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HYPERCONCERTO株式会社のチーフエンジニア雑記Blog

hyperconcerto株式会社のチーフエンジニアが日々気づいたことを書いています

またヘッドホンアンプを作ってみました

引っ越したり色々あったので更新がとても遅くなりました。

前回作ったヘッドホンアンプはICをつなぐだけでできるのであまり面白くありません。
個人的には気に入ってなかったりします。
実はあの作例のだいぶ前から電流増幅部分をICではなく、単体の素子で作りこんだアンプを作っていました。

1~2代目は分解されてしまったので写真無し

1代目は4極ヘッドホン用に小規模な回路で試作しました。
色々妥協した設計でしたのであっさり動きましたが、面白くないので大電流動作させようと設計変更しましたがここから泥沼へ…

2代目は大電流でヘッドホンを駆動しようとしましたが、熱暴走する上に動作が不安定なのでやめました。

3代目(一部分解済み)
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熱暴走するならヒートシンクつけたらいいのでは?と安直な考えで生まれたのが3代目です。
写真には写っていませんが、この基板の2倍の大きさがある電源が付いています。
回路構成を極力統一化してトラブルを防ごうとしましたが、手配線特有のばらつきは解消できず片耳側だけ音が歪むという致命的な問題がありました。
増幅回路の安定化手法に関するナレッジについては収穫がありましたので4代目の設計に入りました

4代目
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変なこだわり?は捨ててシンプルに作ろうというわけで、電源はACアダプターにして消費電流も控えめに設計しました。増幅回路の形式によって解消できない暴走が起きるので、いままでと違う増幅回路にしました。
細かい話をすると、ヘッドホンの入力側って見た目は電線なんですが複雑な作用をします。
その影響を断ち切る構造が必要なので大幅な設計変更をしました。
今回はまったく同じ回路を4つ並べて配線間違いのリスクを減らしました。
これも4極ヘッドホン用に作りました。
今もACアダプターをつなぐと動きます。
しかし変なこだわりは捨てられず、特殊な増幅ICを使っているので汎用性がありませんでした。

5代目
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4代目の結果を受けてさらに簡素化して、普通の増幅ICを使えるようにしたのものです。抜群の回路安定性で不安定な高周波増幅ICを使っても動作します。
いい加減動くと思ったので、手配線せずに基板屋さんで製造してもらいました。
(部品実装は自分でやりました)
これは普通の3極ヘッドホン用に作りました。

基板製造!?って驚く方が多いと思いますが、基板製造委託って今はそれほど難しくないんです。
回路CAD使えたら注文は簡単ですし、回路CADもオープンソースの物があります。
私はKiCADを使っています。
製造のほうは海外へ注文すればかなりお安くできます。(納期確認とかデータ不備について英語で対応できればですが…経験談)
少ない枚数(5枚以下)でも作ってくれるので、自作派の方は検討しても良いかもしれません。

5代目を聞き比べ
iPhoneにつなぐことを想定して作っていましたので、iPhone6 Plusで試してみました。直結より音の広がりが良いです。というかiPhoen6 Plusはかなり音が良いと思います。
数万円するDACと同じぐらいだし、ノイズもないので音楽プレーヤーとしても優秀だと思います。
ついでにiPhone7 Plusと6で比べてみました。7からイヤホン端子がなくなりましたので、劣化を気にしていたのですが、やはり劣化してました。音が平らで広がりがかなり弱くなりました…

最後に
自分で作ったアンプだと思い込みでまともに聞こえている可能性があります。不安になったのでまともな特性なのか調べてみました。
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このグラフは各周波数でどの程度の音量(正確には電圧)なのか測定したグラフです。
下が周波数で、20kHzまでが人間が聞き取れる周波数だそうです。
イコライザーアンプなどはこの特性を意図的に変化させるように作られています。
今回のアンプは標準的な特性ですので問題はなさそうです。(多分…)

こんな事してますが、専門分野はWindows Serverなどです。

むき出しの基板だと使いにくいので箱を作らないといけませんが、工作のセンスないんです。
穴あけるだけは簡単ですが・・・