趣味の自作オーディオアンプ：ヘッドフォンアンプ三題

作成：2006年12月31日
最終更新：2009年12月 5日

■ご注意■

注記の通りに部品定数を変更されることを強く推奨

#003　実測特性値公開しました。

2009年11月21日追記。
#003　極限チューニング方法公開しました。

#003　回路図公開しました。

#003のアンプ部電源デカップリング抵抗値に、誤記がありました。当初0.1オームとなっておりましたが、3.9オームが正しいです。

#001、#002　印象その後

2006年11月から12月にかけて設計製作したヘッドフォンアンプをご紹介します。

元はといえばかにこむ掲示板で常連サンが私が過去に作ったプリアンプをヘッドフォンアンプと勘違いし、「回路を紹介して欲しい」と書き込まれたことがきっかけになっています。
音楽というものは身体全体で感じるものだという考えを持っていたこともあり、私は過去に一度も、鑑賞目的でヘッドフォンというものを使ったことがありませんでした。窮屈そうでイヤだったってのもあります。
が、上記の書き込みで、「ヘッドフォンアンプなんてミニパワーアンプでよさそうだから、そんな難しくないだろ」と軽く考え「設計してみよっか？」と安請け合いしてしまったことがコトのはじまりです。さらにご興味あれば、このへんの「かにの泡ぶく」をご覧ください。

今日現在、二台が完成しており、一台が鋭意試聴中です。現在試聴中の一台も基本回路はFix.しておりますので、2007年正月休みを使って一気に完成させる予定です。よって、三台全部のコンテンツが揃うのは、2007年1月上旬予定です。

はじめにご紹介する二台は、初号機（#001）であるゲルマTrを使ったものと、二号機（#002）であるシリコンTrを使ったものです。どちらも単三電池8本で動く電池駆動ですが、アルカリ電池を使えば毎日2時間程度使っても一ヶ月程度は動く設計です。百円均一アルカリ電池を使えば、200円/月　のランニングコスト。もちろん外部に電源回路をつけていただいても構いませんが、一度は電池での音をぜひ、お聴きください。
「月200円なら電池のほうがいいや」って思ってしまうハズです。

もし万一、本リソースを読んで、はじめてヘッドフォンアンプを「作ってみようか」って思われちゃったかたがおられた場合、お勧めしたいのは #002 です。なんと言っても入手容易なパーツばかりで構成されておりますし、部品点数も少なく、オーバーオールのNFBがかかっていないこともあって音もかなりイけてます。ヘッドフォンアンプ入門編として自信を持って一押しします。調整箇所もありませんし、部品の選別も不要な設計になっているハズです。シリコントランジスタはVBEが約0.6VとゲルマTrよりも高く、電圧設計に苦労しました。はじめは設計マージンを安全サイドに振りすぎてしまい、K501等のインピーダンスが100オーム越えるようなヘッドフォンだと若干のパワー不足を感じる仕上がりになってしまいましたが、その後、ドライバ段を試行錯誤して電圧スイングも充分取れるようになり、最終的には #001 と比べても遜色ないパワーを出せるようになりました。

#001 はゲルマニュームトランジスタ（しかもコンプリペア）を入手できる人にはお勧めです。ヘッドフォン専用アンプというものを作ったのは、私の自作歴において実はこれが正真正銘の第一号。私がヘッドフォンに嵌るきっかけにもなってくれたアンプです。
SEPP回路の基礎実験をしているとき、いろんなコンプリペアで音の聴き比べをしていたのですが、そういえば大昔のゲルマニュームトランジスタで同番コンプリって持ってたなぁ・・・と思って、部品箱から発掘した同番コンプリ2SB178/2SD178を鳴らしてみたことがきっかけになっています。『こんな昔のゲルマをSEPPで動かすとどんな音が出るのだ？』ぐらいな感じで全く期待せずに実験してみたのですが音を聴いたら驚きでした。背筋に寒気が走るような音。これはすごいということで、手持ちのゲルマTrでコンプリになりそうなものを片っ端から試聴しまくり、一番私好みの音がした2SB22/2SD30で組んでみたものです。
まさに初のヘッドフォンアンプということもあって、回路も若干ごちゃごちゃしていますがこれはこれで一応自分としては納得の落しどころに落ち着いた回路です。
古ぼけたカンタイプのゲルマTrだって、現代の音楽を増幅したいと思っているに違いありません。私は最終的には2SB22/2SD30で作りましたが、2SB178/2SD178の同番コンプリもパワー溢れるパンチの効いた音を出してくれます。

