マイクプリアンプのカップリングコンデンサー交換

久しぶりに自作のマイクプリアンプに手を入れました。手を入れた部分は製作（設計？）時か ら気になっていた２段目のOPA637BPとバッファーアンプOPA627BPの間のカップリングコンデンサーです。
写真の左上の赤い電解コンです。

製作時には低域に気にしすぎて330μFという、かなり大きいものを入れていましたが、やはりLPFになってしまって6kHz辺りから上がかなりタレる感じ。

赤いブラックゲートを奮発して、確かに低域はいい感じだったのですが、初段（別基板）に赤い悪魔・ダイナミキャップのデカイのを入れたら、低域はもう十分。
ちょっと低域が過剰気味になりました。

これを初期設計どおりの10μFに変えよう・・・・と思っていたものの、面倒なこともあってそのままに・・・・。
引越しも落ち着いたし・・・・ということで、フタをあけて交換しました。

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27Mhz サイン波入力は失敗 SC48は成功

PLL1707に入力する27Mhzの信号をサイン波にしましたが、音が軽くなってしまって迫力がなくなってしまいました。
落ち着いたら良くなるのかな?と思っていましたが、残念ながら逆の方向へ・・・・。
いつも音質をモニターしていただいてるローカル局からも「それ、良くないヨ。この間(サイン波改造の前)の方が良い。」との指摘を受け、だめ押し。

27Mhzラダーフィルターを外して、先週末の状態に戻しました。ただリニアレギュレーター電源の効果はあるようで、以前よりも僕の信号のバックグラウンドが静かになった・・・・どっかのスタジオで話しているみたい・・・・とのこと。

自分でもそんな雰囲気を感じていたのですけど、実際の電波でそうなっているかどうかはモニターしてもなかなか判りません。
やはりある程度、距離が離れていないと、この辺りの感じはわかりませんね。

PLL1707の回路を見ていると今回は384fsを使っていますが、256fsも出力されているようです。
サンプリング周波数(今回は48Khz)の256倍は一般的にスーパークロックと呼ばれて、ワードクロックほど一般的ではありませんが、デジタル機材の同期信号として利用されています。

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マイクプリ 入力インピーダンス改造後のS/N

昨年暮れからボチボチと改造を加えてきた自作のマイクプリアンプ。とりあえず現状の状態を記録しておくことにしました。
これはマイクゲインを最小にして、入力を100Ω抵抗でショートした状態でのノイズレベルです。

S/P DIF出力はデジタルアイソレーターからパルストランスに戻してあります。デジタルアイソレーターはオーディオ的には良いのですが、やはりHF～VHF帯一面にノイズがでてしまって無線に影響がありました・・・トホホ。

昨年の秋の記録と比べるとフロアノイズレベルが数dB～5dB程度下がっています。これは色々な改造の結果ですが、今回のデジタル電源の一部リニア電源化も多少良い影響を与えているのではないかと思っています。

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AD変換基盤PCM1804のクロック安定化(その5)

一応、完成に近づいてきたマイクプリアンプですが、クロック関係の最後の仕上げ(?)です。TCXOの出力は矩形波ですが、PLL1707はサイン波でも矩形波でも動作に問題は無いようです。
でもオリジナルは27Mhzの水晶発振子ですから、入力はサイン波が前提ではないかと想像しています。

そこで10Mhzの基準周波数発振器の経験を生かして、ジャンクで購入した27Mhzの水晶でラダーフィルターを作ってTCXOの出力に入れることにしました。
3素子で両端は水晶発振子をパラにしたJA4LAOタイプで10Mhzで大変良好だった回路と一緒です。
コンデンサーは両端が10p固定、内側2個は調整用の56pトリマーコンデンサーです。

慣れたこともあって、実装密度が高くなってきました

ラダーフィルターを挿入することでPLL1707にはサイン波が入力されることになります。ただ、矩形波でも問題無く動作していたため、挿入することによる変化は無いかもしれませんが・・・

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AD変換基盤PCM1804のクロック安定化(その4)

PLL1707に入力する27MhzのTCXOの出力の位相雑音を減らすために、TCXOの電源をスイッチングレギュレーターから低雑音のリニアレギュレーターに変更しました。
リニアレギュレーターはLT1764の3.3V固定品を使いました。

事前に写真を取り忘れて配線後です。見にくいのはご勘弁を。

右から15Vを入力して、コイルとコンデンサーのLPFを通してからLT1764で3.3V化しているだけの簡単な回路です。
PCM1804のADコンバーター基盤にも、このリニア電源から3.3Vを供給するようにしました。
中央のEIコネクターが3.3V出力です。

ADコンバーター基板へ3.3Vを供給するにあたって、PLL1707やPCM1804が出すノイズがTCXOに逆流する恐れがあったため、TCXOへはAD変換基板へ電圧を供給後、ムラタのDCノイズフィルターを通してから電圧を供給しています。
コンデンサーの定数などを除けば基本的な回路はOCXO用の電源回路と同じです。

LT1764は3.3V固定品なので電圧設定用の抵抗は不要です。5本足の外側の2本はinとout端子に直結し、3本足として普通の3端子レギュレーターと同じように使います。
LT1764の電圧固定品は定格に注意すれば普通の3端子レギュレーターと置き換え可能です。

また、LT1764は3端子レギュレーターの根本に入れるパスコンは不要ですが、出力側には低ESRのコンデンサー（OSコンなど）が必要です。
僕は100μFのOSコンをLT1764の出力端子直近に入れています。

ムラタのDCノイズフィルターに両面テープで固定したTCXO基板からは、27Mhzの出力を写真左上から同軸で引き出しました。

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AD変換基盤PCM1804のクロック安定化(その3)

AD変換基盤PCM1804のクロック安定化も発振基盤が動作して、本体への組み込みだけです。
PLL1707への外部クロックの注入方法は仕様書に記載されています。

コンデンサと水晶を取っ払ってXT2をオープンにして、XT1端子にTCXOからの27Mhzを入れてあげれぱ良いようです。
配線は水晶用のランドや既存のスルーホールが使えそう。そうすると特にパターンカットも不要です。

TCXO基盤はAD変換基盤に載せることにしましたが、適当な場所がありませんので、電解コンデンサの上にしました。
ちょっと不安定ですが、電源とアースの配線もあるので大丈夫でしょう。

他のネット上の改造記事では発振器の出力を普通の単線などで適当に引っ張り回しているのを見かけます。
発振器の出力インピーダンスは50Ωなので今回は手持ちの1.5D-2Vで配線しましたが、太くてとりまわしが良くありません。もっと細い0.8D-2V辺りが良さそうです。
3.3VとグラウンドはAD変換基盤の空きランドを流用して配線しました。今回の改造で一番面倒なのは水晶とコンデンサー2個の取り外しです。

完成してから一服して気分を落ち着け、再度電源ラインを中心に配線を確認してから電源スイッチをオン

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AD変換基盤PCM1804のクロック安定化(その2)

27MhzのTCXOでネット通販で購入できるものを探して見つけたのがコレ!

