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2015.03.08

USB DAC付ヘッドフォンアンプの話 (Digi Fi No.10 付録) その6

ようやく本題へ(笑)

前回までで電源回路を工夫しなければならないことは分かりました。
そこで、最初に目を付けていたその部分のプリントパターンを追っていくと・・・

20150308a

という感じのメモができあがりました。

一番上の図は、プリントキバンに実装されている部品の接続状態で確認できたものです。L(コイル)があるということはスイッチング電源である可能性が非情に高く、ダイオードと電解コンデンサの接続状態からすると、真ん中の図の昇圧型のスイッチング電源回路であることは確定。
(他にも降圧型、降昇圧型もありますが、これらの部品の接続は異なります)

そうなると、オペアンプの電源はいいとして、信号用の仮想GNDをどうするか、という問題が残ります。この仮想GNDに対して、オペアンプの電源端子の電圧を振り分けるためです。

最初考えたのは、前回まで考えていた必要な電源電圧である5Vを確保すればいいことから、AのUSBの+5Vをそのまま仮想GNDとして使い、0Vを見かけ上-5Vにする方法なのではないかと考えていました。ただ、そうなるとUSBに重畳するノイズ成分が信号用の仮想GNDを直撃するために、聴感上のノイズがひどくなると考えられます。

そこで、Bのようにオーソドックスな方法なのではないか、と思ってさらに部品やプリントパターンを追ってみました。

その結果…。

20150308b
(図をクリックすると、別窓で大きな表示を出します)

多分大きな間違いは無いと思いますが。

昇圧用の素子としては、専用のコントロールICを使っています。
シリーズ電源用のトランジスタは、NPNかPNPか、それともFETなのか分かりませんが、いずれにしろこの部分で降圧しています。

スイッチング電源回路の後ろにシリーズ電源回路を挟んで、電源電圧に重畳するノイズを除去しようと配慮している、ということでしょうか。

ただし、音楽データ無しで外付けアンプにつなぐと、アンプのボリウムを上げていくにしたがって「サー」といったノイズが出てきますので、何らかのノイズ成分が回路に乗っていることは明らかでしょう。(スイッチング電源の動作周波数は測る機器を持っていないので分かりません(汗))

スイッチング電源部の出力電圧は、実測で13.1V。
シリーズ電源部の出力電圧は、実測で12.4V。
信号用仮想GNDの電圧は、USB-GNDに対して、6.2V。
となっていました。
したがって、最初の図のBの構成であることは確認できたと思っています。
信号の仮想GNDに対して、+/-6.2Vがオペアンプに供給される電源電圧ということになります。

あとは、オーソドックスな回路構成といっていいと思います。

ヘッドフォンのためのオペアンプ増幅回路ゲインは、4.7kΩと10kΩで約3.13倍と、事前の計算に近いので間違えてはいようですが、ライン側の増幅率設定抵抗は、3.3kΩと10kΩになっているので約4倍になっているようです。ここの部分はあっしの計算間違いか見落としがあるのかもしれません。

いずれにしろ、解析後の回路図は誠にオーソドックスであり、逆に言えば変に凝った構成にしていないようです。雑誌の付録にする上では、最小限の構成・部品を使って最大の効果を得るのが目的となりますから、当たり前だといえばそれまでですね(笑)

とりあえず、ここで一旦筆を置きます。
何か間違い等ありましたらご指摘願います。


しかしながら、現在不満に思っているところもあります。
それは、音量設定の方法です。
最初の記事にもありますが、音量のアップ/ダウンは、プッシュスイッチで行うようになっていますが、これはパソコン上のボリュームコントロールを直接変更することで実現しています。
何が問題かというと、アプリケーションで丁度良い設定にしておいたとしても、ヘッドフォンで聴くと大きすぎたりすることになるのです。

つまり。ヘッドフォンで聴いた後にスピーカで聴こうとするとスイッチを押して音量を設定し直さなければならない、わけです。

まぁ、付録としてのコストとの兼ね合いがあるわけですから、妥協した部分なのかもしれません。
これが我慢できなくなったら、音量設定用のボリウムを付ける改造をするかもしれませんね(笑)

その時は、またアップします。

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