2017年2月8日水曜日

LME49600ヘッドホンアンプ Ver.2 でけた(と思いたい)

Ver.1は、おそらくはんだ付けが甘いせいで動作が不安定だったので、基板設計をやり直して再びユニバーサル基板で組んでみた。主な変更点は、

  • 2層目(ジャンパ)を部品面で配線する。
  • デカップリング・コンデンサに、あまり特性が良くなさそうなタンタル電解ではなくオーディオ用のアルミ電解を使用。
  • デカップリング・コンデンサに使っていた0.1uFのフィルムコンデンサを小型の積層セラミックコンデンサに変更。(配線の都合上)

回路図

基板図

部品面(LME49600を外した状態)

部品面(LME49600を挿入した状態)

ハンダ面

仮のケースに収納


別記事に記載しますが、Ver.1は糸ハンダにKester44の1mmを使っていて、今回はalmit KR-19RMAAの0.8mmをつかっている。作業性は断然almitの方がよかった。

部品面のジャンパー線はブレッドボードのジャンパー線に使えるタイプの単芯のビニル線(H-PVC 0.65mm)で、あらかじめ幅をあわせて作っておいて、抵抗等背の低い部品をはんだ付けするときに一緒に配線した。

基板へのはんだ付け作業だけで1日4時間程度で2日かかった。(それ以外は寝てるか、酒飲んで荒れてるかだった)

出力波形


自作のPCM5102を使ったファンクションジェネレータの1kHzのサイン波を入力して、無負荷の時と、47Ωの負荷抵抗を入れた場合の出力波形をオシロで見てみた。

増幅、DCキャンセル・サーボ用のOPAMPにはNJM4580を使用した。


入出力端子類はバイパスして測定。

電源電圧:+6.43V -6.45V

無負荷時

ch1:R-Channel ch2:L-Channel

47Ω負荷時

同、拡大

出力電圧の低下はほとんどない。怪しそうなノイズも乗っていない(と思う)。

WaveSpectra+WaveGeneでTHD、THD+Nの測定


WaveGeneで1kHzのサイン波を生成してUSB Audio I/FのTASCAM US-144MKII(96kHz/24bit)のPHONEから出力し、出力が約500mVp-pになるようにPHONEの出力ボリュームを調節。

LoopBack/LME49600HPAの出力をUS-144MKIIのMIC/LINE(入力インピーダンス15kΩ)に入力して、WaveSpectraのRMS表示値が-20dBになるように入力ボリュームを調節して、THD、THD+Nを測定してみた。

LME49600HPAは3倍増幅なので、入力レベルを合わせると、LoopBackがAudio I/FのUS-144MKIIの入力部での増幅、LME49600HPAはNJM4580での増幅+LME49600でのバッファリングの差になる。

入出力波形

ch1:入力 ch2:出力

ch1(入力)が504.0mv(p-p)、ch2(出力)が1.460v(p-p)となっているので約3倍の増幅。

LoopBack(-20dB)

THD   0.00670%
THD+N 0.02085%

LME49600HPA/NJM4580使用(-20dB)

THD   0.00588%
THD+N 0.01831%

LoopBackの場合より、LME49600HPAの方が、THD、THD+Nの値が良くなっている。

LoopBack(-30dB)

US-144MKIIの入出力ボリュームをそのままにしてLME49600HPAを外してLoopBackさせたもの。


THD   0.00312%
THD+N 0.04588%

THDはLME49600HPAを通した場合より良い。NJM4580の歪分かな?増幅前なのでノイズ・フロアはLME49600HPAを通した場合の方が良い。

WaveSpectra+WaveGeneで周波数特性を見てみる。


WaveGeneのユーザー波形で「FLATSWEEP_032768.WAV」を指定し、WaveSpectraのFFT設定でサンプルデータ数32768、窓関数なし(矩形)を指定。

LoopBack

LME49600HPA

周波数特性は差がない。←可聴帯域では劣化なし

Github:
https://github.com/ryood/LME49600_HPA_V2

メモ:


今回もまた出来たばっかりなので、正確な判断は出来ていないと思うが、やはりクラシックよりEDMの方が聴いていて気持ちいい。計測結果を見ると特に変なところもなさそうなので、LME49600をこの回路構成で使うとEDMに向いているのかもしれない。

電源電圧±6V、コンデンサでACカップリングしていなくて、LME49600のスピード(スルーレート)がチートレベルに速く、駆動力も十分なので、USB Audio I/Fのヘッドホン出力よりも低域の締りが良くなっているのが顕著にわかるのかも。

もしくはおっさん耳がさらに劣化してクラシックの高域(空気感)がよくわからなくなっているのか、使っているヘッドホン(SONY MDR-CD900ST)のドライバが経年劣化しているのか。

そのうち、OPAMPを差し替えたり、以前作ったchumoyと比較したりしてもう少し測定してみる予定。