CONNOR WINFIELDのTCXOでD75F 27Mhzです。このシリーズは5x7mmの表面実装用でちっこいのが玉にキズ。残念ながら大きめのサイズは用意されていません。

D75Fはサイズは小さいですが、性能はかなり良さそうです。周波数精度は+-0.5ppm、ジッターは<1psと現在の水晶発振子から周波数精度は二桁上がりますし、ジッターは1/50程度に減ります。
価格は周波数精度が+-2ppm程度のTCXOの倍の価格ですが、ここは奮発してD75Fにしました。

表面実装なので普通のジャノメ基盤の裏面に銅テープを張ってランドを作りました。

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AD変換基盤PCM1804のクロック安定化(その1)

自作のマイクプリアンプはデジタル出力で、AD変換は領布されているAD変換基盤PCM1804を使っています。
更なる音質の向上を考えてクロック系を見直してみると、マイクプリアンプのデジタル出力からデジタル機材だけでIC-7800まで接続すると、マイクプリアンプのクロックを大元として末端のIC-7800まで同期します。

AD変換基盤のクロック生成はPLL1707で、27Mhz入力のマルチオシレーターです。領布基盤には27Mhzの円筒形の水晶発振子が付属していて、そのまま使っています。
PLL1707の仕様書には水晶発振子を使った場合、ジッター値は50ps程度と記載されていますので、現在のデジタル機材として決して悪い数字ではありません。

写真中央の円筒形が27Mhzの水晶発振子です。

デジタル系の処理ではクロックの精度や安定性は非常に重要なので、製品の源発振回路をより高精度の発振器に置き換えることで音がしっかりする・・・という評判です。
実際に音を聞かなくても、その理屈から音が良くなる理屈はわかります。ただ、その変化が自分で聞き分けられるかは別問題ですが・・・・

とりあえず、この基盤の発振周波数精度を確認するために、IC-7800で受信してみることにしました。色々な方の信号で鳴き合わせしているので+-10Hzの精度は確保できているハズ。
早速発振周波数を受信してみました。

おっとぉ、結構ズレてるけど27メガですしこんなモンかな?

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OPA627BP x 2をバランスバッファに投入

年賀状と一緒にOPA627BPとOPA627AUが届きました。627BPは製作中のマイクプリアンプのADコンバーターのアナログ回路(バランスバッファ+LPF)に入れました。
いままではOPA627AUですので大きく変わることはありませんが、ADコンバーターまではOPA637BP→OPA627BPとBPで使っていますのでオペアンプは全部BPで揃えたいな・・・と思っていました。

まぁ、なんやかんや言ってBPで揃えるのは僕の趣味ですね。でも選別品のBPの方が良いのですから仕方ありません。
そのうちキャンパッケージのSMになったりして・・・。

早速ADコンバーター基板のアナログバッファーのデュアルオペアンプ用DIP8Pinソケットにシングルx2の変換基板を使ってOPA627BP*２個を載せました。

ところが変換基板をソケットに挿してみると、ADコンバーター基板のDIPソケットの回りにある電解コンデンサーと変換基板の裏側が干渉してしまいます。

「困った・・・・」

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OPA637BPの入力インピーダンス

自作のマイクプリアンプの増幅段2段目はBBのOPA637BPを使っていますが、元々はLME49710を使っていました。
その関係から入力インピーダンスを39KΩにしていましたが、初段の出力インピーダンスは数百Ωなのでチト高めでした。

各増幅段はロー出し、ハイ受けの基本通りに作っていますが、初段の出力インピーダンスは600Ωのマイクを前提とした無線機のマイク端子を意識して数百Ωに設計しています。
したがって2段目の入力インピーダンスが39KΩでも悪くはないのですけどインピーダンスが高めだとやはりノイズの点で不利ですので、入力インピーダンス抵抗を1KΩに変更してみました。

これはOPA637のデータシートに掲載されているグラフですが、要するにOPA67もOPA637も同じだ・・・ということのようです。

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配線材による音の変化

製作中のマイクプリアンプですが、オーディオ系の配線は最短になるようにしています。
アンバランス出力でインピーダンスも低い場合が多いため、普通のシールド線ではなく手持ちの0.5C-2Vを配線に使っています。

回路はバランス変換後にADCのアナログ入力へバランス接続しています。バランス回路はノイズに強いこともあって、手持ちの普通の配線材を縒ってバランス配線していました。
長さは15cm程度でしょうか・・・・・。
写真の下がバランス配線に使っていた実物です。

ほぼ完成してきて、S/Nを見ているともう少しなんとかしたいなぁ・・・・と思うようになり、このバランス配線をシールド線に変えてみると、ノイズが少し減るかも・・・って思いました。
最初はベルデン8412かぁ?とか一瞬考えたのですが、長さも短いし、ベルデンは堅くて太いので取り回しで苦労しそうです。

そこで手持ちの普通の2芯シールド線(写真上段)に変更しました。交換してS/Nを計測してみましたが・・・・残念ながらS/Nは変化なし・・・。
まぁ、もともとバランス配線ですから15cm程度の配線でそんなに違いがでるわけないのです。

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B637Digital 実質的なSN

今回製作している自作マイクプリアンプの名前はByer opa637 Digital outの略でB637Digitalといいます(笑)。
マイクプリアンプの周波数特性は低域から高域までフラットな特性が良い「ように」感じるのですが、プロの世界で評価の高いマイクプリアンプは・・・・低域や高域にピークがあるものも多いようです。

伝説となっているNEVEをユーザーが計測したf特を見ましたが6Khz辺りにちょっとしたピークがあるようですし、音が太いと評判の真空管式のマイクプリには40Hzにピークがあるものもあって、その特性も含めてそのマイクプリアンプの特徴になっています。
つまり、使った時に「使う人の期待に応える」ことが一番大切なんでしょうね。耳の良いプロの方が選んでいるわけですから、フラットな周波数特性=良い という判断基準「だけ」ではないことは明らかです。
マイクプリアンプは耳で選ぶので細かい計測データは不要なんでしょう。つまり聞いてみろということなんでしょうね。

でも、スタジオに出入りしているわけでもない我々にとっては、そうそう簡単に色々なマイクプリアンプの音を聞けないから困ったものです。
で今回は現実的なデータ。

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S/P DIFデジタルアイソレーター出力のノイズレベル

デジタルアイソレーター出力変更したことで、ADC部のノイズレベルに変化が無いか調べてみました。
前回同様入力を100Ω抵抗でショートした状態でのノイズレベルです。

20Hz辺りに少しピークがあるのかもしれませんね。１μFでは大きすぎたかな？

共立のデジタル出力キットで計測した前回と比べて、約10dbもノイズフロアが下がっています・・・・・けど、なんかの間違いじゃないでしょうか？
一応、数回計測してみたんですが、ちょっと信じられない結果です。

そりゃ、インバーターICが減っていますし、パルストランスでは取りきれなかったノイズが、アイソレーターだと綺麗にアイソレーションできる・・・ってことなのかも知れませんけど。
う～む。
まぁ、良くなったのですから喜んでおきます。

初段のFETアンプ部もカップリングコンデンサーを交換して、マイクトランスの下のグランドを拡張したり、少し配線を変更したり、一応改良したつもりです。
ゲイン最大時（無入力）のノイズレベルはこんな感じになりました。

電源ハムは相変わらず・・・・。

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マイクプリ初段のカップリングコンデンサー交換他

先日自作のマイクプリアンプの特性を測っていて、やっぱり低域が少し落ちているのが気になって記事に書きました。
すると記事を読んだ大魔王さまから「赤い小悪魔、2μFがあるけどどうする?」と悪魔のささやきが・・・・

個人輸入でもしようかなぁ・・・って思っていた矢先ですので即決。お譲りいただきました。S/P DIFの出力インターフェースの改造が一段落して、音が落ち着くまで一週間位は待った方が良いのですけど、待ちきれません。
早速マイクプリアンプの初段FETアンプのカップリングコンデンサーと交換しました。

交換前

交換後

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S/P DIFデジタルアイソレーター出力

自作のマイクプリアンプ、デジタル出力部分にデジタルアイソレーターを使うアイデアは大成功。
パルストランス不要ですし、アイソレーターでノイズも外に漏れません。
基板はこんな感じになりました。

右が入力、左が出力です。
上は+5V電源×2になります。左側は出力電源、右側は入力電源となりますが入力電源は未配線です。

出力コネクターの下に10個並列に並んだ水色のは秋月の0.1μFのセラミックコンデンサーで作ったカップリングコンデンサー。10個で合成容量は1μF。
回路図では0.47μFとなっていますが、容量を増減して試聴したところ、0.4～0.8μF程度がいい感じでした。

僕の場合は少し低域を強くしたかったので1μFにしました。良くなければ2～3個ニッパでパッチンするつもりです。
カップリングコンデンサーと言っても高周波になりますので、普通のフィルムコンデンサーではダメです。
やはり高周波での周波数特性の良いセラミックコンデンサーが一番良いと思います。

