【自作】 “OP1Tr” – 超シンプル & 高音質な ポータブルヘッドホンアンプ

たけやぶ式HPアンプ

こんにちはたけやぶです。

【自作】 超シンプル & 高音質な ポータブルヘッドホンアンプ

みなさんも是非作ってみて下さい。簡単なのにかなりいい音で、きっと驚かれますよ!

(略称:OP1Tr – オペイチトラ – オペアンプとトランジスタ1個)

Hello. I’m TAKEYABU(たけやぶ).
I designed the Simple Headphone AMP.
“OPAMP & 1 transistor buffer Headphone AMP (OP1Tr)”
It needs only 2 AA batteries!
TRY THIS!

 

【販売情報】

ヤフオクで完成品を出品しています!

他にも色々出品していますので、是非ご覧下さい〜 こちらから。

 

【特徴】
  • 単3電池2本で動作
  • 入力も出力もDC結合
  • トランジスタのバッファにより、Chu-moyなどよりもキレのある音
  • 部品点数が少なく、製作が簡単
【使用した部品】
  • Analog Devices AD8656 – 低電圧オペアンプ
    • 秋月で変換基板と共に購入できます。
    • 動作確認済みオペアンプ: OPA2353,LMP7716,LME49721,BA4510
  • Fairchild SS8050D – NPN型トランジスタ
    • 妙楽堂にて購入
    • 色々トランジスタを聴き比べましたが、やはりこいつは格別です。
    • 2SC1815などの他のトランジスタも使用できます。これでも結構いい音です。
  • Panasonic NHG 1uF – 電解コンデンサ
    • これはMouserなどで。私はジャンクショップで袋入りでゲットしました。
    • 容量は330uFなど多少大きくなっても問題ありません。
    • 1000uFくらいまで大きくなると高域にキレがなくなる印象です(後述)
    • お好みで他のコンデンサで置き換えてもいいです。OS-CONとかチップタンタルとか。
  • CRD 15mA – 定電流ダイオード(並列で2個)
    • 秋月で購入
  • LINKMAN RD925G 10kΩ – ボリューム
    • マルツで購入。Bispaでも同等品が売っています。
    • 複数個買って、テスターで左右の抵抗値の差が小さい物を選別することをおすすめします。
  • 1uH コイル – 発振防止用(出力部)
    • 秋月で購入。他のコイルでも問題ないかと思います。空芯コイルなら更に良い?
  • ECHU 100pF – 発振防止用(入力部)
    • Bispaで購入。PPフィルムコンやスチロールコンデンサなどでもいいです。
  • スイッチ・電池ケースなど
    • スイッチは2回路入りの物を使って下さい。
【回路のアイデア】

オペアンプを使用したヘッドホンアンプとして有名なのは、

  • Chu-moy – オペアンプ単発
  • A47 – オペアンプを2個使って出力を強化
  • オペアンプ+ダイヤモンドバッファ

この3つくらいだと思います。

しかし、オペアンプだけのものは概して音にメリハリが無く、ダイヤモンドバッファのものは製作が結構手間です。そこでなんとか音がバシッと決まりながらもお手軽なヘッドホンアンプが無いものかと考えておりました。

トランジスタ1石の単なるエミッタフォロワの音が気に入っていましたが、出力に必ずカップリングコンを挟まないといけないことが悩みでした。エミッタフォロワはVbe(ベース-エミッタ間電圧)が常に0.7V程度生じるために、入出力のグラウンドが揃わないことが課題でした。そこでふと「定本 トランジスタ回路の設計」を読んでいた時に、オペアンプのループ内に1石エミッタフォロワを組み込むことでVbeを相殺している回路を発見しました。

「オペアンプのループ内にトランジスタを入れればいいんじゃね?」

とヒントを得て、今回の回路に至ったわけです。

 

【仕組み】

 

たけやぶ式HPアンプ

 

