2008年4月19日 (土)

高利得型オールFET完全対称ディスクリートOPアンプ

初段に2SK170BL、2段目に2SJ74BLを使った高利得型のオールFET完全対称ディスクリートOPアンプを作った。基本はこれと同じで石を入れ替えただけ。初段定電流の2SK30AGRと終段の2SK117BL、終段バイアス電圧発生用の1S1588は変更無し。初段の位相補償Cは大きめに1000pFとしている。

これをプリアンプ(WM8816電子ボリューム)に挿して負荷抵抗を1KΩ(PCの入力imp10KΩもパラになるから900Ωくらいか)で測定したところ、どのVR位置でも0.1%以下のTHDとなった。性能的には意図通りの結果が得られた。

音も悪くない。しばらく聴きこまないと分からないけど。

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2008年4月 6日 (日)

高利得な完全対称型ラインアンプが欲しい。

完全対称型ディスクリートOPアンプを作っては既存自作アンプのOPアンプと交換して悦に入ってきた。それはそれでまずくはないし実際に音も悪くないのだが、利得についてもう少し考えた方がよさそうだ。

無帰還の完全対称型アンプは電流出力アンプであり、利得は負荷に比例する。負荷とは帰還回路と次につなぐ機器(プリの場合、チャンデバかパワーアンプ)のことだが、実際にはこれに帰還抵抗がパラになる。

帰還抵抗が負荷に対して充分に小さい場合、ほぼ帰還抵抗が無帰還アンプから見た負荷になる。VGAの場合、VRを絞るとVR値に依存する開利得と閉利得が同時に小さくなっていくので負帰還量は一定となる。(そういうデータが発表されている)

VGAのVRを開いてVRの抵抗値が負荷に近づいたり負荷より大きくなると、開利得は変わらないのに閉利得だけが大きくなっていく。つまり負帰還量が小さくなっていく。入力インピーダンスが10KΩの金田式純正パッシブ・チャンデバを使用している場合は最大音量付近で負帰還量が小さくなるはずだ。

金田式に忠実にシステムを組んでる場合、高能率スピーカを使用していたりするのでVRは絞って使うことがほとんどだろう。(もし金田式DACを忠実に作ったら出力は9Vだ。VR絞らないわけがない。)その場合は問題ない。しかし高能率でないスピーカを使っていてVRを開いて使うことが多い場合や、チャンデバの入力インピーダンスが小さい場合には、負帰還量が不足することになる。

(パワーアンプの場合は負荷が8オームとか4オームとかで明らかに帰還抵抗より小さい。が、終段の電力デバイスが高利得だから問題なく成立している。)

No.168の記事は持ってないから分からないが、No.128(ホントは138?)の完全対称プリの記事では負荷が100KΩ、10KΩ、1KΩでの歪率が示されている。負荷とVGA用VRが同じ大きさの10KΩ負荷では100KΩ負荷より少し歪が大きいが、1KΩでは明らかに大きくなっている。

(それでも1V出力で0.1%以下だから音さえ良ければ歪率は関係ないと居直れなくもないが....)

で、私の場合、スピーカーの能率も高くはなく、チャンデバの入力インピーダンスは1KΩだ。(パッシブで2段シリーズにする為、1KΩと10KΩにしている。)あまり良い状態で動作してはいないだろう。

私のプリアンプは電子ボリュームICのWM8816を使ったもので、実質的には反転型VGAと同じである。(抵抗とVRの銘柄が違うだけと考えていい。)OPアンプには完全対称ディスクリートOPアンプを使っている。(2SK246-2SJ103-2SK117)これより明らかに10倍以上開利得が大きいものとして、DAC用に作ったMOS-FET出力のものに変えてみた。が、出力オフセットのドリフトが大きすぎてVGAとしては使えなかった。