カップリングコンデンサーは手元のフィルムコンデンサーなども含めて色々な種類を試してみました。
でもフィルムコンの雄、ダイナミキャップとASC辺りでやっとセラコンと同じ程度か、やや高域が少し落ちて抜けが悪い感じ。
他のオーディオ用のコンデンサーは秋月のセラコンにかないません。価格を考えると秋月のセラコンが圧勝ですね。

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IL712Sを使ったデジタル出力

IL712Sを使ったデジタル出力部が完成しました。早速マイクアンプのADCに接続して実際に送信してモニターしました。
感想はバランス的には低域がとても伸びて、相対的に高域が負けちゃいます。でも、自然な音がするようになって音の素性的にはかなりイイ感じです。

夜にいつも音質レポートをいただいている各局と交信でき、途中でデジタル出力部を切り換えて音質レポートをいただくことができました
ローカル局のレポートも自分でモニターしたのと同じ内容でしたので、その場で低域と高域を調整して全体のバランスを取ったところ、共立のデジタル出力部よりも良い・・・とのことでした。

自分でモニターしても、とっても自然な感じで生声に近い感じになっています。なんと言っても音の出方がとっても自然な感じ。
ヌケも良く、低域も綺麗にでてくれるのが嬉しいです。
ローカル局が「低域はダイピングファクターが上がったような感じ」とレポートしてくれましたが、そんな感じ。締まったブンッって感じの低域で、この回路は大金星かも。

今回もノイズレベルを測定してみましたが、測定条件が前回と異なりますのでカーブの形だけ見てください。

これはADCの入力を100Ωの抵抗でターミネートした状態です。これがADCのデジタル部～
デジタルアイソレーターを使った出力部までのノイズレベルです。
1500Hzに変なピークがありますが20Hz～20Khzまでフラットでとっても綺麗な特性です。

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自作マイクプリのS/N 誘導ハムでした

自作マイクプリのハムノイズ、気になることがあったので再度測定してみました。
マイクプリのゲインを最大にして測定しています。70db程度はゲインが取れている設計です。

電源ハムも120Hz付近のノイズも消えました。
マイクプリの近くにトランス式の電源があって、そのトランスの誘導だったようです。電源とマイクプリを離しました。マイクプリには高感度なベイヤーのマイクトランスが入っていますからね。
あ～良かった。

ついでですのでマイクプリのゲインを最小にして再度測定してみました。マイクトランスでゲインを稼いでいますし、バランスラインドライバーでも+6dbありますので、合計で最低でもゲインは35db程度になっていると推測しています。

因みにFocusriteのVMPで同じように測定すると-115db辺りでフラットな特性になっています。

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自作マイクプリのS/N

デジタル出力部分も大分納得ができるようになりましたので、自作マイクプリのS/Nを計測してみました。
0dBを入力して-20db程度になる状態での計測です。

50Hzの電源ハムが乗っていますねぇ・・・。これはトランスの配置かなぁ・・・・。
S/Nはハムを除けば全体的には-90db以上は取れているようですが、このハムを取るのが実は一番大変だっりして・・・・。

でも、思った以上にS/Nが取れているようで、一安心です。実は80dbを一つの目標だったのでよかった。
電源ハムはそのうち考えてみますが、取り回しとか変更しないとダメかもしれませんね。
これを基準にして、無線機までの総合的なS/N改善を考えてみたいと思います。

74HCU04と74AHCU04

74HCU04はポビュラーなICで色々な回路で使われていますが、S/P DIFなどのデジタル出力回路でも良く使われているようです。
共立のデジタル出力キットにも使われています。

デジタル出力キットを組み込んだマイクプリは、通電して数日して落ち着いてきた感じです。音も以前よりもメリハリがでて低域のカブリも減っていい感じになっています。

じゃぁ74HCU04を高速板Hexインバーターに換えたらどうなるのか?という疑問が沸いてきます。それにHexインバーターICは最初からDIP14Pinのソケット仕様ですからね。

ということで、デジタル出力キット完成直後に注文してあった74AHCU04が届きました。
本当は74VHCU04のDIPパッケージも欲しかったけど、見つからず。逆にSOPでも入手困難だと想像していた74AHCU04のDIPパッケージが入手できました。

早速、デジタル出力部の74HCU04を74AHCU04に取り替えてみました。両方ともTIのSN74シリーズなのは単なる偶然。
比較するには良かったかも・・・・。

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マイクアンプのデジタル出力交換

共立の「光同軸インターフェース/DHI-B-s」の動作確認のため、ADC基板のデジタル出力部分を改造してS/P DIF信号を取り出さねばなりません。
出力IC DIT4192の仕様書に出力回路の例が幾つか掲載されていますので、光出力の回路を参考にしました。

S/P DIFの信号はTX+とGNDで取り出せば良いみたいですね。本当はバランス出力がDIT4192のデジタル出力部のウリなので、もったいないのですが・・・・。
ADC基板は「もしも」に備えて不要な部品も取り外しせず、TX+ラインに入っているコンデンサを片足外してTX+端子にして、GNDはDIT4192近くの基板上に追加しました。

接続してテストしてみると動作はOKですが、蓑虫クリップ配線のためかノイズが多くちょっと不安。まぁ、ちゃんと配線すれば大丈夫でしょう。
出力端子(RCAと光出力)の位置の関係から、ADC基板を少し動かしてスペースを作りました。

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光同軸インターフェース DHI-B-s

DSIXの回路を調べてみると、デジタル出力回路と殆ど同じであることに気がつきます。
キットのADC基板のデジタル出力はパルストランス経由で出力されていますが、ノイズについてはどうもこの出力回路回りが怪しいと考えています。

適当なコアで作ったパルストランスですから、コモンモードのアイソレーションが充分とれていないのかもしれません。
今回のDSIXはオーバーシュートの件もありますので、メーカー製のパルストランスを使ったデジタル出力キットをADC基板の出力部分に接続することを考えました。

キットは共立の「光同軸インターフェース/DHI-B-s」です。基板と部品セットで1000円とコストパフォーマンスが高く、光出力まで付いています。
それにインバーターの74HCU04はDIPタイプをソケットで使っていますので、後々もっと高速なインバーターに取り替えることも簡単にできそうです。

早速入手して組み立ててみました。

ADC基板から5V電源を取ることも考えましたが、容量が不足気味なのとノイズを出す基板から電源取るのは気分が良くありませんので、別に5V電源を作って供給することにしました。

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S/P DIFのフィルター

自作のマイクプリアンプ。少しずつ最終的な完成に向けて進んでいます。今回はノイズ対策。

マイクプリアンプではキットのA/Dコンバーター基板を使ってAD変換してデジタル出力しているんですが、どうやら14メガでノイズが少しでるようなんです。
外部アンテナを接続していると、外来ノイズの方が強いので気になりませんが、ダミーロードを接続すると、どういうわけかノイズが入ります。
でもってマイクプリアンプのデジタル出力ピンジャックを抜くと「ピタッ」とノイズが止まる。
犯人はマイクプリアンプです。とほほ。

ノイズの強度はSメーターが振れる(P.AMP1 ON)ようなものではないので、多分運用上は問題ないと思うのですけど・・・・。
でも、自作のマイクプリの電源ON/OFFでノイズが「ジャー」から「シー」って変わるのは・・・・・ね。

基本的にはノイズフィルターを入れればよいと考えて、AD変換の電源ラインにラインフィルターいれましたが、ダメ。
やはりデジタル出力そのものにノイズが乗っているようなので、書籍を購入して研究したりしていました。

作ろうかな・・・って思った矢先。その昔、インターフェア対策用としてBLACK BOXの3-30Mhz用の電話線用のフィルターを購入したことを思い出しました。
幸いいままで出番はありませんし、2個買ったのです。
1個をバラしてみたら・・・・

なんか、使えそうな匂いがしますねぇ・・・。

これは2線式の電話線用で、in/outともに2本です。インピーダンス的には問題がありそうですが、そこはアマチュア的に考えて「これ、0～3Mhzまでのローパスフィルターと考えて、入れればいいんとちゃう?」

