ヘッドフォンアンプの電池

私のHPAはコンデンサの誘電吸収影響を嫌ってサーボ電源を用いたコンデンサレスにしてある。

「カウンターウェイトヘッドフォンアンプ５（サーボ電源方式全回路図）」参照
http://blog.goo.ne.jp/gokounosurikire_3/e/8095ec1965ec898a6d3d89fff29ceee8

このため電池の接触状態には極端に敏感である。

最近音がちょっと変な感じだったので細かく調べて見た。

結論としては電池ケース側では無く、電池端子部の酸化皮膜による接触不足が音に影響していた。

砂消しゴムみたいな「ゴム砥石」で端子部を磨いたら接触状態が良くなり元通りの音質になった。

特に充電電池は永く使うことが多いので端子の酸化皮膜の問題が出やすいと思う。

コンデンサレス式でなくても知らない内に電池端子部酸化皮膜が音質を落としていることもあると思う。
たまには電池の端子部を磨いて見ることをお勧めします。

新しいヘッドフォン（ATH-SX1a）

今まで使っていたヘッドフォンがボロボロになってしまったので新しいのを買った。
（修理しても修理してもプラ部品が端から割れてしまうようになってしまった。）

前から目を付けていた私にとっては「ちょっといい」ヘッドフォンを買った。
オーディオテクニカのATH-SX1aというやつである。
インピーダンスが低めでソニーのものより私のカウンターウェイトヘッドフォンアンプにピッタリと思われる。

（ソニーのはインピーダンスが倍なのでヘッドフォンアンプの電源電圧を倍くらいにしないといけなくなる。
またそうするとアンプの「電池駆動」が大変になるしゲインを上げる為にオペアンプを仕込まなければならなくなる。
結局、そうするとどんどん私の好みに合わないヘッドフォンアンプになってしまう。）

さすが業務用らしく味も素っ気も無い「白箱」にプチプチでくるんで入っているだけの包装がスパルタンである。

ちょっとレビューすると

見た目は軽い割にとにかく頑丈そうで長持ちしそうである。（こういうの大好きである。）
あとコードはこれまた丈夫そうな「絹」の袋打ちコードである。（こたつのコードみたいです。）

聞いた感じは

とにかく変な味付けが全く無く原音に忠実。（ある意味変なきらびやかさも賑やかさも無い。音楽ジャンルは何でもOK）
潜水艦のソナー員が使っているのが納得出来るくらい各音の分離がスゴイ。（パート毎にくっきり聞き取れる。）
（Youtubeで海中音を聞くとスンバラシイ。）
音量を多少大きくしても聴き疲れしない。（とってもいい素性だと思う。）
巷の評価だと低音が控え目とのレビューが多いが低音得意のカウンターウェイトヘッドフォンアンプに
つないでいるせいか全くそういう感じはしない。
とにかく「リファレンス」的な性格のヘッドフォンと感じた。
またさすがモニタヘッドフォンである。超低音から超高音まで正弦波をスイープ再生しても変な凸凹は全く感じずどこまでも滑らかである。
遮音性が高いので小さな音もよく聞き取れる。

気に入ったので前のヘッドフォンはお蔵入りとした。

ちょっとだけ気になった事を書くと

コードである。プロ用として十分な耐久性を要求されているせいか極めて丈夫な銅．スズ合金ケーブルを使っている。
たぶん極僅かな音質の「曇り」を許容してその代わりプロ用機器に要求される大きなコードの耐久性を確保しているのだろう。

わたしにはこれで十分だが「音質重視でリケーブル」するとこいつは結構変わるんじゃないかと思ってしまった。
（いつになるか分からないがボロボロになったらリケーブルしてみようかな？）

