TL431Lをプリ/ヘッドホンアンプとして使う

　スマホに保存されている音楽を、家のステレオやカーステレオで聴く場合、ヘッドホン出力レベルが低い関係で、かなりボリュームを上げなければならない。
（近年ではBluetoothが普及しているが、アナログ屋としてはためらうところだ）
そこで、今までに製作したヘッドホンアンプを3種類、引っ張り出して確認したが、それほどゲインが無いので、新たに製作することにした。
今までと同じ回路では面白く無いし、部品点数も多いことから、単純回路で簡単に出来る回路を探した。（調整が必要だが）
以前、ちょっと実験したことが有り、実現出来れば面白いので製作することに。
TL431L（NJM431Lが互換）というシャントレギュレータで、電源回路では便利に使える素子で安価である。
秋月で、以前はTL431の10個セットが100円だったが、現在はNJM1431A（4個入）100円に変わって、少し高くなった。
余談だが、Vrefが下記の様に異なる。　
　　　　　　　　 Min　　 Typ　　 Max
TL431L     2.440　2.495　2.550
NJM431L   2.440　2.495　2.550
NJM1431L 2.440　2.465　2.490
TL431LとNJM431LとはVrefと精度（±2.2%）が同一だが、NJM1431LはVrefが異なり精度も±1％になっている。
データーシートにアンプ特性が載っている（中身はブースト付きのOP-AMP？）。
応用回路のスピーカーアンプを参考にして書いてみた。本当に簡単である。

回路図では、出力に何も入っていないが、無負荷だと直流電圧が発生するので、680Ωを負荷に入れた。
製作は1時間弱で完了。

早速、動作確認。（各電圧に応じて、半固定抵抗をクリップ点前に調整する）
調整はオシロが有れば簡単に出来るのだが、無い場合には消費電流が10mA程度になる様に調整すれば良いかと。
アノード抵抗が220Ωなので2.2Vで１０ｍAとなる。実観測では2.0Vの時がゲインと出力が最高となった。電流を流すほどゲインが下がる。
電源電圧12Vの時は30mA（抵抗両端で6.6V）が最良だった。
●電源電圧5V
入力：305ｍV(P-P)
出力：1.04V(P-P)
ゲイン：約10dB
消費電流：10mA
●電源電圧12V
入力：246ｍV(P-P)
出力：2.50V(P-P)
ゲイン：約20dB
消費電流：40mA

10Hz～30kHzまでフラット。
ピークが120kHz付近にありP-P1.24V、200kHzでP-P1.04Vに戻り、これ以上の周波数からダラダラと低下する。
と、特性上は問題無さそうなので、5V用に調整してスマホやPCを接続して音を鳴らしてみる。
5V用に調整すると、電圧をそれ以上（16Vまで確認）に上げても、出力は変化しない。
居間のオーディオセットも、ついでにフェスティバルでも披露したものにアップグレードしてみた。

電源は一般的なスイッチング式ACアダプタ（スマホ充電器）を使用。
標準的な試聴音圧レベルでは、ノイズは気にならない。（スマホやPCの雑音のが大きい）
（スピーカーに耳を付ければサー音が聞こえて来るが）
クリップ点以下のレベルでは、問題なく綺麗なサウンドが聞こえてくる。但し、クリップ点を超えると極端に歪が耳につく様になるので、ボリュームを付けたのが良いかもしれない。
試しにヘッドホンを接続してみるが、出力波形に変化は無く、オーディオアンプ（C-22)の入力レベルよりは低いので、歪も発生しない。ヘッドホンアンプとしても使えるということは驚きだ。
ヘッドホン接続の場合、電源電圧は高いほど良い。但しカソード抵抗220Ωは1/2～1Wにしないと熱くなる。
今後は、入力のカップリングコンデンサ容量見直しや、負帰還抵抗へのコンデンサ追加によるLPF（高周波まで特性が伸びすぎて、雑音が影響することへの対策）を実験して求めたいと考えている。
【11/6改善】
入力のカップリングコンデンサは10uFに変更して超低域をカット。TL431の1-3間に470PFを入れて高域カット(20kHz以上）する。
これで、今までデジタル機器を接続したときのノイズが綺麗に消えた。
入力レベル調整用にaitendo製ダイヤル式2連ボリュームを入れた。（小型で安価なので新品でもガリオームの傾向がある）

ボリュームのレベル高低端で雑音が発生（寄生発振？）するので、中点とカップリングコンデンサ間に1kΩを追加した。（470Ωでは低減になるが消えない。）