ホンネは暑いのにちっちゃいコイルをまきまきしないでも済む(笑)

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デュアルカップリングコンデンサー(その２）

カップリングコンデンサーは差し替え可能なように、ソケットを使っていましたが、デュアルカップリングコンデンサーの塩梅が良いので、基板にハンダ付けしました。

基板や部品と比較してカップリングコンデンサーが巨大なのがおわかり頂けると思います。
本来は基板上にしっかり固定した方が良いのですが、残念ながら基板の大きさから、写真のような配置にならざるを得ません。

この赤（Dynamicap）と黒（ビタミンQ）の組み合わせは、非常に解像度の高い音でありあがら、ハリや艶、そしてヌケのある大変好ましい特性に仕上がりました。

また、写真にはありませんが、電源基板の平滑コンデンサーも手持ちの部品の関係で暫定的に220uFを使っていましたがミューズの2200uFへ交換しました。
電源スイッチをOFFにしたときに、パイロットLEDがスゥ～って消えるようになりました
220uFのときはパッと消えてました。

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コンデンサーの選び方

カップリングコンデンサーで悩む方は多いと思います。諸先輩方の経験則や色々な方の実験結果などに振り回され、店頭やWebパーツショップでこれまた色とりどりのコンデンサーに惑う方は多いと思います。
僕のその一人であることは間違いありません。

先日、カップリングコンデンサー関連の情報を検索中に面白い記事を見つけました。EDN Japanの記事でタイトルはそのものズバリ

オーディオ品質を高めるためのコンデンサの選び方

もともとはパソコンのマザーボードやオーディオカードの回路設計者用の記事で、中身も現代的にチップ部品を前提に説明されています。
でも、オーディオ回路の理論は部品が大きくても小さくても基本は同じ。むしろ部品が小さい方が色々な条件が厳しいので、その厳しい条件を前提とした記事はとても参考になります。

コンデンサーの耐圧やサイズによる周波数特性の違いに始まって、AC/DC印可電圧の変化とコンデンサーの容量変化など、設計上考慮しないと予期せぬ音がでてきて？？となる原因の一つについて多数の実測データをもとに明快に解説されています。

アナログ回路の設計に詳しい方にとっては「んなこと、当然でしょ」ということなのは十分承知していますが、アナログ回路の経験が乏しい方や、僕のようなアマチュアにとっては頭の中のモヤモヤに一条の光が見えるような内容です。

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デュアルカップリングコンデンサー

マイクアンプの初段FETとオペアンプの間に入れてあるカップリングコンデンサーは、音質に大きな影響があるので、コンデンサーの種類を色々と取り替えて現在のDynami-Capに落ち着きました。

Dynami-Capは解像度が高く、使っている方の評価も高いのですが、価格も高いという困ったコンデンサーです。でも、今ではそれだけの価値があると思っています。
買うときは「冒険」そのものでドキドキでしたけど。

さて、先日JA1BBP局のマイクアンプ製作記事をブログ読んで「0.47uFだと少し低域の特性が悪くなっているなぁ～」と思い、カップリングコンデンサーの増量を思い立ちました。
現在0.47uFですから1uF程度にするのが良いかな?と思ったので、手持ちのカップリングコンデンサー(今回採用されなかった敗者ですね)をパラで追加して、合成容量0.94uFで試してみることにしました。

僕の回路だと設計上は0.47uFでカットオフが8.6Hzですが、まぁ、実際は200Hz辺りから少しずつ下がるわけで・・・。
因みに0.94uFだとカットオフは半分の4.3Hzになりますが、実際はどんな感じになるのか楽しみです。

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トランスの移動

自作のマイクアンプ、その後全然作業が進んでいませんが、今日はトランスの位置を修正しました。
トランスの容量アップに伴って、ドーナツの直径が大きくなってしまってため、少し内側へ位置をズラししました。

写真右上のヒューズホルダーとも離れてまずまず。
中央の固定ビス用の穴を新しく開けましたが、以前の取り付け用の穴は丁度トランス固定用の座布団(固めのスポンジ)で隠れてしまいます。

でも、今度は写真左上のADC基板と接近してしまいました。ADC基板はもう少し左に寄せるつもりです。

いまマイクプリアンプの電圧は+-17Vにしていますが、丁度良い感じです。+-15Vよりも少し広がりがあるような感じがしますが、これはオペアンプが電圧で多少変わるためではないかと想像しています。

それとADCのデジタル出力からノイズが漏れているようです。14メガ辺りです。外部アンテナでは大きな影響がありませんが、室内アンテナでは結構強くノイズが受信できます。
同軸出力部分にローパスフィルターでも入れてみるつもりです。

トランス交換

マイクプリアンプのトランスは「整流後25V」と思っていたのに、寝ぼけて「交流25V」と勘違いして買ったものを使っていました。
25Vだと整流後は33V程度。出力電圧は17V程度ですから電圧制御のパワートランジスターに負荷がかかって放熱器がアッチッチ。このままではレベルメーターとかの回路を怖くて組み込めません。

そこで、トランスを見直すことにしました。トランスは海外製のため入力がAC115V仕様ですから出力電圧も多少下がる前提でトロイダルトランスを探すと、同じMULTICOMPの15V1.67AのMCTA050/15だと塩梅が良さそうです。

間違えて購入したのは24V 0.6A 30VAですが、トランスは余裕がある方が良いのでトランス容量も50VAへ増やしました。購入先はFarnell-Newark。

一週間程度で注文したトランスが届いたのでトランスを交換しました。
トランスの容量アップで一回り大きなドーナツになったので、固定金具が中心からズレたり、ヒューズケースと干渉しちゃっています。

う～ん。トランスって迫力がでてきましたのは嬉しいですが、やはり安全のために固定ボルトの位置をもう少し左へ移動させて、周囲とのクリアランスを取るべきですね。

因みに交換前はこんな感じでした。
回りの部品と比べると二回りくらい大きくなった感じ。

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LEDメーターキット

今日はお休みを取って久しぶりに秋葉原に行ってきました。マイクプリアンプの仕上げ用の部品を漁りに行きましたが、やはり例によって余分なモノを買い込んでしまいました。

今日の目玉はコイツ。マイクプリアンプの出力レベルを表示させるLEDメーターキットです。見つけたのは千石。
LEDメーターキットは他にも幾つかありますが、ロームのBA6125を使ったキットが多いようです。

このキットの利点はステレオ用ですが、1回路(モノラル)だけ分離できる形になっていることです。それと僕にとって大切なポイントはLEDの形状です。
写真のLEDをよ～く見ていただくと発光部が凸になっているのがわかると思います。

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ディスクリート電源完成

アナログデジタルコンバーターの内蔵により、容量不足になった電源を、ショットキーバリアダイオードを使ったディスクリート電源へ載せ変えました。

右端が今回製作した部分です。ADCもそうですが、今回も動作させるまでに苦労しました。

交換前の電源基板にはヒューズが載っていましたが、今回の電源基板には当然ながらACラインヒューズなどはありませんので、ヒューズソケットをバックパネルに追加、ついでにACラインフィルターも入れました。

ACラインフィルターでACラインのノイズを除去し、ショットキーバリアダイオードで整流ノイズを撲滅、更にDCノイズフィルターを入れてノイズ対策を徹底的に行いました。

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ディスクリート電源

一度蓋を閉めたマイクプリアンプ(デジタルアウト付)ですが、やはり蓋を開けて色々といじっています。
先日動作したADCで電源容量が不足しているので、ジャンクの電源は諦めて高精度ディスクリート電源を製作中。今日は基板が完成しました。

基板は「お気楽オーディオキット」の「AD電源正負」です。トランジスタを多用した回路ですが、電解コンデンサーにMUSEを使った以外は割と普通。
あ、今回はブリッジ整流用としてショットキーバリアダイオードを使いました。スイッチングレギュレーターも使わないので、ノイズがどんな感じになるのか楽しみです。

