Ballantine 303-1)
Function Generator(HP 3325B)
Dsc00632
6MHzで約-0.2db
Dsc00635
-3dbの周波数は約8MHzでした。
(5MHz付近から正弦波の波形は目で見て判る歪みが発生しています。)
Dsc00637_2

1KHzの矩形波を入力してステップレスポンスです。
この時間軸だけだとオーバーシュートもアンダーシュートも観測されません。
HPAの負荷抵抗は50Ω。
Function Generator(HP 3325B)から1Vp-pを入力して
Digitiging OscilloScope(TEKTRONIX TDS520B)で1Vp-pになるようにボリュームで調整した。
Dsc00649_2

時間軸を拡大した波形です。
Dsc00640

発振器の出力をオシロスコープに直接接続して観測しました。
オーバーシュートは発振器の出力にも少しながら観測されています。
また発振器自体の立上り時間が20nSありますので
HPAの立上り時間は約43nSという結果となりました。
厳密にはオシロスコープの立上り時間を更にひきますが問題ない値ですね。
Dsc00641

ボリューム最大で歪みも測定してみました(聴感補正あり)
HPAの負荷抵抗150Ω。
Dsc00650


入力開放、ボリューム最大でのノイズを測定結果は
Dsc00647

聴感補正を入れた測定結果はUA-1Sの測定限界ギリギリです。
Dsc00648_2

測定値も大変に優れたヘッドフォンアンプだと思います。
負荷抵抗、出力電力、電源電圧等で上記測定結果は異なります。

回路は以前も記しましたが下記の評価用ボードです。

LME49600 Headphone
Amplifier Evaluation Board
User's Guide National Semiconductor
Application Note 1768

先週末帰宅するおりにジャケットの胸ポケットにiPod Touch、カッターの胸ポケットにこのHPAを入れて聴きながら帰宅しました。
重かったですがそんな事を忘れさせる音の佳さに再々に惚れ惚れしてしまいました。
CD一枚分の通勤時間はあっという間に過ぎ去りました!
胸ポケットからアナログなボリュームでの音量調整は便利でした。
ドックコネクターからのライン出力をスマートなケーブルにしたいな。
晩酌の後は寝床迄持っていってバッテリーが無くなる迄聴いてしまいましたとさ。

パイプ煙草の空き缶で創ったHPAは内蔵HPAよりか勝るものの、こいつにはかないません。
矢張り出力に強力なバッファーがあると、ひと味、音の出方に踏ん張りと余裕ができるのだと勝手に想像しています。

2008年10月11日 (土)

パイプ煙草缶 リサイクル HPA

パイプ煙草の葉っぱが入っていた空き缶にCMoy風ヘッドホンアンプを組み込んでみました。
回路はCMoy風のオリジナルです。
パイプに佳いJazzを奏でさせてエージング中です。

Dsc00598

LME49720は2個入ですので出力電流が2倍取れるような回路構成にしてみました。
仮想グランドも同様な回路構成ですがボルテージフォロワにしてあります。
外部電源も使え、なおかつバッテリーに充電出るようにしてあります。
バッテリーと外部電源の切り替えはダイオードによるOR回路です。
ダイオードはドロップ電圧の低いショットキーダイオードを使用します。
外部電源は12Vを使用します。12V以上で使いたい時はコンデンサーの耐圧に注意しないといけません。
回路図の5.1ohmは51ohmの間違いです。
フイードバック抵抗(9.1K)は半田面に配置し、51ohmはチップ抵抗を使用してシグナルパスを最短にしてあります。

Dsc00603

組立中の基板です。
組み込む前に入出力等の配線を引き出しておきます。

Dsc00596

チップ・タンタルコンデンサーを電源ピンに直づけします。グランドラインはRL個別に仮想グランドに接続してあり、信号グランドとは仮想グランドで共通になるようにしてあります。
共通インピーダンスを排除する為です。
出力信号のグランドもパスコンから個別に配線してあります。
Dsc00597

完成した内部の様子です。
Dsc00601

QuickPwnをインストールしたタッチの起動画面とERINMORE MIXTUREのTRADE MARKは偶然にも同じパイナップルでした。

Dsc00604

試聴感はエージングを終えてからコメントしま〜す。

2008年10月 6日 (月)

LME49600 ヘッドホンアンプのノイズ

制作したLME49600+LME49720 はヘッドホンを接続してボリューム最大してもノイズは全く聴こえませんがその値に興味があり残留ノイズを測定してみました。

MacのSignalScopeをFFT Analyzer Modeで測定した結果が下の写真です。
念の為にAC Mili volt Metorで実測した値はボリューム最大で両チャンネルともに32uVrms以下でした。
直流のオフセット出力電圧は両チャンネルともに1.7mV以下でした。
優れた値だと思います。
消費電流のカタログ代表値はBWオフで
LME49600(7.3mAx3=21.9mA)
LME49720(10mAx2=20mA)
実測値は41.7mAでした。