  • 回路図の通り、基本的にはオペアンプとトランジスタ1石で構成されています。オペアンプの強力な帰還により、トランジスタのVbe=0.7Vを打ち消して、入出力DC結合を実現しています。
  • 15mAのCRDが2個並列にエミッタフォロワの負荷になっていますが、だからといって30mA流れるわけではありません。せいぜい10mAです。これは、定電流ダイオードが正常に動き出すよりも低い電圧で使用しているためです。このような低電圧では定電流ダイオードは両端に掛かる電圧に比例して電流が流れる、すなわちほぼ抵抗と同様の動作をします。それでも抵抗を使わずにわざわざCRDにしたのは、こちらの方が低域に締まりが出て、高域も伸びて音が良かったからです。CRD2個は100Ωの抵抗でも代用できますが、音質的には劣ります。(未検証メモ・・・電源電圧を昇圧したり、より高電圧にする場合はCRDは片チャンネルあたり一つで充分だと思います。一つでもきっちり15mA流してくれるはずですので。)
  • 入力のECHU 100pFは、超高域での発振を防止しています。パッと聞いた感じつけた場合とつけない場合で差はありませんが、特に広帯域の入力(ハイレゾとか、電源ノイズとか)が入ってきた時にはつけない場合は音がこもります。重要なパーツです。最近だと、プレーヤーから発生するレギュレータのノイズ(800kHz付近)が悪さをするので、必ず入れるようにしましょう。
  • 出力の1uHは可聴域内での発振を防止しています。これが無いとすぐ発振してしまい聴けたものではありません。(CRDを抵抗に置き換えた場合には無くてもある程度鳴ります。)
  • デカップリングにPanasonic NHG の1uFという小容量が付いていることに不安を覚えられる方がいると思いますが、低域は充分鳴りますし、むしろ下手に1000uFを付けるよりも高域の伸びが良くなります。大容量のコンデンサはL成分を多分に含むため、高域での特性が良くありません(と人から聞いた笑)。騙されたと思って小容量にチャレンジしてみて下さい。
【スペシャルサンクス】

部品選定や発振防止、そして単3電池2本でヘッドホンアンプを鳴らすというアイデアは、全てnabeさんから頂いたものです。nabeさんの工夫なしに今回のアンプは完成しませんでした。本当にありがとうございます!

ウェブサイト: nabeの雑記帳

nabeさんからこのアンプに頂いたコメントをこちらに掲載します。

【製作編】

ヘッドホンアンプ自作初心者にも易しい、詳しい配線図をいつか用意したいと考えていますが、余力が出来た時に改めて追記します。
今回は写真だけでご勘弁願います(笑
みんな大好きALTOIDS(アルトイズ)のミント缶に収めました。

外観

外観

蓋を開けたところ

蓋を開けたところ

製作風景

製作風景

 

【製作報告】

sugach2さんによる作例・・・むっちゃ綺麗なケースと配線。

https://www.instagram.com/p/BUoQBxUgNDL/

 

ぜひぜひみなさんも作ってみて、その手間と費用に対するコストパフォーマンスを味わって下さい。

コメントいただけると嬉しいです!

25 thoughts on “【自作】 “OP1Tr” – 超シンプル & 高音質な ポータブルヘッドホンアンプ

  1. ペコ

    はじめまして
    こちらの回路図だと電源部に1µF使ってますけど
    オークションのだとOS-conの820µFになってますけど
    これは何故ですか?

    1. takapo3526 Post author

      ペコさん
      はじめまして。ご質問ありがとうございます。
      私個人としてはPanasonic NHG 1uFを使った時のほうが音が好みでしたので、回路図にはそちらを反映したのですが、以前アンプを落札された方にOS-CON 820uFをおまけで差し上げたところ、OS-CONの方が音痩せがせず好みでした、とのご感想をいただきました。そこで、OS-CONの方が一般受けするのだろうと思い、ヤフオクでは標準でOS-CONを付けるようにし、(OS-CONの方がオーディオ界隈で有名ですしね汗)、コメントを書いていただいた方にはおまけでNHG 1uFをお付けするという方針に変更いたしました。
      OS-CONは大容量でも高域まで音が曇らず伸びやすいのだと思います。OS-CONの2.5V品で10uF以下の小容量品があればぜひ試してみたいところですね。

      1. ペコ

        早速の御返信ありがとうございます。
        なるほどーそうでしたか、、、
        後日御社の回路図を参考に自作してみようと思っています。
        ありがとうございました。

