トランジスタ差動ヘッドフォンアンプ v5　製作マニュアル 1頁 2013.3.31 初版【はじめに】このアンプの製作にあたり留意点を記載します。但し、本マニュアルに従い機器を作った場合の機能や性能および信頼性を保証するものではありません。製作する各自の技術的スキルに従うことが第一です。・このアンプは、ミュージックプレーヤーなどの出力を入力し、ヘッドフォン出力することを想定して作ったものです。・携帯性を考慮し単３電池2本の昇圧型、もしくはリチウムイオン電池を用いながら、大型ヘッドホンも駆動できます。・このアンプの基本回路は拙作v3です。これを電圧アップに対応した最適な回路定数に変更しています。電圧が電池電圧の約二倍あるので、高インピーダンスのヘッドホンでも駆動できるかもしれません。【完成イメージ】【回路図】 2頁回路図に関しての補足説明・個に回路図はDC-DCインバータ(IC1)、負電圧コンバータ(IC2)を用いて、単三型電池直列2個の電圧を ±4Vにして使うことを想定して書かれています。・リチウムイオン電池を使う場合にはIC1,IC2,C3が不用になり、部分的なジャンパーが必要になり、電池は並列接続になります。図中Li-ion Battと書かれた部分がそのジャンパーや配線です。配線図だけでは判りにくいので、巻末に写真で説明します。【部品リスト】部品番号部品名用途型番、値個数・基板いずれかを選択専用基板専用基板・トランジスタ Q101,Q201 Q102,Q202 Q103,Q203 Q104,Q204 Q105,Q205 Q106,Q206 ・コンデンサ NPNﾃﾞｭｱﾙTr PNPﾃﾞｭｱﾙTr NPNﾃﾞｭｱﾙTr PNPﾃﾞｭｱﾙTr PNP Tr NPN Tr 差動増幅同上定電流同上終段増幅同上 C1,C2 表面実装コンデンサ電源 C4,C5 ﾁｯﾌﾟｺﾝ 2012 電源 C101,C201 表面実装コンデンサカップリング単品表面実装部品 (Tr,ﾁｯﾌﾟR,ﾁｯﾌﾟCon)取付済 1 BC846DS BCM856DS BC846DS BCM856DS 2SA1428-Y 2SC3668-Y 2 2 2 2 2 2 1000u （EEEFK1A102P,or,EEE0JA102UP) 0.1u 1000u （EEEFK1A102P,or,EEE0JA102UP) ・ﾁｯﾌﾟ抵抗 R001 ﾁｯﾌﾟ抵抗 2012 青LED用 27k R101,R201 ﾁｯﾌﾟ抵抗 2012 入力保護 220k R103,R104 ﾁｯﾌﾟ抵抗 2012 定電流 5.1k R203,R204 R105,R106 R107,R108 差動増幅ﾁｯﾌﾟ抵抗 2012 2.2k R205,R206 負荷 R207,R208 ・入出力、負帰還　金属皮膜抵抗 R102,R202 金属皮膜抵抗1/4W 入力 1k（RO抵抗） R109,R112 終段増幅金属皮膜抵抗1/4W 51（RO抵抗） R209,R212 ｴﾐｯﾀ抵抗 R110,R111 終段増幅金属皮膜抵抗1/4W 10（RO抵抗） R210,R211 負荷抵抗 R113,R213 金属皮膜抵抗1/4W 負帰還抵抗 1.8k（RO抵抗） R114,R214 ・機構部品 ST_JACK1 φ3.5ステレオジャック入出力 AJ-1780 ST_JACK2 SW 2系統スイッチ電源ONOFF LINKMAN,2UD1-T1-A1-M6-R-E VOL 2連ボリューム A50k(A20k),LINKMAN､RD925G ボリュームノブ黒 φ6 LED1 LED 電源ｲﾝｼﾞｹｰﾀ青色φ3 電池ケース単三1本用収納ケースﾀｶﾁ,GHA7-2-9DB(黒）・昇圧部品 ( リチウムイオン電池使用の場合は不用） IC1 DC_DCコンバータ電池用昇圧 MCP1640 2.0V～5.5V可変 IC2 負電圧コンバータ負電圧生成 MAX660_SO8 C3 ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ 3225 同上用 100u, (GRM32EB30J107ME) ・ＤＣアダプタ (オプション） DC_JACK DCφ2.1ジャック外部電源 DCJ0202 1 2 2 2 1 2 4 8 2 4 4 4 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3頁【部品の定数について】・初段差動増幅、定電流に用いているトランジスタは、１つのパッケージ内にｈFEが揃った2つのトランジスタ素子が入った、デュアル・トランジスタです。ピン配列、サイズが合えば別のシリーズでも構いません。参考までに、使用しているトランジスタのhFEや約300程度です。・終段トランジスタ2SA1428/2SC3668は同系統のものをお好みで使用してください。 hFEは±22%程度以内に選別した方が無難です。・R103,R1046,R203,R204は差動回路の定電流値を調整し、且つ終段増幅トランジスタのアイドル電流を決める大事な抵抗です。R105,106,R107,108,R205,206,R207,208の差動増幅負荷抵抗と共にセットになった定数です。よってこの定数を必ずお使いください。・R102,202の220kはボリュームが接触不良になっても回路が安定する抵抗です。少々違っても構いません。 100k～1Mが適当です。・終段負荷抵抗10Ωは少し高めになっています。効率を考えると4.7Ω程度でもOKです。 R109,112,R209,212のエミッタ抵抗は、これも終段アイドル電流を決めるファクターです。