2015/08/10

低歪MOS FETヘッドホンアンプの製作(4) ほぼ完成

MOSFET(ソースフォロアバッファ)ヘッドホンアンプ、ようやく完成しました。

さて完成!の話の前にまだ工作の続きがありました。




ケース内部に収める基板が2個あります。電源部とアンプ部です。

普通なら1枚の基板に全部載せてしまうのがいいんですが、テツの場合、将来絶対ありうる変更対策のため分けておきます。そのほうが部分対応になり変更が楽ですから。

電源部は5mmメタルスペーサーで上げてますが、アンプ部はヒートシンク代わりにもなるケースに直接熱を伝えるため、アルミアングルをヒートスプレッダ兼マウント金具として使ってます。
こちらも4か所止めは想定したのですがTO220を4個半田づけすると結構強度もあるので、2か所でお茶を濁してます。

電源部とアンプ部のマウント

固定用皿ぐり穴

取り付け用ビスは皿小ねじで止めてます。
ケースは3mm厚なので皿もみしてもすっぽ抜けない十分な肉厚があります。皿ねじはネジの頭が出ないのできれいに見え、機械的には締め付け接触面積が他のねじより大きいので気に行ってます。それと、電気的にも効能があり、通常の穴を開けただけのナベ小ねじと違い、絶縁物であるアルマイト層を突き破り
アルミ基材と直接接触するので電気的導通も完全になります。

上中央のほうにある1個だけポツンと離れた穴は、スターグランド用で電源、アンプ、入力、出力を1か所でケースに落とす重要なポイントです。ここも皿ねじで電気的な接触向上を図ってます。


電源部を含めた全回路です。


実験機から本番機にするにあたっていくつかの変更点があります。回路構成はMOSFETソースフォロアの改良版であることは変わりません。

1)ボリュームを50KΩから20KΩに下げました。

高域特性は悪くないのですが高抵抗よりは低い抵抗のほうが音の劣化が少ないとの情報を参考にしました。 しかし、最終的には元に戻しました。

2)基準電圧源パラのC3を100uFから220uFに大きくしました。

このコンデンサの目的はパワーオン時のバイアス電流の増加を緩やかにして、ポップノイズを抑えることにあります。これでポップノイズがそう気にはならなくなりました。

3)MOS FETを2SK1284に

このMOS FETはDC-DCコンバータなどのスイッチング用です。 小型(SC63)、低キャパシタンス(Crss20pF,Ciss500pF)、高gm2.4@2A)で高域特性を伸ばしながら低出力インピーダンスが期待できます。
当初オーディオ用の2SK2013を使ってたのですが、片方が壊れたのでこちらにしました。
これらはパッケージが違うので取り付け法を変える必要があります。
SC63はポリイミドテープでアルミアングルと絶縁した上に銅箔テープの小片をくっつけ半田付けしてます。
2SK2013でもgmが少なめですが、問題なく使えます。

4)ドレインの電流センス抵抗を5.6Ωから10Ωに増加。バイアスを半分に

5.6Ωの時はバイアス電流が110mAほど流れます。この値は高出力電圧でもクリッピング起こさない為に大き目にしていたのですが、長時間の稼働で電源トランスが結構熱を持つのでバイアス電流を一気に半分にまで落としました。65mA。
これで発熱は半分になりました。音は耳が壊れるほどの音が出せるのでこれでいいでしょう。

発熱でバイアス電流が暴走しないか?
そういう心配があるかもしれませんが、バイアス電流は定電流化されているので暴走しません、ですからスイッチング用の高gm MOS FETでも暴走の心配ご無用です。




QuickCheckでは、

ゲイン、ほぼ1倍、出力インピーダンス;10mΩ台?、クロストーク75db程度、残留雑音20μV。周波数特性ー0.1db@100KHz、THD+N最小点 0.005%、 AC消費電力 2W

ヘッドホンアンプとしてはほぼ十分な特性が出てると思います。 
測定数値のすごいオペアンプ・ヘッドホンにも太刀打ちできてるかな。

音は出来立てのほやほやでもあり多くを語りませんが実験機での印象と同じく厚みがあり、高低の伸びがあるといった印象です。

Pending事項は。

3.5mmステレオミニジャック

問題解決! 原因はテツの半田付け不良でした。

絶縁型に交換する前に、今のを接続して見てみましたが、接触不良か、不良品か、プラグの差し込み位置によりどちらか片方しか音が出ない。左右の音が同時に出るポジションを見つけるのが非常に困難でした。国産だから信用してたけど よっく吟味して選ばないとだめですね。

ノイズ、

残留雑音が実験機より多く、波形も電源周波数でどこから来ているか気になってます。20μVなので聞こえないですが。

にほんブログ村 PC家電ブログ オーディオへ
にほんブログ村

0 件のコメント:

コメントを投稿