        1. takapo3526 Post author

          ペコさん
          こちらこそご興味を持って頂いて嬉しいです!(実は会社ではありませんのでお気軽に笑)
          オペアンプだけは低電圧対応品が必要ですが、その他の部品はほとんど代用が利きます(トランジスタ・コンデンサ・定電圧ダイオード→100Ω抵抗)ので、お好みで組み合わせてお楽しみ下さい。

          1. ペコ

            たけやぶさん
            こんばんは、お忙しい中ご連絡頂き感謝です。
            会社じゃなかたんですね^^間違えちゃいました
            早速先生の回路を元に作ってみました。
            動作はしたのですがニッカド電池2本だとボリューム上げたときに
            音が出なくなったので4本にしたら正常に動作するようになりました。
            オペアンプはAD8656を使用です。
            聴いた最初の印象は、んん~低音が強いかな?
            1っ週間くらいエージングするとまた変わってくると思いますので
            後日またレポートさせて頂きたいと思います。
            素晴らしい発明をご提供頂き感謝です。ありがとうございました。

          2. ペコ

            何度もすみません
            今オペアンプをNJM4582VA3と言う物に変えて
            鳴らしてみたらメチャメチャ良い感じで鳴るようになりました。
            しばらくこの組み合わせで使ってみようと思います。

            ペコ

          3. takapo3526 Post author

            ペコさん
            早速の製作レポートありがとうございます!

            「音が出なくなった」とあるのですが、音が歪んだのでしょうか?それとも無音でしょうか。
            歪むのであれば(歪むくらいの音量で聴かれるのであれば)製作されたように電源電圧を上げるのは正解ですね。
            その場合はCRDを片チャンネル当たり2個ではなく1個でも良いかも知れません(未検証)。元の回路はCRDが正常に動き始める電圧よりも低い電圧で動かしているため、15mAx2=30mAよりもずっと低い電流が流れていますが、電圧を上げてしまうとCRDが正常に(?)動き始めてしまうため、想定以上の電流が流れることになります。何か調子悪いようでしたらCRDを減らして下さい。

            音が無音になるようでしたら、ニッカド電池に関係なく配線が間違っている可能性があります。今一度トランジスタの極性(SS8050なら印字面から見てEBC、2SC1815などの日本製トランジスタならECBです)などを確認して下さい。電源を入れた状態でヘッドホンを抜き差しした際に「ブツッブツッ」と音がするようであれば配線が間違っています。(DC成分が漏れている)

            ひとまずは鳴っているようなので大丈夫なのかも知れませんが・・・

            話は変わりますが、NJM4582というオペアンプは初めて知りました。秋月で120円と安いですね笑 電源電圧が±2Vからなので回路図通りだと電源電圧足りませんが、ペコさんのように電池を増やしたりなどして試してみたいですね。こちらこそ情報ありがとうございます。

  2. ペコ

    たけやぶさん
    こんばんは、御返信誠にありがとうございます。アドバイス感謝であります。
    不具合の原因判明しました。
    PCM2902EというICを使ってDACを自作しそれを使ってPC経由で
    音楽を再生したいたのですがDACの出力に必需のカップリングコンデンサーを
    なんと!付け忘れてました。何故か手元にミューズのバイポーラコン10µfがあったので
    取り付けてみたら±1.5Vでも全く問題なく動作しました。
    大変お騒がせしてすみませんでした。超お恥ずかしい、、ぺこり
    あとTwitterフォロバありがとうございます。ぺこぺこり、、

    1. takapo3526 Post author

      ペコさん
      原因が判明して安心しました笑
      ヘッドホンがDCで焼き切れなくて良かったですね・・・ヒヤヒヤされたでしょう(汗
      ペコさんはDACを作成したり、部品箱から緑MUSEが出てくる様子を伺うと、相当な自作マニアのように見受けられますね笑
      そんなベテランの方にも楽しんでいただけたようで何よりです!
      また何かありましたらどうぞよろしくお願いします。

      1. ペコ

        たけやぶさん
        こんばんは、どもども
        いえいえ~、今年初めて自作を始めたばかりの超初心者です^^
        分からない事だらけですので今後ともどうぞよろしくお願い致します。

        ぺこり、ペコ

  3. あかさ

    こんにちは。
    先日アンプを落札させていただいた者です。

    おまけをいただけるとのことでしたので、
    喜んでレビューを書かせていただきたいと
    思います(*^^*)