ではどうするか。2SK170-2SJ74-2SK117で作ってみよう。Idにもよるが2SK170/2SJ74は2SK246/2SJ103の8倍くらい|Yfs|が大きいので2つとも交換すれば60倍くらいの利得が稼げ、1KΩ負荷で開利得と負帰還量が(10KΩ負荷時より)小さくなる分を補っておつりがくるはずだ。

さぁ、本当に上手くいくだろうか。

(間違ってたら誰か教えて下さい。)

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2008年3月30日 (日)

CS8416+PCM1794(9)

Dac3

抵抗I/V&DSCをスケルトン抵抗で作り直した。定数はI/V抵抗=10Ω、入力抵抗=470Ω、帰還抵抗=8.2KΩである。

I/V抵抗とパラになるコンデンサは最近お気に入りのニッセイMTFFをDAC(の変換基板)に直付け、帰還抵抗とパラになるコンデンサは(MTFFに小容量のものがないので)ソケットで差し替え可能として、とりあえず安価なニッセイAPSで済ませている。

Fft3_2

完成してから1KHz0dBのFFTを見ると、なんとハムレベルが10dB以上大きくなっている。スケルトン抵抗は大きいからノイズを拾いやすいのか?と思ったが、電源の極性の問題だったようだ。DACにもケーブルにも何にもさわらずコンセントの極性を逆にするだけで予備実験時と同等のハムレベルになった。(左図の上と下は電源極性の違いのみ)

24ビットDAC搭載のサウンドカード(prodigy192VE)は自作機器の測定時に役に立つなぁ。

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2008年3月20日 (木)

CS8416+PCM1794(8)

Mosfet ところで、当初は金田氏のFETプリメインのCDラインアンプ部に準ずる完全対称型ディスクリートOPアンプを使っていたが、ハムや歪みを負帰還で押さえ込もうと開利得が大きいものに作り替えている。某氏のパクリでMOS-FETの2SK2201を終段に用いたタイプで、初段差動&定電流が2SK246BL、2段目差動が2SJ74BL、終段が2SK2201と入手難の石を使っていない。

このアンプに変えることでハムが10dB以上小さくなっている。

そのハムだが、ハムを減らそうと途中から3端子レギュレータで±18Vにして実験していたが、レギュレータを引っこ抜いて短絡して非安定±25Vにしてもハムのレベルは変わらない。ならレギュレータは無しでいこう。高電圧で動作させるメリットがあるだろう。

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CS8416+PCM1794(7)

Photo

PCM1794に供給する5Vは3端子レギュレータでは役不足か。金田式超高速プッシュプルレギュレータを奢ることにした。

Reg

金田式レギュレータの部品で問題なのは制御Tr。2SA653/2SC1161も代替品も簡単には入手できないし、できても高価だ。ここはモールドTrで妥協することにする。

2SA653/2SC1161の代わりになるTrはドライバ用Trの中から音質に定評のあるものを選ぶべきだろう。スペック的に負けなくて実際に高評価も得ているのはやはり2SA1006/2SC2336か。扱う電流が小さければ2SA1358/2SC3421も良さそう。今回は2SA1358でいく。

今回は交換や使い回しが効くように6PのICソケットに挿して使う形状とした。実際に配線するピンは3本だけで、その3ピンは3端子レギュレータと同じ並び順にしておく。(入力、GND、出力の順)

回路はMJ2008/4月号のもので、パラになっている5.6Ω2本は2.7Ω1本に置き換え、電圧調整用2KΩは半固定VR10KΩに置き換えている。差動用の2SC1583は2SC1775Aで代替できて熱結合も不要ということなので迷わず2SC1775Aを使う。そのほうが部品配置が自由だから。

このレギュレータをDAI&DAC基板にのせる場所を捻出するため、パワーオンリセットに使っている74HC14を外して金田氏の記事通りのICを使わないリセットに変更した。

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2008年3月18日 (火)

CS8416+PCM1794(6)