#003 はかなりヘビーなので簡単にはお勧めできないものなのですが、電源をAC100Vから取るようにした純A級シングルのアンプです。今日現在主に電源部の評価中ですので、出来ましたら改めてご紹介したいと思います（2007年1月上旬予定）。

#001　2SB22/2SD30ゲルマTr　SEPPヘッドフォンアンプ

うまれて初めて完成したヘッドフォンアンプ。しかし、試聴に試聴を重ね、回路変更何度したかわからないぐらい気合い入れて試行錯誤の上に作り上げたまさに私の初作品です。
ちょっと回路的に意味が難しいところもありますが、ほんの出来心で使ったゲルマTrのパワーも新しい発見でありましたし、お気に入りのアンプです。

この#001アンプは、原音再生という路線とはたぶん異なる音作りだと思いますが、今宵、リラックスしたいひとときに、いつもよりちょっとだけ高級なウイスキィ片手にお気に入りの音楽を聴くなんていうシーンには、このアンプ以外には考えられないぐらい私にとって良い音を出してくれる回路です。

ゲルマTrを入手できた大人の貴方に送る、お勧めのアンプです。

オーバーオールのNFB回路があるので、実装にちょっと気を使います。参考資料として、私の実装をご紹介します。このへんを参考にしてください。

単三電池8本駆動。設計電圧は10Vで、8Vまで電圧降下しても実用的な性能が出せるように設計したつもりです。もし、固定電源に改造する場合は、この回路図の定数のままであれば10VがBestですが12Vでも特に支障はありません。

2SK170(GR)のIdss選別がこの回路の命です。ゼロバイアスで動いている・・・ソースにコンデンサ入れたくなかったのでこうしたのですが・・・ので、Idss選別は必須です。が、まぁ、うるさいこと言わなければ多少のマージンオーバーはOKです。

バイアス生成用の10D-1は、10E-1でももちろん可です。確認しておりませんが、順方向電圧降下が0.6V程度の普通のシリコンダイオードであればなんでも可であるハズです。

実は単三電池新品状態ですと、終段のPcに余裕がありません。ゲルマTrがほんのり暖かくなります。とはいえこの定数で問題ないとは思うのですが、念には念をってことで、もし、お使いのヘッドフォンのインピーダンスが32オーム以上の場合は、エミッタ抵抗の10オームを、15オームにしてもらえるとより安心です。

回路の無信号時電流は、片chあたり18mA前後です（ステレオでこの倍）。内訳は、初段2SK30ATMに0.7mA前後、2SK170に4mA、SEPPアイドリングに13mA弱という感じです。

#002　2SB562/2SD468シリコンTr　SEPPヘッドフォンアンプ

#001 は、出来心でゲルマTrに走ってしまいました。とにもかくにもなんせ入手困難（でも努力すれば不可能では無い）なデバイスです。#002 は、#001 で初めてヘッドフォンアンプを作った経験を活かし、かつ、今現在誰でも容易に入手可能なデバイスを使い、さらに、再現性をも重視するという思想で設計したアンプです。
全く無調整で、このまま作れば設計性能が得られるハズ（但しトランジスタのランク、クラス指定は厳守のこと）。

とはいえ、設計思想は筋が通ってます（自分で言うか ^^)）。オーバーオールのNFBは無し。2SK30ATMでいきなり出力に必要な電圧スイングを得て、hfeがある程度確保できるTrペアでSEPPドライブ。ですので、2SB562/2SD468のクラスはCが必須です（普通はCが売っていると思います）。

音はまさにCoolな音って感じです。実に客観的な音を出してきます。#001 と比べてどうかといわれますと、比べようが無い音。餃子としゅうまいどっちが好きか？　あるいは、日本酒とウイスキィどっちか選べと言われてそのどちらもが無理なように、どちらも良い音です。（その後印象が変わってます。2007年 2月 6日の追記をご覧ください。）

タンタルコンデンサは怖いですからね、本当は16Vで平気なはずですが、念のためにできれば35Vをお勧めします。でも、私は手持ちの関係で16Vで作りましたけど。

2SK30ATMのソースに入っている47マイクロファラッドの電解コンデンサは、手持ちの部品の関係でこの値になっておりますが、ここは、220マイクロファラッド以上に換装されるほうが、より良いと思います。この定数のままですと、低インピーダンスのヘッドフォンを繋げた場合、低域の落ちが早めに始まっちゃいます。さらに、ここの500オームは、一般の系列には無い数字なので、510オームで全然OKです。

回路の無信号時電流は、片chあたり10mA前後と、#001 に比べてかなり省エネです（ステレオでこの倍）。内訳は、2SK30ATMに2mA、SEPPアイドリングに8mAという感じです。