    初めの感想は、低音が強くなり、音に
    重厚感がでたという感じです。
    聞いていて楽しいです。

    このあとipod でも聞いてみますので、
    その時またレビューします。

  4. あかさ

    こんばんは。
    ipodで聞いて見ましたので
    レビューさせていただきます。

    低音が強くなって、高音が伸びている?感じです。素人なものであまり正確なことは言えませんが,,,

    もうしばらく聞き込んでみます。

    1. takapo3526 Post author

      あかさ さん
      こんばんは。アンプをご落札いただきありがとうございました。
      レビューもありがとうございます!高域と低域に効いているとのことですが、きっとヘッドホンアンプによってヘッドホンの本来の力が発揮されたということですね。
      続報お待ちしております。

      より解像度の高い音で聴くためには、iPod側のボリュームを最大にして、アンプ側で音量を絞ってみて下さい。こうすることで、プレーヤー内のディジタルボリュームによる劣化を抑え、より細かい音が聞こえるようになるかと思います。

  5. あかさ

    Ipod のアンプを通さないように
    Dock から出力しているのですが、
    そうすると音量が変えられないのです。

    解像度は確かにもう少し欲しいところです。

    それでも、前よりは段違いなんですけれどね。

    1. takapo3526 Post author

      あかさ さん
      DockからのLine outでしたか笑 そしたら、今ベストな状態なわけですね。
      私も昔iPodのDock出力にボリュームをつけたりして遊んでいました。

      iPodはDACとLine Outの間に「何か」を噛ませて出力しているようで、Line OutですらストレートにDACの音が出てきた印象はありません。(Walkmanもこの傾向)
      私の使っていた第4世代iPodの場合、開腹してDockとDACを電線でバイパスすることでストレートにDACの音を持ってくる改造が流行っていました。
      DAC自体の音はとても良いようです。

      さらなる向上のためにはiPodの改造か他のプレーヤーを買うかですかね・・・Fiio X1,X3あたりが割とコスパもいいですよ笑

  6. あかさ

    なるほど、参考になります(笑)

    ところで、たけやぶさんはキットの
    代行製作などされていらっしゃるのでしょうか?

    1. takapo3526 Post author

      あかさ さん
      キットの代行製作ですか?今までやったことは無いですね・・・
      どのような物なのかにも依りますが、ハンダ付けと組み立て程度でしたら出来ますよ。
      もしも何か気になることなどあれば、直接こちらにメールをいただければと思います。
      takapo3526あっとまーくsinc-func-audio.echo.jp
      (あっとまーく、を@に変えてお送り下さい)

      それと、既にオマケも発送させていただきましたので、詳しくはヤフオクをご覧ください。

  7. あかさ

    メールさせていただきました。

    もしかしたら迷惑メールフォルダに
    入っているかもしれないです(^_^;)

    1. takapo3526 Post author

      sugach2さん

      コメントありがとうございます。記念すべき製作報告第1号ですね!
      とっても綺麗に作って頂いた上に、音も満足していただけたようで大変嬉しい限りです。
      電源周りを工夫されているとお見受けしました。

      やはり出力段がトランジスタ1個のA級動作なのが効いているのかも知れませんね。

      ぜひ製作例として紹介させて下さい!
      次回作も頑張ります笑

  8. エス

    はじめまして。
    記事の内容、興味深く拝読させていただきました。
    そこで、疑問が発生したのでお聞きしたいと思います。(あまり意味のない質問だとは存じておりますが・・・)

    バッファに使用しているトランジスタはNPNとなっていますが、例えばこのトランジスタをPNPに変更する場合、回路はどのように修正させるのでしょうか?
    まだまだ初心者とも名乗れませんが、私自身電子回路の勉強を始めたところでして、たまたま手元にPNP型のトランジスタがあったために、ふと疑問に思ってしまいました。
    (ただいま、ちょうどトランジスタについて解読中です・・・)

    もしよろしければ、ヒントのようなものでも結構ですのでご教授よろしくお願いします。

    1. takapo3526 Post author

      エスさん
      こんにちは。PNP版はやはり需要がありましたか笑 百聞は一見にしかずなので、近いうちにPNP版の回路図を上げます。

  9. Pingback: 【自作】"TriTra" ' トランジスタ3石だけの高音質ヘッドホンアンプ | sinc-func audio

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