NS製　LM3886　自作アンプ完成！

こんにちは。

p.s@2021/7/11
ごめんなさい。3号機(シングルエンド)に高音が負ける問題が発生してしまいましたが、対策出来ましたので内容をリニューアルしました。原因の詳細は3号機(シングルエンド)のブログに記載しました。



久しぶりの投稿です。
CX-30くんのメンテナンス、ゴルフ練習を怠り、ひたすらオーディオに夢中になってます。先日、練習もせずに半年ぶりにゴルフへ行ったら、散々な結果になってしまいました。少しは練習しないと・・・。

自作アンプ2号機は、構想：1.5か月、製作：3か月を掛けて、NS製LM3886を使用したBTL接続のDCアンプが完成しました。

当初、100W×2chを企んでいましたが、構想設計している段階で、
・「そんなに出力出したら家が壊れる！」
・「スピーカーの許容電力は50Wだからスピーカーが壊れる！」
・「新しくスピーカーを購入しても置き場がない！」
・「通常使う出力は数Wだから、歪率が大きい領域でしか使用しないじゃん！」
・「奥さんに怒られる！」
と言うことで、出力は50W×2chに変更しました。

1号機も満足出来る良い音でしたが、2号機は更に音の解像度が増したアンプに仕上がりました！！！　LM3886は、歪率：0.03%、スルーレート：19V/usの実力は半端じゃないです！！！

アンプ製作の素人であるじじいは、1.5か月間、ネットサーフィンで色々な情報を搔き集めて、「なるほど、なるほど！」と感心しながら以下の仕様にしました。
世の中、すごいアンプビルダーさんが沢山いますね~。情報、有難う御座います。

・電源・・・±12V(各150W)のスイッチング電源
　じじいはハムノイズが嫌い、安定した電力を供給出来るスイッチング電源派。
現代のAC電源は、家庭内機器からのスイッチングノイズが重畳しているので、「きれいな電源」ではなく、スイッチング電源でも大差ないものと考えてます。
また、スイッチング電源ならば、100~220Vまで広範囲で使用出来るので楽ですよね。

・電源フィルタ・・・LCフィルタ(200uH＋約30,000uF)
　スイッチングノイズを抑制するために電源フィルタを強化。オペアンプ電源は2段LCフィルタ構成。
電源の至る所にメタライズフィルムコンデンサを搭載。基板裏にもいっぱい搭載されてます。

・パワーアンプIC・・・NS製LM3886×4個(BTL構成)
　じじいはオペアンプの歪率が低い領域を使いたかったので、パワーアンプICのカタログ推奨ゲイン値を無視して、ゲイン＝3で回路を組んだら、見事に異常発振！！！、デバイスが過熱してしまいました。致し方なく、アッテネータを挿入して、パワーアンプのゲインを11倍にしました。カタログ推奨ゲイン値の10倍以上にしましょうね！　このICのリードピッチは2.54mmではありませんが、リードを左右に少し曲げてやれば、2.54mm汎用基板に搭載出来ますよ。くれぐれも曲げ過ぎて折損しないように注意して下さい。
このパワーアンプICにDCサーボ回路を接続してDCオフセット電圧をカットします。

・ヘッドホンアンプIC・・・TI製OPA1622
　とっても音質が良いと評判です。

・トーン調整回路・・・BAXANDALLさん考案のNF型トーン調整回路
　BASSカットオフ周波数：300Hz、TREBカットオフ周波数：2200Hz、ゲイン：±5倍で設計しました。このトーン回路はボリューム中央でフラットな特性を示す優れた特性らしいです。この回路による音質低下を確認するためにバイパススイッチを入れました。