Fft2

I/V抵抗を小さくしてもなかなか歪みが小さくならない。出力電圧を大きくとりすぎているせいと決めつけていたが実はそうではなく、I/V抵抗にパラったコンデンサがノイズを拾っているせいだった。

しかしI/V抵抗とパラのコンデンサで1次LPFを構成しているので、コンデンサを省略するとDSCの1次LPFのみになってしまう。そこでコンデンサはI/V抵抗と同じ位置に付けるのではなくPCM1794用SSOP-DIP変換基板のピン(電流出力とグランド)に直付けすることにした。これで少しはノイズを拾いにくくなるのではないだろうか。

まぐれ当たりかノイズが激減し、1KHz0dBのTHDはノルマの0.01%を下回って0.006%、ハムもマイナス96dB以下になった。優秀とは言わないが、これで実用性能は確保できた。音さえ良ければ許せる数値だ。

実験中のI/V抵抗は10Ωと33Ωがパラで7.6Ω、DSCは入力抵抗が470Ωで帰還抵抗が10KΩ、約2Vrms出力となっている。もうこの定数で良いかな。

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2008年3月12日 (水)

CS8416+PCM1794(5)

Fft

音質よりもまずは最低限の性能が出る定数決めが先決。

最初に39ΩでI/V変換してから2Vrmsに仕上げる定数で組むと、1KHz0dBでのTHDが0.5%もある。実験に使った自作ディスクリートOPアンプが悪いかと5534に差し替えても変わらないのでアンプのせいじゃない。電流出力端子から大電圧を取り出しすぎてソフトクリップ気味になって歪んでいるのだろう。

I/V抵抗に手持ちの抵抗をパラって抵抗値を下げ、DSCの帰還抵抗に直列に手持ちの抵抗を入れて利得を増やしてみる。8ΩでI/V変換して1.7Vrmsに仕上げる定数にすると、THDは0.06%になった。決して優秀な数値ではないが、音が良ければ0.1%以下なら何とか許せる。一応合格ライン。

さらにI/V抵抗を小さくするかは思案中。

ハムが-80dBくらいあるのは実に微妙。まず聴こえることはないのだが、96dB以下にしたいという思いはある。OPアンプ用電源にもレギュレータを入れるべきだろうか。

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2008年3月10日 (月)

CS8416+PCM1794(4)

Dvc00083_2

DSCの実験中。

とりあえず一番安価な抵抗やコンデンサでDSCを構成、手持ちの完全対称型ディスクリートOPアンプや普通のOPアンプを挿して実験する。

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2008年3月 4日 (火)

CS8416+PCM1794(3)

Dvc00115

むき出しのDAC基板を眺めてニタニタしてても仕方がないのでケースに入れることにした。

少し前までWM8816と金田式No.189Ptype風OPアンプによる電子ボリュームが入っていたケースを流用する。ちょうど良い具合にロジック用とOPアンプ用に独立したトランスが付いてるのでロジック用トランスでDAI&DACを動作させよう。

OPアンプ用トランスは24V0.3Aと貧弱だが、とりあえずこれで妥協する。6.4V-24Vのタップから17.6V取り出して半波整流して±25Vの電圧を得る。トランスが貧弱な場合はコンデンサを大きくしてトランスの音から逃げると良いとRオーディオのK下氏が言ってたのを思い出して10000uF奢る。OPアンプ2個の電源には十分だろう。

DAC基板の4角に白いスペーサが付いているのは上にDSC基板を載せるため。この小さなケースで完結させる。

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2008年2月25日 (月)

CS8416+PCM1794(2)

Dac2 ういろうさんのリクエストに応えて少し大きめの写真を。

見ればわかるように単にICを基板上に並べてつないだだけ。

金田式をまねるなら上辺中央の5Vレギュレータは超高速PPレギュレータに交換することになるだろう。ケミコンの銘柄も違うと思うが、それはまぁ良いことにしよう。

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