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Play what you don't know
失敗は成功のもと・・・だといいな

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2次歪回路、3次歪回路(指数歪回路と言うべきかも)、ミキサー、ヘッドホンアンプ(兼バッファー)を一枚のPCBに組んで、音を聴いてみました。

ヘッドホンアンプの回路は、TechnicsのClassAAにしました。たかじんさんが、解析・製作していて有名です。http://nw-electric.way-nifty.com/blog/hycaa.html
たかじんさんのHyCAAアンプでは真空管の前段アンプで味を出しているということなので、コンセプト的にはかぶってしまいました。私の場合は、半導体で真空管の音からトランジスタの音まで調整可能にする試みってことで、ご勘弁下さい。
 
最終的に全体の回路図はこうなりました。
ミキサー部分の入力抵抗10kΩは、コンデンサに対してちょっと小さすぎる感じですが、20Hzで-0.1dB (位相回転10度)くらいですので良しとします。
3次歪回路とミキサー回路のオペアンプは、NJM4580。ヘッドホンアンプの電圧増幅段はOPA2134、電流供給段はOPA275としました。6月28日追記 OPA275は微妙に発振していました。NJM4580に変更です。
NFB抵抗に並列の位相補正Cは今は未実装です。

イメージ 2

電源は、ごく普通の無帰還安定化にしようと思いましたが、ツェナーの代わりにTL431を使用しました。(またまたyamazaki_planさんのアイデアを借用しています。http://blogs.yahoo.co.jp/yamazaki_plan/35078884.html
平滑Cは出番がなく数年間放置状態だった47,000uFを使ってみました。えーと、私は無信仰ですので、コンデンサの銘柄による音の違いとか、信じなければ聴こえないはず(笑) このでかいコンデンサのせいで空いてしまったデッドスペースには、なぜか手元にあったコモンモードチョーク2mH + 1000uFを突っ込んでおきました。(コモン、ノーマルとも多少の効果はある・・・よね?)
完成するまではケースには入れずに動作確認します。
 
イメージ 1


とりあえず、机の上のこんな配線ですが、音を聴いてみました。
最初、歪調整のVRを回しながら聴いても、全然違いがわかりません(苦笑)
30分くらいしてようやく3次歪については、違いを見つけるコツがわかりました。ピアノの強い音などで歪むのが確実に分かります。ちょっと付帯音が聞こえるとも言えますね。6月28日 追記 発振のせいかもしれません。
音色の違いとか、響きの違いはあると言えばあるような、ないと言えばないようなというレベル。一瞬、違いが聞こえたような気がするが、冷静になって聞き直すと気のせいって感じです。

3次歪の場合、違いが確実に分かると言える歪の設定でのスペクトラムが下図です。
イメージ 3

WGで出力0dBを出して、歪回路の音量VRでWSへの入力が過大にならないように調整してます。WS側は0dBVが0dBになるように、入力VRを設定済みです。
THDの表示は何かおかしいので無視して下さい。
3次歪が約-57dBですので、0.14%でしょうか。うーん、ちょっと低すぎですか? 実際には、WGの0dBより少し大きい音が入っているのかもしれないですね。
(相変わらず50Hzと奇数次の高調波が入ってますが・・・無視して下さい)

こちらは、1kHz -6dB と1.6kHz -6dBをWGから出力したときの、混変調歪。
 イメージ 4


それでは、続いて2次歪です。
どうにも不思議なんですが、2次歪最大設定でも、全然違いがわからないっす。なんという駄耳でしょう!  
2次歪は、耳に心地よくて、音楽が生き生きして、響きが豊かなはずなんだけどな〜 どうなってんだろう?

そのときの歪はこのレベル(。だいたい-48dBですので、0.4%くらいでしょうか。(ブレッドボードで実験していた時より、歪が少ないですね。後で調整してもう一度実験しよう)
イメージ 5

同様に、混変調歪。
イメージ 6
 
ちなみにこれが歪設定の最低レベル。1kHz -6dB と1.6kHz -6dBをWGから出力。だいたい-80dB  0.01%ですね。
イメージ 7



結論としては、3次歪は比較的少量でも付帯音として耳ざわりであり、慣れれば聴き分けることができるようです。ただし、高レベルの音だけですね。
音色の差とか、響きの差とかは、私にはわかりませんでした。
2次歪は0.4%まで全然、全く違いがわかりません。
 
ダブルブラインドの試験でもないので、まあ、その程度の話です。音というのは、ちょい聴きじゃあわからないもんだとも言いますしね。
後で録音してYouTubeにでも上げましょうか??? waveファイルが置ければいいのに。
 
ある調査では、一般の人の歪検知限界がTHD3%、耳の良い人で1%だそうです。

 
ところで、2次歪回路について、どうして歪を変化させることができるかを考えています。帰還抵抗を外して、裸ゲインを見るってことができないのがつらいところです。でも、R2=20kΩの時(最小歪時)、もしNFBがなければ、FETが2mS x 負荷20kΩで単純に40倍、 32dBですから、これくらいの帰還は掛かっているのかな。また、この回路はほとんどソースフォロアとも言えます。2SK30Aのソースフォロアの歪が-80dBでしたので同じですね。
イメージ 8
 
電流帰還っぽくも見えるので、シミュレーションで電流をみてみました。上の図の電流値はAC電流です。
(けど、分からん・・・ こんなんじゃ帰還量が少なすぎるような。電流増幅はしてないからこんなもんか)
 
一方、歪最大時(R2=100Ω)、負荷は500Ωと言えるので、FETが2mS x 負荷500Ωで単純に1倍ですから、帰還はほとんどなしです。これだと、歪が1%くらいになるのは自然でしょうか。
自分には、帰還量をコントロールして歪を可変にしているというよりは、ソースフォロアとソース接地の混合状態で、その混合比を変化させているように見えるんですけど、こんな考え方は変でしょうかね(笑)

 

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