・DCサーボ回路・・・音質改善とスピーカー保護
　DCオフセット電圧があると音質劣化すると言われていたので、パワーアンプICのDCオフセット電圧をキャンセルさせます。テスタで計測したら、何と0mVを示していました！すごい、効いてますね~。
この回路があるお蔭でパワーアンプIC前段オペアンプのDCオフセット電圧調整が多少ラフでもOKです。当然、限界はありますので注意して下さい。じじいの回路の場合、約6.75Vまで補正してくれるように設計しました。
DCアンプの場合、DCオフセット電圧があるとスピーカーに直流電流が流れ、スピーカー破損する可能性があるので最も注意が必要です。特にBTLアンプの場合は上下のパワーアンプIC出力を反転させるのでDCオフセット電圧が2倍になってしまいます。
因みにオペアンプの出力オフセット電圧は、反転/非反転増幅回路共に下記の式で算出できます。
Voffset=1/β(Vos+(Ri//Rf)*Ib)、β=Ri/(Ri+Rf)
じじいのアンプの場合、オペアンプ6段構成時の合計を算出すると、0.135V(typ)、0.865V(max)のDCオフセット電圧が発生します。これをキャンセルせずにそのまま最終段のLM3886が増幅したらスピーカーは壊れます！
オペアンプのLME49860を全てFET入力のOPA2140Aに置換すると、0.007V(typ)、0.027V(max)まで抑制出来ますよ。
ANALOG DEVICESのアナログ電子回路技術ノートで、石井　聡先生が執筆されたTNJ-062、TNJ-063に詳細な設計記事が記載されてますので御参照下さい。
お馬鹿なじじいは理解できず？？？、結論式だけ頂戴致しました！有難う御座います。教えて頂いたお礼にAD製LTC2058を使用しました。

・リレー回路・・・回路故障時にスピーカー保護
　回路故障により、DCサーボ回路で吸収出来ないDC電圧が発生したら、スピーカーを切り離します。約0.5Vで遮断するようにしました。
システム状態をLEDで表示するようにしました。正常：緑、片CH異常：オレンジ、両CH異常：赤が点灯するようにしました。

・LED式入出力レベルメータ・・・音の歪状態を確認
　2色LED(緑、赤)を使用して、ダイナミックレンジの0~25%：無点灯、25~75%:緑、75~90%：オレンジ、90%以上：赤が点灯するようにしました。
歪状態が簡単にチェック出来るので大変便利ですよ。

・入力レベル調整・・・CD出力(2Vrms)と他装置レベル(0.245Vrms)調整
　左右のバランス調整ボリュームも搭載しました。

・入力セレクタ・・・4ch切替
　背面にRCA入力：3ch、前面にミニジャック入力：1ch。

・スピーカーセレクタ・・・2組のスピーカー切替
　AurexスピーカーとJBLスピーカーの聞き比べです。

・オペアンプセレクタ・・・5個のオペアンプ切替
　皆さんがオペアンプの違いで音が変わると言っているので検証用です。
じじいの持論では、ある程度の高性能なオペアンプならばそんなに影響はないものと考えていましたが、百聞は一聴に如かずと言うことで回路追加しました。
じじいの持論では、音質は歪率特性、スルーレート特性、PSRR特性で決まると考えております？？？。PSRR特性は電源ノイズが直接影響する特性なので、オーディオ電源の平滑は非常に重要なんです。特に高域になるとPSRR特性が悪化しますので、電源ノイズが出力段に漏れてしまいます。
2号機のオペアンプ回路は3段構成(トーン回路使用時は5段構成)になっていますが、その一部をセレクタで切替します。オペアンプ回路は当初、TI製OPA1612で構成してみましたが、このICはデリケートな特性のようでソケット2段で使うと発振しやすいことが判明しました。発振対策で大きな容量が必要になり、周波数特性が悪化するので、諦めて全てのOPA1612をLME49860に置換しました。

切替オペアンプは、高音質で有名なLME49860、OPA2134、OPA2140、MUSES8820、MUSES8920、ADA4075が搭載されています。じじいの耳で判別出来るのか？？？　オペアンプの違いを感じたなら、オペアンプグランプリを開催予定です。
じじいが使用しているVictorのCDプレーヤー：XL-V77(1985年製)ですが、出力段のオペアンプをNJM4560DX⇒LME49860に置換しています。
「音が変化したか？」と聞かれても、1号機の改造中に置換したので分かりませんです。

手書き回路図は汚くて、自分しか理解出来ないから、時間が出来たら、Excelでキーポイントとなる回路図をアップしたいと考えてます。

高音質を求めて、じじいの飽くなき挑戦は続きます・・・。
3号機は、シングルエンドタイプかな？
4号機は、シンプル設計のBTLタイプかな？

でも、CX-30くんの面倒を見てやらないと・・・。
リコール案内来たけど、面倒になり先延ばし・・・。

では、また。