DC側の出力にノイズフィルター(murataのDSS6NZ82A103Q55B)を入れました。基板はこんな感じ。

ノイズフィルターは「いつか使うだろう・・・」って購入したものの、実はさっぱり使う機会がないので在庫整理のために挿入した・・・のです。
まぁ、この電源はノイズが出るようになることはないのですが、ADC基板から電源経由で少しノイズがでているようですから、ノイズの逆流防止です。
もちろん、ADC基板にも同じフィルターを入れました。

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クリームハンダ

28pinの面実装ICのハンダ付け不良で「叩くと治る」状態だったADC。サンハヤトの「表面実装部品取り付けキット」のお世話になって、無事「叩いても大丈夫」(叩かなくても大丈夫)になりました。
この表面実装部品取り付けキットの肝は写真の注射器と中身のクリームハンダではないかと思います。

その辺りにコロッ・・・としておくと、何かと誤解されそうですが、こいつは効きます。この注射器で流動性の高いクリームハンダをICのランドと足の境目に帯のように塗布して、ハンダ付け。

半田コテを当てるとシュルシュルとクリームハンダが溶けて、スッと足やランドに流れていきます。
全部の足をハンダ付けした後、余ったり、ランドでブリッジしている余分なハンダを付属のハンダ吸い取り線で除去する・・・という手順。

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ADCへのバランス入力

今回製作したADCは領布基板を使っています。入手先はネットでは有名な「お気楽オーディオキット」です。
基板と主要部品(ADCやクロック水晶など)がセットになっており、後は一般的な部品だけ自分で購入するスタイルです。

今回製作した「AD変換基板 PCM1804」のアナログ入力回路はTIのアプリケーションに紹介されている下の回路と若干定数は異なるものの、ほぼ同じです。

このアナログ入力回路の目的は三つあります。

1.アンバランス入力をバランスへ変換する
2.入力信号レベルを-4倍に落としてADCの入力レベルに合わせる
3.ADCに不要な帯域をLPFでカットする

僕の場合1の機能はマイクプリアンプがバランス出力なので不要ですが、2と3は必要。

ふむ。

まぁ、やってみた方が早いので、実験としてADCに一番近い0.01uFのVin-/Vin+のところに、マイクプリアンプのバランス出力をそのまま直結しました。

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やっぱり電源容量不足に・・・

自作したマイクプリ、ADCが動いたのはいいんですけどADCのデジタル回路が大飯食らい(15V120mA)のため、電源が容量不足気味。
トランスに耳を近づけるとブ～～ンって唸ってますし、マイクプリの出力にもブ～～～ンってハム音が少し混ざるようになりました。

本来このケースに納まっていたエフェクター回路にはオペアンプが十数個使われていたため、電源容量的にはオペアンプ数個のマイクアンプは全く問題ありませんでした。
でも、さすがに100mAを超えるADCは負担が大きいようでレギュレーターの+側放熱器もアチッって感じで「もう限界」と訴えています。

そんなわけで、早速マイクプリアンプ用のトランスを物色。
20～25V程度のトランスは沢山ありますが、1Uに納まる背が低いトランスは種類が少ない上に高価です。

オーディオ用としてはトロイダルコアのトランスが背が低く、磁束の漏れも少ないため人気があり、マイクプリにはうってつけなんですが、高価だし種類が少ない。
そこでネットで安くて1Uに納まるサイズを条件に探して、外国製の0-25V*2で30VAのトロイダル電源トランスを見つけました。

価格も2.5Kとお買い得。この価格なら良く見かけるEIコアの電源トランスとそれ程変わりません。

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ADC動いたぁ!

自作のマイクプリアンプ。アナログ部分は殆ど完成したものの、当初から予定していたデジタル部分が動いていませんでした。
以前の記事で紹介したように、どこかに不具合があって動作しないのです・・・・。

暇を見てはテスターで電圧・電流当たったり、もう一度部品の定数を間違えていないか等々、色々と確認しましたが、特に問題はありません。

調子にのってOSコンを使ったものの、イマイチ不安な部分は通常の電解コンデンサーに交換してみましたが・・・・ダメ。
そこで3匹のゲジゲジ(ムカデか?)の足を再度半田コテで当たってみましたが、やはりダメ・・・・。拡大鏡で確認しても半田処理に不具合があるようにはみえません。

う～ん・・・・。

ふと、通電したままゲジゲジを一匹突ついてみたら、接続したS/P DIF機器の入力ロックランプが点灯!

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OPA637BPにしてみる

自作のマイクプリは蓋を閉めたものの、実はオペアンプの一つを交換してあります。LME49710は一週間以上経過したところで大化けして、大変良い具合だったのですが、以前から「一度使ってみたい」と思っていたオペアンプと交換しました。

まぁ、ダメだったらLME49710に戻せば良いので気が楽ではありますが、交換したOPA637BPはOPA627BPと並んで高価なオペアンプなので期待も大きいです。

OPA637BPは627の高速版の位置づけで、スルーレートが135V/usと627の倍以上あります。ですからG=10でのバンド幅も80Mhzと非常に広くなっています。
また、G>5となっており、ユニティゲインでは使用できません。そんなことから非常に発振しやすいオペアンプとして有名です。

マイクプリの場合、ゲインは1000(40db)程度取っていますので、問題ありませんが、ヘッドホンアンプなどではかなり使いにくいと思います。
LME49710と差し替えて暫く様子をみていますが、現在のところでは音質的も627を高解像度にした感じですし、チップも普通(30度程度)で発振してアッチッチ状態にはなっていません。

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マイクプリ完成(にしました)

製作していたトランス式のマイクプリアンプ、完成しました。先週から昨日にかけて日頃から無線の音質に詳しい方々と交信して、レポートをいただいてきました。
自分でも「音質はソコソコ、これ自作なら頑張ったね」というセンを目指しつつ、できれば基準機として設定したFocusriteのVoicemasterPro(のマイクプリ部分のみ)を超えたいと密かに考えていました。

まだまだ、煮詰めるべき部分や、当初の計画から欠落しているADC部もありますが、アナログのマイクプリアンプ部分はほぼ落ち着いたので、一段落つけることにして、ケースの蓋を閉じることにしました。

全面パネルにはゲインコントロールと電源プッシュスイッチと青色のパイロットランプだけ・・・。
ADC部を搭載すると、もう少し増える予定・・・・なんですけど。

上カバーを開けたところです。
左側がマイクプリアンプ部、右側が電源部です。

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カップリングコンデンサー

今回試しているカップリングコンデンサー達です。色も大きさをバラバラで、本当に色々な種類を試しています。

左列上からマロリー、ブラックゲート、ニチコンミューズ
右列上からビタミンQ、Dynami-Cap、ASC
右下列左 WIMA 右ERO

手持ちのものも使ったので容量は同一ではありませんが、それぞれの基本的な方向性は大凡掴むことができました。

これだけあると、音も千差万別でカップリングコンデンサーで音が変わるのがわかります。この中で一番高価なのはDynami-Capですが、本来はコンデンサー1個にここまで投資するのであれば、その費用を回路全体の底上げに使うべきなんでしょうね。

結局、現時点では締まった低音のためにブラックゲートと、解像度と透明感と躍動感のあるDynami-Capを使っています。あとMulti-capも試してみたいコンデンサーですが、現状でも満足できるレベルになっています。

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自作マイクプリアンプ 感想

自作したマイクプリは2トランス(in/out)・2FET・2オペアンプ・2カップリングコンデンサー+αって感じになりました。
割と簡単な回路ですが部品を吟味したためか、マイクプリとしてのパフォーマンスについては素晴らしいです。

全体的にVMPに近い感じまで来ています。・・・・というか、自分でモニターしている限りでは、VMPよりも上です。直接回路を触って自分好みにチューニングしていますからね。
まだ、エージングしては部品を変えたりしてチューニングしている最中なんですが、ここまでで色々と感じたこと。


1.自作のマイクプリは音の芯が少しボケる。
  VMPを超えることを密かに目標にしていましたが、この点では難しそ うに感じています。ディスクリートのVMPの方が音に芯があるように感じます。
解像度とは違います。表現が難しいのですが、茹ですぎのパスタとアルデンテのパスタの違いに近いような感じです。食べないとわかりません。

どなたか、音の芯の出し方(?)ご存じないですか??


