What NonSense: 12月 2019

2021/01/28現在　構想を以下へ変更
　　https://iwharpar.blogspot.com/2021/01/balanced-headphone-amp-modify.html

構想　バランスド　ヘッドフォン　アンプ　　　　　　　　　
構想ばかりで、全く進んでいません。
真空管アンプ５号機も未稼働状態で、お恥ずかしい限り。

最近手を動かしているのが、バランスドヘッドフォンアンプ
イヤフォンのリケーブルや
４連ボリュームはこのために作成していたもの。

■回路案としては　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
秋月の非反転型オペアンプのHPAボード100円を2枚使用して作ろうというもの。
オリジナルの部分を生かして、そのまま利用する。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-12310/
http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-KIT45-HPA.pdf

バランスドにするには、増幅系をL/Rそれぞれ±の2レーンにする。
ただのOPampもつまらないので、トランス出力型とした。
電源は±15V電源。
トランスは、手持ちでは出力インピーダンス
150Ωものがあるので当面はそれを使用する。
出力が大きくなってしまうが可能なら、
30Ω~70Ω程度のものが欲しい。

回路の案は以下の通り。（OPAMPはJ-FET入力で安価なNJM072使用を計画）

以下のNC版は良くない可能性がある。出力側が平衡出力でないので負のFBは適切でない様な気がする。まずは、NC版で行こうと思う。失敗したらA改訂に移行する。

ぺるけさんの平衡プリアンプでは、NC版と似た設定になっているが………。

A改訂：OPAMPの出力を直接NFBに返すように変更する。(2020/12/12)

FET式・・・平衡型差動プリアンプ　Version2

　　　　　http://www.op316.com/tubes/balanced/balprefet-v2.htm

平衡型差動FET＋トランス式ライン・バッファ

　　　　　http://www.op316.com/tubes/balanced/line-buffer.htm

OPアンプ＋トランスで作るマイク・プリアンプ（こちらはOPアンプの出力を返している）

　　　　　http://www.op316.com/tubes/balanced/opa-mic-pre.htm

B改訂：「2次側が浮いているので電位が決まらないことが問題である。」とやっと気付いた。2次側のHot/Coldの両方で10k〜47kの抵抗を介して接地する必要がある様だ。具体的には、ぺるけさんのライン・バッファの図のRxという抵抗が相当する。(2021/2/19)

勝手にOPAMPの出力側にある安定用の抵抗を抜かしていたようだ。47～100Ω程度が必要。図は未反映。(2021/08/24)

HPA案NC
出力側に抵抗必要(2021/08/24)

HPA案FB改訂(A改訂案_2020/12/12)
出力側に抵抗必要(2021/08/24)

(B改訂案_2021/2/19)
出力側に抵抗必要(2021/08/24)

■入出力は　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
平衡インプットで、ステレオ3.5mmプラグ(2本）
平衡アウトプットは、2.5mm4極プラグを考えている。

■性能は　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
アンプのゲインは2.5倍(2倍(A改訂案))

入力が1Vとして、2.5V程度。(2V程度(A改訂案))
AKIDAC(トランス式USB　DACの1号機)が入力なので、入力は1V程度。
出力インピーダンスが150Ωで、Hot/Coldともに出力は±2.5Vで
5V*5V/150Ω＝165ｍW
（バランスド　タイプなので、出力はシングルエンドの4倍になるらしい。SEなら2.5V*2.5V/150Ω＝41.25mW）

トランスが飽和している。10dBm=10ｍWが最大なので、±0.6Vが最大？

1.2V*1.2V/150Ω＝9.6mW

■回路の多少不安な点は、　　　　　　　　　　　　　　　　　
①インピーダンスのアンマッチ
イヤフォンとトランス2次側のインピーダンスがマッチングしていない。
トランス側／イヤフォン側のどちらのインピーダンスに合うことになるのだろうか？
出力の計算をする時は、トランスで0.5倍になっているが、実際はどうなるのか？
負荷側(イヤフォン側)に合わせるのだろうと思う。
そういえば、トランスの出力側に暫定で付けた150Ωの抵抗も役目が分かっていないが、きっと無負荷を避けるために必要なのだと思うと、イヤフォンより1オーダー高い抵抗(470Ω~620Ω)に付け替えようと思う。
②フィードバックの仕方
トランスの2次側からOPampにオーバーオールにFBを掛けていること。
OP ampは5倍、トランスは0.5倍(トランスの損失を考えず)のような割振を、うまくオーバーオールのフィードバックゲイン2.5倍で考えてくれてるのかなぁ？
③トランスの飽和
　上で書いた通り±0.6Vが最大になるが,..........。

OPアンプの出力は大丈夫？
トランスの低域は飽和してるだろう
④OPampの定格出力
OPampの定格出力を超えてないか？
(入力が1Vの時5V出力できるか？、入力が2Vの時10V出力できるか？）
NJM072のカタログだと、±15V電源の時、最大出力電圧は
-10V~+11V(@600Ω負荷)
のように読める。（ぎりぎりで出力できる）

新日本無線のHPから借用(NJM072B)

■発展型として、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
仮に出力インピーダンスが30Ωのトランスを考えると、上より√5倍の電流となるので、400mW程度の出力になる。いや、ちょっと待てよ。トランスの容量を遥かに超えている。OPアンプの出力電圧や電流値も超越している。
実に怪しい。
怪しいHPAになるのが楽しみでもある。