このアンプはコストパフォーマンスが素晴らしく良いと思います。全部品をサトー電気で集めた場合、ステレオ分でケースと電池除いて2000円でお釣りがきます。作るのに手間はかかりますが、このコストからは考えられないような音を手に入れることができます。

実装はこのへんをご参考に。

#003　2SC708H/2SD325ダーリントン　シングルA級ヘッドフォンアンプ

■注意■

いろんな意味で危険です。

#003のアンプ部電源デカップリング抵抗値に、誤記がありました。当初0.1オームとなっておりましたが、3.9オームが正しいです。

原点に戻って、最近では滅多にお目にかかれない古典的なシングルA級アンプを作ってみました。
結論から言いますと、まさに『驚きの音』です。素晴らしい・・・いや、素晴らしいというより、無色透明って感じでしょうか。もうこれがあればヘッドフォンアンプ作らないでいいんじゃね？　と思えるほど好みの音です。事実、今、この記事を打っているのは2009年11月12日ですが、#003完成後この3年近くの間ず～～～っと、#003で一度も不満を感じたことはありませんでした。

しかしこれを作るには上でも触れましたとおり、相応の覚悟が必要です。

ここではこれを追試されるという物好きなかたに向け、成功へ一歩でも近づくべく思いつくことを書いてみたいと思います。と言っても単純な回路ですから、電子回路の基礎知識をお持ちであれば製作難易度はそれほど高くありません。

回路の特徴として、『電源電圧を安定化していない』という点が挙げられます。すなわち、アンプ部の電力消費による電圧降下で電源電圧をバランスさせるという恐ろしい仕様です。しかしながら#003は純A級。無音時であっても大量のアイドリング電流が流れております。また、ヘッドフォン駆動程度の電力であれば信号出力時の消費電力も無音時の消費電力もそう大差なく、結果的に非常に良好なバランス状態が維持できるという仕組みです。私はスイッチング電源の音というのが好きでなく、#001、#002を電池駆動に拘ったのはその点にもあるのですが、この#003のプリミティブちから技東京電力依存電源回路はアンプ部純A級であることと相まって大変素性のよい、自然な音を出してくれました。

部品表をこちらにおきました。今回は、細かい定数の部品が多いですので手書き図面からだと判読ミスが生じる可能性があります。こちらの部品表と照らし合わせて、部品の定数を間違わないようにくれぐれもご留意ください。

■製作上の注意点■

電源トランスは必ず菅野電機研究所のSP-2005を使ってください。

#003の電源回路は上述の通り電圧安定化回路を持たないため、電源トランスの二次側内部抵抗を含めた回路全体で電圧のバランスを取っています。同じ20V0.5Aのトランスであっても銘柄が異なると、電圧降下の具合が変わってしまう可能性があります。どうしても別のトランスで作る場合は、最後に説明する各部の電圧チェック値になるように電源部のリップルフィルタのセメント抵抗値を変更する必要があります。

電源部に使う 2.2K/2ワットと、8.2オーム/5ワットは、必ずセメント抵抗を使ってください。

アンプ部に使う 62オーム/5ワットも、必ずセメント抵抗を使ってください。

ワット数の指定も厳守です（指定ワット数より大きいぶんにはOKです）。

2SK30ATMのランクは必ずGRを指定すること。

GR以外だとこの定数では本来の性能が出ません。また、ドレイン電流を調整する気合いがある人は、2SK30ATM-GRのドレイン抵抗を 1.5～3.0Kオームの間で可変させてみて、ドレイン電流が　0.7mA前後　になるように調整してください。だいたい2.2Kで0.7mA前後になるハズですが・・・

アンプ部の出力コンデンサの10マイクロは、タンタルコンデンサ指定です。

くれぐれも極性を間違えないように注意ください。間違えると火達磨になります。また、同330マイクロは、音質にダイレクトに影響します。なるべく高級なものをお勧めします。上を見ればキリがありませんが、そこそこリーズナブルななかでの私のお勧めはエルナーのRFSです（今日現在サトー電気で330マイクロ35ボルト欠品ですので次候補としては470マイクロ50ボルトになってしまいますが、504円/個です）。

出力コンデンサ同様に、音量調節用のVRも音にダイレクトに影響します。

アルプスのRK27の250Kオーム2連VRを使いました

アンプ部の62オームセメント抵抗は、相当アグレッシブな設定値です。

細かい部品定数の試行錯誤調整をしたくない場合は、82オームのほうがお勧めです。

アンプ部の出力Tr（2SD325）には放熱器が必要です。

写真のごとくの小さいやつで大丈夫ですが、必ず付けてください。