2.カップリングコンデンサーはエフェクター
  オーディオアンプを自作している方には当然かも知れませんが、カップリングコンデンサーは容量と種類で音が凄く変わります。
エンハンサーやコンプレッサー、エキサイターみたいと言ったら言い過ぎかな?

評判が良いコンデンサーは、やはり評判が良いだけのことはありますが、自分の好みに合うかどうかは入れてみないと・・・・。


3.オペアンプは安定するのに100時間
  基本的には最初の出音から180度変わるようなことは・・・・少ないとは思いますけど、最初の24時間は変わりますねぇ・・・。

LME49710も変わります。他と違って最初の出音に癖が無いので「すんげぇ普通、つまんない・・」と思いがちですが、100時間くらいで突然豹変!「え～感じ」になります。
なんつ～か、音にコクと艶が出るような感じですが、OPA627のような響く感じはありません。表現が難しいのですが、とにかく音がある日、一皮剥けます。
でも、一皮剥ける前に「なんか、平凡だなぁ・・・」って取り替えられてしまうのでは?と余計な心配してしまうほど。

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マイクアンプの回路

調整している無線用のマイクプリアンプの回路を纏めてみました。ユニット毎に回路図があるのですが、全体の回路図が無かったので、手書きですが作ってみました。
電源ラインは省略してあります。

簡単な回路になるようにしていますが、それなりの部品数になりつつあります(笑)。バッファについてはコダワリの部分ですから、無くても構いません。

この回路で音に大きな影響があるのは、オペアンプ2個とカップリングコンデンサーの2個とバッファの出力に入っている1Ωの発振防止の抵抗です。

オペアンプを両電源で使っていますのでオペアンプ間のカップリングコンデンサー220uFは不要だと思いますが、低域の音質を調整する意味で入れてあります。

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デジタルコンバーター

マイクプリも調整段階ですので、野望へ向けて次のステップへ・・・・と足を踏み出したのですけど、早速ハマりました。
次のステップとは・・・デジタル化です。

TIのPCM1804を使ったデジタルコンパーターを作って、自作マイクプリのアナログ出力をADCで48khz16bitでデジタル化、IC-7800のS/P DIF端子に注入!って予定だったんです。

ところが、製作したデジタルコンバーター基板が動きません。アナログ部分には問題が無いことまでは確認できましたので、残るのはデジタル部分なんですけど、テスターだけではちょっと辛いですね。
オシロがあればいいのですけど・・・。

今回製作したADC基板はこんな感じ。実は電解コンの極性をミスして裏面に付けたり、ジャンパーして修正している部分があります。恥ずかしい・・・。

この基板もネットで領布している基板を入手してつくりました。マイクプリ用にOSコンを大量に購入したので、このADCにも惜しみなくOSコンを使いました。

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バッファ(ボルテージフォロワー)

製作中のマイクプリアンプ、電源を入れてエージング中ですが、ほんの少し音が弱いように感じます。
なんというか、まぁ、誤解を恐れずに言えば少し迫力に欠けるわけですが、音自体は破綻なく、とっても上手く纏まっています。

オペアンプは結構種類によって音が変わるのですが、LME49710は音の色付けを感じさせず、空気のような感じで自然な音で聞こえます。
この自然に聞こえるのがLME49710の特徴のようです。ある意味、マイクプリアンプには大変相性の良いオペアンプと言えるのではないでしょうか?

このLME49710についてググッて色々と調べてみると「迫力に欠ける」のは僕のマイクプリだけではなく、どうやらLME49710に共通の評価のようです。
ネット上ではヘッドホンアンプに応用している方の記事を読むことができますが、能率が低い高級ヘッドホンだと、ちと駆動力不足との指摘も・・・。

そこで、代表的なオペアンプの電流出力に注目して調べてみました。

LME49710  +-26mA
OPA627BP +-45mA
OPA2604   +-35mA
OPA2134   +-35mA
AD8610     +-45mA
AD797      +-50mA

5532はデータシートに出力電流の記載がありませんが、ショート時の最大電流が38mAとなっています。すると出力電流はそれ以下となります。

なるほど、確かに有名どころと比較して49710の出力電流は少なめです。
そのためか、実はLME49710には、専用(?)バッファICがあってLME49600としてラインアップされています。

LME49710と組み合わせてヘッドホン駆動に・・・と紹介されていますので、49710は少し馬力不足な面があるようです。であれば、LME49710の後にバッファを入れてあげるといいのかもしれません。

バッファ・・・・で思いつくのが、オペアンプを使った「ボルテージフォロワー」です。外付け部品が不要の単純な回路で、すぐに作れそう。
手持ちのオペアンプの中で電流出力が大きい虎の子OPA627BPで試すことになります。

「う～ん、やってみっか・・・」

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抵抗から定電流ダイオードへ交換

マイクプリアンプは少しずつ回路や定数を見直しています。昨日は2SK30を2本使ったソースフォロア回路の定電流部分を改造しました。
オークションで購入したマイクアンプは、本来は定電流ダイオードを入れる所が抵抗になっていました。
オリジナルの回路通りに定電流ダイオードに取り替えようかと思いましたが、定電流ダイオードは、肝心の定電流が表示の数値に対して結構バラツキがあるのとノイズも多めとのこと。

マイクプリアンプは音質云々の前に、S/Nが高いことが絶対条件です。S/Nが悪いと本来のニュアンスや余韻などがノイズで全部消えてしまいますし、ノイズレベルが高いとダイナミックレンジが狭くなってしまいます。

そこで今回は定電流ダイオードを使わずに、2SK30を選別して定電流ダイオードに使えるように加工した、オーディオアンプ用にネットで配布されている部品を入手。J-FETの2SK30のゲートとソースをショートさせ、定電流特性を利用するわけです。

本日郵便で部品が届いたので早速交換。
ノイズは減りましたが、電解コンデンサーをOSコンに変えたような劇的な効果ではありませんでした。もともとOSコンの交換でかなりノイズが減ってしまったので、効果が弱くなったのかもしれません。

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MicPreampの近況

先週製作したマイクプリアンプ、今週はずっと電源を入れてエージングしています。オペアンプはエージング済みですが、バランスラインドライバーやアウトプットトランス、OSコンなどのエージングが進んで来ているようです。

音の方はだんだん愛用のマイクプリVMP(VoiceMasterPro)のレベルに近づいています。VMPを基準として自作マイクプリの評価を進めているのですが、オペアンプに当初の設計通りLME49710を使うとS/NはVMPと同程度か、やや勝るようなレベル。
これには作った自分も驚いた。

確かにLME49710はローノイズですが、他のオペアンプに差し替えて確認すると、他のオペアンプとは一線を画すレベル。ノイズがガクッと減ります。
回路定数がLME49710用ですので、他のオペアンプが実力を出し切っていないのは事実ですが、それにしても差が大きいです。

基板の配置はこんな感じだとノイズ混入もなくて良いようです。

左上がマイクトランスと2SK30ソースフォロアによるインピーダンス変換(CQ誌に掲載されていたベイヤーのマイクトランスを使ったマイクアンプ回路)、その下の赤い基板がLME49710のラインアンプ、その右がバランスラインドライバー、そしてその上が出力トランスです。

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MicPreamp動作確認OK

今日、待ちに待ったバランスラインドライバーTHAT1646が届きました。早速、今回のマイクプリ自作の発端となったマイクアンプや他の基板と接続して音出し。
ウゲッ！想像以上にドンスカ系・・・・・・

THAT1646はエージングが必要なタイプに見えますので、取り敢えず一日ほどエージングしてからHeilのPR-40を使ってテストしてみました。

出音はドンスカでびっくりしたのですが、一日エージングしたら狙い通りスッキリ系の音になりました。いゃぁ、良かった。しかし、これ変わり過ぎです。

このマイクプリ、音に真空管アンプのような雰囲気があります。このファットな雰囲気は思い切って奮発したアウトプットトランス LUNDAHL LL1524によるところが大かな？
トランスは初めて使うのでチト心配だったのですが、多分使い方は間違っていないと思います(笑)。