ヘッドフォン音質調整（低音）

古いヘッドフォンにポート穴を追加していじってみた。

直径1.5mmのドリルで空気抜きの穴を開けると低音が増強される。

4つ穴を開けたが聴き比べて不要な穴をアルミテープで塞いで調整した。
（アルミテープはファイルパンチで丸く切り抜いた。）

私の場合4つだと低音が煩い。結局1個となったが改造前に比べると明らかに「下側が伸びている。」

古くて壊れても惜しくないヘッドフォンがあればいじり倒すのも面白い。

このヘッドフォンは
1.コードを変更（めっきなしLANケーブル）
2.抵抗とコンデンサ追加
　（能率はちょっと下がるが全体のインピーダンスをちょっと上げた上でコンデンサで高音側インピーダンスを下げている。）
3.前面パネル切り取り+メッシュ追加
など　色々いじって遊んでいる。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ8(電池ケースの問題）

先日作ったカウンターウェイトヘッドフォンアンプは毎日使っています。
やっぱり低音がすごくいい。
オーケストラ曲では特に深みが出る。古いクラシックCDが生まれ変わる。

ところが問題発生！

何かわさわさ？？したノイズが出る様になってしまった。
何じゃこりゃ？？
接点スプレー片手に原因を潰していくとなんと電池ケースの接触だった。

電源コンデンサレスなので電池接触状態が非常にシビアに音に出てしまう。
ちゃちな電池ケースじゃダメです。
ガッチリした絶対の接触を誇る電池ケースが必要と判明いたしました。
（keystone製など）

ユニバーサル基板配線

ユニバーサル基板での配線は結構めんどくさい。
特にダイアモンドバッファの様にくんずほぐれつ気味の回路は若干億劫な感じもある。

そこで私の場合ペイントソフトで基板に実体配線図もどきを作ってから配線する。
（実際には基板作成時、都合でレイアウト等をちょっと変更することがある。）

＜裏から配線するときにはペイントソフトで左右反転して表示すると非常にわかり易い。＞

参考に私がカウンターウェイトヘッドフォンアンプを作った時に使った基板実体配線図をアップしておきます。

病院用ヘッドフォン

嫁さんの母がしばらく入院した。（現在では元気に退院した。）

この時にテレビを見るのにイヤホンを使うと耳の穴が痛くなるというので
100円ヘッドフォンをモノラル接続に改造したものを渡した。

＜　すこぶる好評。使い心地がいいそうだ。　＞

考えて見ればモノラルヘッドフォンはほとんど売っていないがラジオ、テレビ等でモノラルの物は多い。

ご参考まで。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ７（消費電流調整方法）

普段絶対に使わない大音量に備えて電源電流を常に流すのももったいないので
消費電流を調整した。

消費電流の調整はサーボ電源の3.3kΩを変更して行う。（予めソケットにしてある。）
大きくすると電流が減る。

電流自体は１Ω抵抗の両端に出てくるのでここにテスターとかオシロスコープをつなぐのである。
テスターでチェックする場合はDCレンジで表示されるmVがそのままmAとなる。

ここをACレンジで測定すると通常はほとんど電圧は出てこない。
しかし大音量で定電流域から逸脱するとここにAC電圧が発生する。

なので通常使用で想定される大音量時にここにAC電圧が発生しないギリギリの電流にすると無駄が少なくなる。
ヘッドフォンの能率や個人の好みで変わるが私の場合3.3ｋΩを5.1kΩにした。（約60mA）

1800mAhの電池新品の場合1回の充電で30時間近く持つはずである？

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ6（コンデンサレスについて）

電源コンデンサの影響を少なくすることがコンデンサレスに繋がるということについて説明不足なのでちょっと説明します。

コンデンサの充放電には「誘電吸収」という変なメモリー効果があって音質に悪い影響がでます。

このためにオーディオマニアはコンデンサの品質にうるさくなります。
「誘電吸収」の少ないコンデンサは大容量の製品を作る事が非常に難しく
トランジスタアンプなどの低電圧、大電流に対応することはほぼ不可能になります。