以下出力に関する補足をする。

■スピーカーの能率について　以下のHPから引用。　　　　　　

　https://bought-boat.com/magazine/articles/1154#part-8f5c2bbcb9e5cac0

スピーカーの能率を測定するには、1W（ワット）の電力を持つ信号を加える事に決まっています。

この場合の電力は、他の家電製品などの消費電力と同じものです。

スピーカーに1Wを加えるための電圧は、公称インピーダンス（電気の流れにくさを示す数字）によってほぼ決まっていて、JISの規格によれば以下の様になります。

　　　インピーダンス8Ωの時、2.83V (=1W)

　　　インピーダンス4Ωの時、2V (=1W)

■音と騒音　うるささの目安はこちらのHPが参考になる。　　　

　https://www.hitachi-ies-ds.co.jp/service/env_analysis/investigation/image/noise.jpg

■普段使用しているスピーカーYAMAHA NS-B700BPのスペック　

　　　86 dB/2.83V,1m

　　　 6 Ω

　スピーカーの音圧レベルを標準化

　　　 2.83 Vで 6 Ωということは　出力＝1.33 W ＝1.25 dB

　　 86 dB/2.83V,1m,6Ω

　　　84.75 dB/1W,1m

　0.5mの距離で聞くとして音圧レベルは+になる。

　　　 0.5 m +6.02 dB

　普段は1V程度で聞いていると仮定すると、音圧レベルは

1V で6 Ω 出力＝ 0.167 W ＝ -7.77 dB

　　　 83.0 dB となる。

■イヤフォン　shure215だとすると、スペックは　　　　　　　　

107 dB SPL/mW 20Ω

1Vで聞いたら

　　　 1 V で20Ω 　出力＝50 mW ＝ 17dB

124 dB となる。爆音

0.1Vで聞いたら

0.1 Vで20Ω 出力＝0.5 mW ＝ -3dB

　　　　104 dB となる。

0.05Vで聞いたら

0.05 Vで20Ω 出力＝0.125 mW ＝ -9dB

　　　　98 dB となる。

数値では相当絞って聞いても十分な音圧レベルになるが、

肌感覚では1V=50mWでは爆音という感じではない。

FiiOBTR3の最大出力25mWでも聞いていられるが....

（25mWはバランス出力？　SEなら6.2mW？その程度の出力？）

https://www.fiio.jp/products/btr3/

■ヘッドフォン　Sony　MDR-1Aだとすると、スペックは　　　　　　　　

105 dB /mW 24Ω

1Vで聞いたら
　　　 1 V で 24Ω 　出力＝41.6 mW ＝ 16.2dB
　　　まず、イヤフォン並み。

■ヘッドフォン　Sennhaiser　HD599だとすると、スペックは　　　　　　　　

106 dB SPL/1Vrms　50Ω
1Vrmsで50Ω =1V*1V/50Ω = 20mW =13dBm
＝93 dB/mW　50Ω
　　　　　　密閉型と開放型では12dBも違うんだ。

1Vで聞いたら

　　　 1 V で50 Ω 出力＝20 mW ＝ 13dB

103 dB となる。

0.1Vで聞いたら

0.1 Vで50 Ω 出力＝0.2 mW ＝ -7dB

　　　　83 dB となる。

0.05Vで聞いたら

0.05 Vで50 Ω 出力＝0.05 mW ＝ -13dB

　　　　77 dB となる。

　1.2V／10ｍWの最大出力は非常に小さく見えるが、HPAの出力としては十分に思えてきた。自分HPAが妥当であることの言い訳なので読み流してください。

注2)メーカー製のスペックを参照してみると以下の通り。
KORG DS-DAC-10R
70mW+70mW(32Ω)

Sony PHA-2
165mW+165mW(8Ω、10%歪)
90mW+90mW(32Ω、1%歪)
25mW+25mW(300Ω、10%歪)

ONKYO DAC-HA200
145mW+145mW(32Ω、1kHz、10%、JEITA)
60mW+60mW(300Ω、1kHz、10%、JEITA)
35mW+35mW(600Ω、1kHz、10%、JEITA)

現在のステータス(2020/12)

　組み込もうと確認したら、後付けした２つのボリュームがつまみとともに回転しない不良発生中。修理が必要。接着不良、圧着力不足で軸が連結せずに滑っていると推定。

ALPSの4連ボリュームは最低でも　3千円なんで、こちらのblogを参考に改造した。
このアイデアに感謝です。
　　http://higa284.blog20.fc2.com/blog-entry-133.html

（ ALPSの4連はamazon(三栄電波)で取扱いがある。東京光電のものは１万円以上。
なるほど、秋葉原の三栄電波に実物もある。）

Linkmanの　2連ボリューム3個を　マルツパーツ館で購入して
軸側の鳩目ピン2箇所をドリルで削って分解する。
3つを分解して　4連ボリューム1個を作成
残った部品で　singleのボリューム2個になった。
接着前なんで完成とは言え無いんですが、接着も上手くいくことを祈る。
1個220円のボリューム3個　660円の費用でした。

4連ボリュームの組立て状態

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