愛用のマイクプリ、VoiceMasterProと比較すると高域が多少落ちている感じがします。その代わり「しゃ、しゅ、しょ」等の擦子音が綺麗にでてきます。
今回は無線用のマイクプリアンプとして考えているので、高域がタレるのは構いませんけど、これは予想外。ラッキーです。

A級ディスクリートのVoiceMasterProと比較しちゃ可哀相ですが、エージングしていくと音が変わるので、本格的な評価は音が落ち着いてからですね。この様子では最低一週間は必要ではないかと思います。

なにはともあれ動作確認はOK！
エージングすればメイン機として使えそうな音がでてきて一安心です。

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主を待つ基板

製作中のマイクプリ、お気楽にバランス出力を1チップでやっちまおう・・・というわけで、チップを注文中ですが、数が出ない特殊なチップのため、まだ当分届きそうにありません。
この便利なバランスドライバーを使ったバランス出力回路はこんなに簡単です。

これは保護回路が入っていませんので、本当はXLRのところにパスコンと保護用のダイオード、無線用を考慮してFBでも入れれば完成です。

電源ラインにはパスコンしか入っていませんので、パスコンとパラでOSコンを追加することにしました。
このチップの偉いところはOut+-の出力を無極性コンデンサー経由でSns+-までフィードバックさせることでDCオフセットをゼロにできるところ。つまりDCサーポ回路が内蔵されているようです。

普通はDCオフセットをゼロにするため、オペアンプを別に用意してDCサーボ回路を付けたり、オペアンプ自体にDCオフセット調整回路を追加して調整する必要があります。
もちろん、他にも幾つか解決策がありますが、ラインアンプの出力側に奢ったブラックゲートの音を活かすためには、これ以上音が流れる回路にカップリングコンデンサーは入れたくありません。

で、この回路をユニバーサル基板で組んでみました。

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1646な理由

某所でこんなの見つけてきました。

これをみるとTHAT1646にしたくなります。もっともDRV134については不明なんですが、DRV134のデータシートを見る限りでは1646に近いように想像しています。

もっとも、後出しですから改善されて当然なのかも・・・。

なお、DRV134とSSM2142の差し替え実験では、確かに音に違いがあるとのことです。どちらかは好みになると思いますが・・・。

SSM2142の等価回路

DRV134の等価回路

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バランス変換

パランスラインドライバーはアンバランス→バランス変換を1チップに纏めたICです。通常は複数のオペアンプで変換しますが、オペアンプのバラツキで完全にバランスさせるのは実は難しいようです。
バランラインドライバーを使うことで、簡単で正確にバランス変換できます。

この種類のICはADのSSM2142やTI(BB)DRV134等が有名ですが、米国のTHATという聞き慣れないメーカーからも同様なIC THAT1646が発売されています。
というかTHATもTIもADのセカンドソースなんですが、単純なセカンドソースではなく改良版を発売しています。

下記の表をご覧ください。バランスラインドライバーは3種類ともピン互換なんですが、細かい仕様が各社微妙に異なります。
2142
THATは聞き慣れないメーカーですが、プロフェッショナルオーディオICが専門のようでTHAT1646も最大出力は0.1%THD+N 27.5dBuとなっています。頼もしいですね。

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ラインアンプの製作

ベイヤーのマイクトランスを使ったマイクアンプをラインレベルまで増幅するラインアンプ基盤が完成しました。
マイクアンプをトランバとすれば、まぁ、リニアアンプみたいなモンですね。

マイクアンプは25dBのゲインがありますので、40dBだと少しゲインが高いのですが、少ないよりも多めで試作して、リボンマイクでも十分なゲインを取れるように調整するつもり。
最終的にはロータリースイッチのアッテネーターにして、ボリュームはなるべく避けようと思います。

ラインアンプ回路はシンプル&音はソコソコ(そりゃ本音は気持ちいい音ですが・・・)をコンセプトに考えました。
マイクプリはモノラルですからシンプルさを追求して、シングルタイプのオペアンプ一発増幅にします。シングルだとクロストークとかは無縁ですし、配線に余裕ができます。
一発増幅だと音が通る素子は減りますが、往々にして高ゲインはS/Nとのバーターになってしまいます。

オペアンプは音のベースを決めてしまいます。マイクプリですからあんまり色が付かない方が良いですし、今回は一発で40dB稼ぐつもりなので色々と悩みました。
最終的には高利得であることを考慮して、最近人気がでてきたナショナルセミコンダクターのLME49710にしました。
THD+N (AV = 1, VOUT = 3VRMS, fIN = 1kHz) RL = 600～2kΩ 0.00003% (typ)
Input Noise Density 2.5nV/√Hz (typ)
Slew Rate ±20V/μs (typ)
Gain Bandwidth Product 55MHz (typ)
そしてCMRR(120dB)と非常に高性能なオペアンプです。

回路は仕様書にでていた2段フラットアンプの１段をそのまま使うことにしました。

とってもシンプルな回路。7個の部品で完成ッス。

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マイクプリ(beyer)の周波数特性

ベイヤーのマイクトランスを使ったマイクアンプの現在の周波数特性です。とても素直な周波数特性になっています。
低域に変な山とかはありませんが、サウンドカードの関係で20khzとその上に変な盛り上がりがあります。

本当はアッテネーターを入れて入力ゲイン十分下げる必要があるのですが、手持ちのアッテネーターは-10db一個だったので、サウンドカードの出力レベルを目一杯下げて計測しました。
サウンドカードはCardDeluxなのでバランス出力をアッテネーターを入れてマイクアンプのマイク端子に入れています。

ラインアンプを取り付けてもこのような綺麗な特性を保って完成するでしょうか?
周波数特性が目で見て崩れるようでは、音質が・・・などと言う前の段階ですので、念のためオリジナルの状態を記録しておくことにしました。

１Ｕケースと電源の調達

計画中のマイクプリアンプのためにラックマウント用のケースを調べてみると、新品は数が多くでないためか、結構なお値段であることがわかりました。
確かに普通のケースに比べるとラックサイズは大きいし、ラックにマウントするためには、それなりの強度(厚みとか)が必要なのでしかたないのかも。

そこで方針を変更、新品は諦めて中古ケースを探すことにしました。つまり1Uの古いエフェクターをバラしてケースだけを使う作戦。
1Uのエフェクターで人気のないものは1k程度で入手することができますからね。
少しもったいないけど、中身を捨ててケースだけを再利用することにしました。

なお、ケースの再利用時に問題となる前面パネルは新品を購入して取り付ける予定。1Uラックサイズは規格品ですからブランクパネルが1～2k程度で手に入ります。

それに、運が良ければ電源部も流用できるかもしれません。電源については本体にAC100Vを接続するタイプで、なるべく作りがしっかりして「そう」なものを選んで、後は運任せですね。
でも、色々な機材を購入した経験からある程度今回の目的だと「やめておいた方が良い」モノは見分けがつきます。

色々と考えてヨサゲなエフェクターを安価に入手、早速バラしてみました

これはフロントパネルとサブパネル、メインポードを取り外した後のケースと電源部の写真です。　

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Beyer マイクトランス

CQ誌で製作記事が紹介されたベイヤーのマイクトランスを使ったマイクアンプは僕にとって大変興味がある記事でした。
記事が掲載されて半年くらい後でしょうか？ご本人が紹介されたマイクアンプを使って交信されているのを大変良い状態でワッチする機会がありました。

一言でいえは音の間の無音部分にとても深みのある音質だったので強烈に耳に残りました。
そのうち・・・・と思ったのですが、なんせ数十年前の絶版マイクトランス。簡単に入手できるモノでもありません。
多分、あるところにはデットストックされているようには想像できるものの、その「あるところ」が見つからなかったのです。