コンデンサに対する充放電が少なくなればそれだけ影響が小さくなります。

電源コンデンサについては負荷側が高周波波形の凸凹を含め常に一定の電流を必要している場合はほとんど充放電がなくなります。

サーボ電源は高周波部分も含めて負荷電流を一定にしてしまうものです。
このため仮に電源コンデンサが付いていても「充放電」はほぼなくなり誘電吸収影響もなくなります。

この場合「コンデンサの役割がいらない。」事となります。

つまりコンデンサは無くても良い事になります。

サーボ電源についてLTspiceで交流インピーダンス特性をシュミレートしたところ「十分低い」という結果となりました。

こういう経緯もあって誘電吸収対策がそのまま「コンデンサレス」に繋がりました。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ５（サーボ電源方式全回路図）

先の記事で作ったアンプの回路図です。

先に検討した46mA電源を80mA以上の大電流化するうちにえらく簡単になってしまいました。

電源のC1815が「Y」だからかな？「GR」だったらまたちょっと変わるかもしれません。

回路図を見てわかるようにコンデンサは１個も使用していません。

純カウンターウェイト方式に比べヘッドフォンのインピーダンス変化にも追従するのでこちらの方がいいかもしれません。

一般的なアンプでも電力消費を気にしない場合定消費電流サーボ電源方式は電源コンデンサの誘電吸収影響をなくす良い方法だと思います。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ作っちゃいました4（サーボ電源方式）

先日の記事では単電源オペアンプと書きましたが実機は
±3.2VでバーブラウンのOPA2134を動かして電源消費電流をコントロールしました。

ステレオなので両チャンネル用に上下3.2V電源それぞれ86-90mAで固定にしています。
ゲインその他は調整しましたので先日のサーボ電源回路とは定数が異なります。

0.5Ωと1Ωの抵抗はニクロム線の手巻き品を使っています。

＜　電源を含めて完全にコンデンサレスアンプとしました。　＞

（これで憎っくきコンデンサの誘電吸収影響は「ゼロ」となった。メデタシメデタシ。）

音の方は電池の消耗に見合う効果があるか心配だったのですが

＜　一目じゃなくて一聴で好きになってしまいました。　＞

癖のない低音がきれいに響きます。試しに聞いてみた重低音音源の曲もあっけなくスッキリ素直に聞かせます。
大飯喰らいだけど素直できれいな音がします。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ３（サーボ電源）

カウンターウェイト方式のポイントは電源電流の一定化による
電源コンデンサの誘電吸収影響の低減である。

そこで無理やり電源電流を一定化する回路を考えてみた。

１Ωの電流検出抵抗を用い単電源オペアンプでトランジスタを駆動し
負荷回路の消費電流にダミー消費電流を足した値が46mAで一定にしてしまうのである。

これなら前に作ったHPAの改造も簡単である。

アースのややこしい問題も無しで試せる。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ２（ステレオ）

先に記事にしたカウンターウェイトヘッドフォンアンプのステレオ化について検討した。

問題はPCのサウンドカードが絶縁されたバランス出力では無いことである。

考えるに当たってその条件として

１．信号系にコンデンサは絶対に入れたくない。サウンドカードに入っているのはひとまず諦める。
　アンプ内信号系に１箇所でも入れるとカウンターウェイト方式の価値がなくなる？
２．オペアンプも使いたくない。
３．差動信号取り出しも抵抗だけで行う。
４．サウンドカード出力に余裕があるのでゲインが下がってもかまわない。
　　（私は通常現状のヘッドフォンアンプのアッテネーターはー24dBくらいにして聞いている。）
５．ヘッドフォンの４線化（GND入れて５線）は構わない。（いわゆるバランス化）