電池寿命の観点から 100Ωをお勧めします（アイドル電流は10mA程度）・ボリュームは50kが推奨ですが、入手性の関係で20k程度でもOKです。・負帰還抵抗は1.8kと1.8kで構成しています。これで約2倍の増幅です。増幅率が大きい場合にはR114,214を2.2k程度に上げ、少ない場合には1.5k程度に下げてください。但し、増幅率を上げると歪が増える可能性があります。・電源及びカップリングコンデンサはスペースの関係で表面実装1000uFを用いていますが、基板の取り付け部は通常のピンタイプのコンデンサも使えるようになっています。高さの高い大容量のコンデンサが使えます。低音の伸びが増えます。【組立手順】一般的に背の低い部品から組み立てますが、表面実装コンデンサの端子が狭い部分に位置しているので以下の手順で組み立ててください。部品の定数と配置はこの図を参照願います。 100 100 100 100 終段Trの部品番号面はこちら側です 4頁１．チップ抵抗、チップトランジスタを取り付ける準備として、チップ抵抗はランドの片方、チップトランジスタは6ピン側(右上)のランドにハンダを余盛したところに付けます。２．チップ抵抗、チップトランジスタを余盛をしたランドにハンダ付けします。写真なし下図を参照願います３．チップ抵抗の片側をハンダ付けします４．ﾁｯﾌﾟトランジスタは液体フラックスを塗布し、ハンダコテの先に少量付けたハンダを流すように付けます。写真なし上図を参照願います５．負電圧コンバータを取り付けます（液体フラックス要）６．DC-DCコンバータの下になるﾁｯﾌﾟ部品がしっかりと DC-DCコンバータの下になるﾁｯﾌﾟ部品がしっかりとパターンミスがあったので、1ピンと8ピン間をより線電線ハンダ付けされているかをチェックのこと。に使っている銅ワイヤ等でジャンパしておきますこの間をジャンパーしておく 5頁７．表面実装コンデンサをハンダ付けします８．反対側をハンダ付けしますプラス側ランドにハンダ余盛をしておき、上から付けます写真省略＊表面実装ｺﾝﾃﾞﾝｻｻｲｽﾞが小さい場合(10V->6.3V) ９．金属皮膜1/4w抵抗をハンダ付けしますマイナス側に手作業で付けたランドがあるのでそこに付けてください。 10．終段トランジスタを取り付けます。こちら側が刻印面です 12．入出力パーツを取り付けますボリューム軸の前側が少し上がる(1～ 2mm)ようにハンダ付けします。（基板がケースに対して前下がりになる可能性があります） 11．DC-DCインバータを取り付けますピンは3箇所だけ取り付けます。必ずインバータ下ﾁｯﾌﾟ部品のハンダが付いていることを確認 13．LEDを取り付けます。基板前面にLED段差を合わせます 6頁１０．ケースの加工下側上蓋 1.5mm程度残す赤色部は全て切り取る奥側のボスを1.5mmの高さに切り残します (電池ｹｰｽ蓋との干渉を防止します）上蓋は6箇所のボスを取り除きます注意：締付け穴は残すこれは取る前蓋の穴あけ 34 φ3 11 5 φ7 φ5.5 φ5.5 φ5 6 10 13 23 23 １１．電池ケースの取り付け電池ケースは底を抜かないと本体ケースに収納できないので加工が必要です。両端にある穴を使い切れ目を入れます周囲にカッターで筋を入れ、そこを何度もカッターで切り込んで行きます。少しの力で切れます。結線 DCアダプタを使用しないときはこの2端子にジャンパーしますこちら側の赤＋を右＋に黒－を左の－にハンダ付けします。電池2個は直列配線直列配線です直列配線こちら側は赤と黒を結びます 7頁【調整とチェック】この端子間電圧を調整します +端子 -端子１．DC-DCインバータの出力電圧を4.0Vに調整します。 GND A4 B1 B4 B3 A5 A3 A2 100 100 A1 100 100 B2 ジャンパー２．各部の電圧、電流値をチェックします。 1)正電圧：A1-GND間、A2-GND間が約4.0V 約4.0Vであること約4.0V 約-4.0～-3.8Vであること 2)負電圧：B1-GND間、B2-GND間が約-4.0～-3.8V 約-4.0～-3.8V 3)差動増幅負荷抵抗電圧差：A2-A3、B2-B3、A5-A4、B4-B1間が約1.6～1.7V 約1.6～1.7Vであること約1.6～1.7V この値ならば差動増幅の電流値は1.6÷2200=0.7mAとなる。 4)終段Trコレクタ抵抗電圧差：R110,111,R210,211が、100～110mV 100～110mVであること 100～110mV この値ならば終段増幅のアイドル電流は100÷10=10mAとなる。（解説）・このHPAの良いところは、ほとんど調整が無く安定して動作することにあります。これまで私が作ってきたHPAはアイドル電流調整があったので面倒でしたが、このアンプは定電流値が抵抗5.1kでぴったりと安定することと、ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞｺﾝﾃﾞﾝｻ方式にしたことが最大の要因です。・上記の電圧が出ていれば確実に作動するものと思います。カップリングコンデンサが入っているので、出力のDCは発生しません。動作（音）や電圧がおかしい場合の原因はほとんどがハンダ付け不良にあります。これぐらいの電圧では素子が壊れることはほとんどありません。 8頁＊リチウムイオン電池を使う場合の配線改造１．DC-DCインバータは付けずにジャンパーします２．負電圧コンバータは付けず5-6ピン間をジャンパーします電池からの配線は＋－、＋－の組み合わせ順で付けます【参考資料：基板の配線ライン図】何かトラブルがあった場合、各部品がどのラインで接続されているかを示す図です。赤線が表面（部品面）、青線が裏面（ハンダ面）です。