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外部DC入力にスイッチング・アダプターを接続した時のスペクトラムが下の写真です。
可聴周波数外にスイッチング周波数だと思われるピークが観測できます。
しかし、入力オープンでボリュームを最大にしても僕の耳に何も聴こえてきません。

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制作したヘッドホン・アンプ基板の写真を追加しておきます。
基板とフロントパネルはエポキシで接着してあります。

Dsc00586

配線面にはDCサーボ部分の1uFのチップを実装してありますが判りますでしょうか。

Dsc00590

LME49600のバイパス・コンデンサーの実装はこんな感じです。

Dsc00589

iPodを持ち歩く時の為にもっと小型のヘッドホンアンプを制作したくなりました。
何故って、この音を聴くともうiPod内蔵のヘッドホンアンプの再生音に戻れない!
シンプルなCMoy Ampの構成でも作ってみようかな。

蛇足
BUF634とLME49600の等価回路をメーカーのデータシートから抜粋しました。
音の雰囲気は異なるかもしれませんが全く同じように回路的には使えます。
LME49600には表面実装のパッケージしかないのが残念です。


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参考迄に
GP20R8Hの放電カーブをメーカーのデータシートから抜粋しました。
また以下のような記述がありました。

Continuous : 20 mA maximum current for 1 year
Overcharge: No conspicuous deformation and/or leakage

今回はLM317に43ohmを接続して29mAの充電電流ですが
20mAにすると充電時間を気にしなくても良さそうですね。

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2008年10月 4日 (土)

LME49600 ヘッドホンアンプ

気になっていたオペアンプを使用したCMoyライクなヘッドホンアンプを作ってみました。
ケースはタカチのMXA2-8-9S(1.510円)です。
006P・1本をバーチャルグランドを作って動作させています。
ケース内部にアクセする為にはビス4個を外さないといけません。
これでは面倒なので
電池はリチャーチャブルなNiMHを採用し、充電回路を内蔵させました。
動作は外部アダプター(12〜15V)を接続すると外部電源で動作し、
同時にバッテリーの充電も行われます。
電源OFFの状態だと充電動作のみになります。
充電回路はLM317によるトリクル充電(30mA)です。

電源ONでボリュームの回りがオレンジ色に点灯します。
クールでしょ!

Dsc00580

パネル厚が3mmあり其のままでは入出力のジャックが取付けられませんので、ジャックの取付け穴はザグリ加工しました。
フロントパネルとノブの隙間が広いと格好悪いですから、
ボリューム・ナットも表面から2/3くらい沈み込ませました。
ボリュームの両側の穴はLED取付け用です。

Dsc00561

ヘッドフォーンアンプの回路図はLME49600のEvaluation Boardの回路を其のまま利用させて頂きました。秋月さんでLME49600を購入すると付いてきます。
DCサーボ付きなのでカップリング・コンデンサーが必要ありません。
LME49600のバイパスコンデンサーは10u(タンタル)+0.56u(積層セラミック)に変更してあります。
バッファー・アンプへの電源供給及ぶリターンは厳密に配線しました。
バイパス・チップコンデンサーを親亀子亀方式で実装しグランドはt=0.5mm、W=5mmの銅板にハンダ付けします。
バーチャルグランドはLME49600で生成し、そのグランドをt=0.5mm、W=5mmの銅板で
バッファーアンプ(LME49600)のバイパスコンデンサーのグランドバーに接続します。
ヘッドーフォーン出力のグランドはバイパスコンデンサーのグランドバーから最短距離で配線します(青色の配線)
これでヘッドフォーンに瞬発的に要求される電流はこのバイパスコンデンサーが他に影響を与える事無く速やかに供給できます。
バッファーアンプへの電源はスプリット・コンデンサーから個別に配線します。
LME49600の放熱はt=1.5mmの銅板を使用してあります。
入力の配線はジュンフロンの極細同軸ケーブル(Silver)です。

Dsc00578

ヘッドフォーンは写真のやつしか持ち合わせていません。
タッチからのヘッドフォーン出力とドックを介してのライン出力を聴き比べてみました。
重低音がたっぷり入っているBrian Brombergのベースを試聴してみました。
Brian Brombergのベースが一回りスケールアップしました。
重低音を耳で聴いているのに空気の浮遊感が感じられます。
弦のアタック・余韻ともに分解能があがっている。
グランドラインを銅板で低インピーダンスにした効用と思いたい。

Dsc00584

完成したばかりですが、明らかな音の向上に驚くやら嬉しいやらです。
S/Nは入力をオープンにしてボリューム最大でヘッドフォーンには何も聴こえません。
高級なヘッドフォーンだとどういう音を出してくれるのだろう。

この回路ではカップリング・コンデンサーを使用していないのでIC以外に音に影響を与えるのは
電源のコンデンサーとボリューム及び入力配線材だと思います。
また、これから作られる方は入力を対称かつ最短距離の配置で製作されてみては如何でしょうか。

下の写真は電源スイッチと外部DC入力ジャック。

Dsc00582

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