最近は、そのころよりも少し知恵が付いたので「ありそうなところ」が少し分かりかけてきましたが、まぁ、そんなわけで僕の中では「入手不可能」でした。

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MINI-TUBE改造 その７

22Ω1W抵抗が届いたので取り替えました。確かに温度は下ったけど、それでも60度以上になります。90度よりは下ったけど・・・。
オペアンプを2個NJM4580に戻した効果は発熱面ではかなりの効果がありました。やっと、常用できる温度になりました。
音質的にはちょっと落ち着いてからのお楽しみ・・・ですが、やはりチョット迫力がでた感じでしょうか。

例のプチプチノイズですが、やはり止まりません。
メーターを付けなければ問題ないのですけど、どうも少しゲインがありすぎて発振しちゃっているような・・・感じもする。
プチプチ言うのは音声のピークだけですからねぇ・・・。

ということで、やはりメーターは接続せずに、また暫く使ってみることにします。もっとも、マイクプリはメインのものを使っているので、あまり出番はないのですけど、元からサブ用でしたからね。

MINI-TUBE改造 その６

MINI-TUBEの熱対策とプチプチノイズ対策を実施中です。
熱対策としてはヒートシンクという手っとり早い方法を試してみました。発熱量には変化なくても放熱効率があがることで、ケースの温度が低くなる・・・ハズ。

手持ちのCPU（だったかな？）用の30mm x 30mmのヒートシンクを2個並べてケースに付けてみました。ピンの高さは10mmですので、それほど出っ張りません。
ヒートシンクの取り付けは熱伝導の両面テープですから貼るだけです。

こんな簡単なヒートシンクでもやはり効果があって、ケース上面の温度が3度程度下りました。想像以上に放熱効果があるようです。

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MINI-TUBE改造 その５

オーディオトランスを元の位置に戻すことになりましたが、配線を極力短くしたい・・・・。
前回の逆位置だと、どうしても基盤からトランスのピンまで最低でも4cm程度の長さになってしまいます。

入力側は良いとしても、ハイインピーダンスの出力側は短くしたいと考えました。
とすると、トランスを普通の向きで基盤に載せるのがベストです。最初は基盤に穴を開けて・・・なんて、かなり大胆なことも考えました。

でも、それはちょっと大胆すぎ。そこで蛇の目基盤をトランスより少し大きめにカットして、その基盤の上にトランスを載せ、トランスの足の配線を行い、トランスから飛び出した蛇の目基盤の部分に接続用の端子を作って、その端子と基盤のスルーホールを結線する・・・という方法を思いつきました。

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MINI-TUBE改悪してしまった・・・

MINI-TUBE改造も最後の段階です。
IC3と4はBrown DogのSOP→DIPアダプターを使ってオペアンプの差し替え化をたくらんでいました。
アダプターにDIPソケットを取り付けるとこんな感じになります。

ちょっと頭でっかちですけど、ここまでは順調でした。
問題は実際の取り付けです。ご覧いただいて判るように、アダプターは基盤に垂直に立つような形になっています。

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MINI-TUBE改造結果の中間報告

改造したMINI-TUBEですが、交換したオペアンプのエージングを進み、聴いた感じはかなり程度良く仕上がりました。OPA2604は音が安定するまで50時間はかかりますね。
最初の一日はヘロヘロな音がでてきて、載せ代えて期待して聴くと「ウゲッ」って早とちりします。

音が太くなるのでダイナミックマイクとの組み合わせだと「いい感じ」になるようです。
コンデンサーマイクも接続して、ファンタム電源も動作することを確認しました。

当初よりもかなりヨサゲに仕上がったので、周波数特性を見てみました。現用のマイクプリのラインにMINI-TUBEの出力を入れて、現用のマイクプリのマイクアンプとの比較です。

まずはMINI-TUBEから
 
おおっ、思った以上にフラットな周波数特性ですね。でも50hz辺りで数dbは落ちています。
それと10khz辺りは逆に数db持ち上がっています。
OEPのトランスはスペック通りでしょうから、多分他の回路定数とかの問題ですね。
でも、無線用としては十分すぎる特性になりました。

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MINI-TUBE改造 その４

キャノンコネクターから入力されたオーディオ信号は、基盤の裏側から入力され、パッドやフェーズ、ファンタム電源の供給回路を経て、基盤のC6とC7の+側に出てきます。
本来はここにカップリングコンデンサーがあってIC1へ・・・となります。

オーディオトランスで受ける場合カップリングコンデンサーは不要ですから、今回はC6/C7の+側からオーディオ信号を取り出してトランスの１次側へ接続します。

ちょっと見にくいですが黒色の配線はアースで、基盤上のスルーホールを利用して取り出しています。

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MINI-TUBE改造 その３

MINI-TUBEの電源強化と入力回路の改造が終わりました。改造後はこんな感じになりました。スカスカの左側に比べて右側はミッチリ・・・・です。
本当は左側のスペースを有効利用した方が熱やACノイズの点で有利ですね。


電源強化と言ってもコンデンサーの容量を増やしただけです。オペアンプ用の電源は7815と7915で作っています。三つ並んでいる3端子レギュレーターの左側が7815（+電源）真ん中が7915（-電源）です。

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MINI-TUBE改造 その２

ALTO MINI-TUBEのブロック図を元に回路を追いかけていますが、ブロック図は間違っていないものの、多少省略してあることが判りました。
基板上のIC１はキャノンコネクターのバッファーアンプですが、ブロック図には掲載されていません。

ブロック図のIC2はバランス→アンバランス変換と初段のアンプになっています。アンバランス入力した時と、バランス入力した時のS/Nの差はIC1のバッファーアンプの差です。
正直に言えばIC1のバッファーアンプはかなりS/Nが悪いです。
購入直後にドライブとゲイン、両方ともフルボリュームにした時の状態をご覧ください。

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MINI-TUBE改造 その１

MINI-TUBEもエージングが進んで落ち着いて来たようです。同時に回路の解析や改造の構想も進んで来ました（笑）。
改造についてはオーディオ関連ではわりとポピュラーなオペアンプの交換やコンデンサーの交換です。

これは改造中の基盤です。
電解コンデンサーはちょっと奮発してオーディオ用にしてあります。手持ちの関係で一部オリジナルの電解コンデンサーも残っていますが、そのうち交換するつもりです。
また、今回は定数はオリジナルのままですが、電源関連については大容量化するつもりです。

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隠れたオペアンプ発見！

ALTO MINI-TUBEの説明書には当然ながら回路図はありませんが、簡単なブロック図は付いています。スタジオ機材って、普通はみなブロック図があればラッキーって感じです。

このブロック図を手元に基盤のパターンを追いかけてみましたが、なんか変なんです。オペアンプが５個だと、ちょっと足りないような感じです。NJM4580は2回路ですから、数は足りていますけど、パターンと合いません。
両面基盤ですし、手前のコントロール部や真空管のマウント部があって、回路を追いきれない部分があります。

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MINI-TUBEの中は？

現在エージング中のMINI-TUBEですが、やはり最初と比べると、少し明瞭度が高くなって来たように感じます。

早速中身を見たところはこんな感じです。

音質は昨晩ローカル局にも聞いていただきましたが、やはり現用のマイクプリとは明確に差がある・・・とのこと。

モニターしていても現用マイクプリに比べると音が貧弱に聞こえます。現用マイクプリの方は音に密度感があるのですけど、MINI-TUBEは密度が薄い感じの音です。

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ALTO MINI-TUBE

現用のマイクプリVoiceMasterProは気に入っていますが、大変暑くなりますので夏場は故障が心配。
そこで、昨年からサブ用のマイクプリを物色していましたが、結局ALTOのMINI-TUBEを購入しました。最近は値段もかなりこなれて来て、お手頃な価格になっているようです。

昨年ローカルが購入して、太めな音質がいいな・・・と思っていました。ハーフラックサイズの小型ですが、真空管を1本使っています。
SOVTEK 12AX7WAです。一応ローノイズということなんでしょうね。てっきり普通の12AX7だと思っていました。

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