で考えて見たのが上の回路図です。

○左右でGNDが共通にできないので3.2Vの電源を４つ使います。
（充電電池は８個で電源スイッチは４回路２接点となる。クロストーク対策にもなる。）
○入力アッテネータは普通のステレオ用でOK。
○ヘッドフォンは左右のGNDレベルが異なるので４線化必要。
○最大ゲインは-7dB程度

いかにもアマチュア的回路で無茶なところもあるが、抵抗さえ吟味すれば多分悪い音になりようも無い回路だと思います。

入力部の180kΩは-26dBの場合で28kで-13.3dB 78kで-19dB程度のゲインになる予定です。

PS:
Dummy抵抗の理想は同じ形式のヘッドフォンをダミー抵抗として使うことだとおもいます。
無理なら対象ヘッドフォンの等価回路をダミーとして使うのがいいと思います。

カウンターウェイトヘッドフォンアンプ

ワイアーボンダーなど超高速作動機械の設計で装置上の駆動部が動くとき
土台が反作用で反対方向に動いて動作精度の低下をもたらす事がある。

対策の一つとしてカウンターウェイトに反対方向にまったく同じ動きをさせて反作用をキャンセル
して土台の静的安定を保つ方法がある。
（これにより機械の応答性と精度の問題が大幅に改善される。）

アンプでいうと土台が電源で駆動部が負荷である。

電源電圧電流が駆動に引きずられて変動すると音質に大きな影響がある。
対策としては低誘電吸収のコンデンサを電源に大量に入れる方法がある。
(機械でいうとフニャフニャしていない固い材料で土台を重くするのと同じと考えられる。）

しかしこれはトランジスタアンプなどの低い電源インピーダンスが求められるアンプについては非現実的である。

そこで高速作動機械と同様にカウンターウェイト（ダミー負荷）を入れてこれを反対方向に駆動する方法を考えて見た。

シュミレーションしてみると、この場合BTL方式の数倍の電源電圧、電流安定性が得られるようである。
（電力の半分はカウンター負荷駆動に使われるのでもったいないので少食のヘッドフォンアンプに適していると思われる。）

予想としては電源部コンデンサの誘電吸収の影響が非常に小さくなるのでクリアで分解能の高い音になると思われる。

PS:カウンターウェイト側の駆動に関しては差動入力を使う他に電源電流が一定になるようにサーボ制御する方法もある。
　　この場合高度な制御が必要だが負荷のインピーダンス変動に対して非常に安定するために具合がいい。

ダイヤモンドバッファヘッドフォンアンプ回路図

いつも使っているヘッドフォンアンプについては過去に記事にしましたが
全体的な回路図を出していなかったので自身の備忘録を兼ねて
紹介いたします。

電源電圧は±3.2V（±1.6Vだと３２Ωインピーダンス時弱い感じがするので）
２個の２個用単３電池ホルダを使っています。
（電池８個で左右も電源分離すればクロストークは完璧になります。）
単３型充電池１回充電でおおよそ１週間は持っています。
（私自身毎日結構使っている方です。）
簡易アッテネータ付き（１段階おおよそ-6dB程度）
電源の電解コンデンサは低音対策で現在2100μFに増えています。
電源に入れている0.1μFはフィルムコン+22000ｐFCH0規格のセラミックコンデンサです。（低誘電吸収）
アッテネーターの抵抗はほとんどタクマンREY1/4Wを使っています。

基本的には小型化よりも音質優先で考えました。

良いヘッドフォン

世の中にはヘッドフォンの「音」に文字通り命を賭けて仕事をしている方々がいる。

＜潜水艦のソナー員である。＞

ほんの僅かな音も逃さず正確に分析して聞きとらなければならない。
選び抜かれた「聴音」のエキスパートである。

そこで彼らがどんな物を使っているか調べてみた。

YouTubeの画像から潜水艦ソナー員のヘッドフォンの画像を見つけ出し同じものを見つけた。

オーディオテクニカのスタジオモニターステレオヘッドフォンATH-SX1aのようである。
amazonの評判もとってもいい。