Nutubeミント缶ヘッドフォンアンプの基板を組み立ててみる・・・ (Part-2)

先日、3月07日に日本橋電気街訪問の際デジットさんで購入させてもらった Nutubeミント缶ヘッドフォンアンプ基板。　毎度の如くスローなスタートになってしまった感はあるんだけど、ひとまず電源部を組み立てて動作確認したところまでを Part-1として紹介させてもらった。
動作確認しているとどうも自分の “悪いクセ” が出てしまうようで、回路の動作でちょっと気になる点を見つけてしまうと、まっすぐ先に進まずそれを簡単に解決する方法はないのか等々、いらぬ方向に脱線してしまうことがちょくちょく発生するのは何ともしがたいところか。　例によって今回も・・・ (笑)

ということで、電源部の DC/DCコンバータを動作確認している際、元々このヘッドフォンアンプが想定されているニッケル水素電池×2の 2.4V電源ではなく、自分としては当面単三アルカリ乾電池で運用したいと考えているので電圧を 3.2V程度まで上げてみた。　しかし、2.4V時に DC/DCの出力電圧を 75Vに調整すると、簡単に 80数Vまで上がってしまうのを見てしまい、このままでは使えませんがな・・・ となった次第

ちなみにここで使われている DC/DCコンバータ、基準電圧は赤色LEDの順方向電圧で作られており、実験用電源を接続して入力電圧を振ってやると、その電圧によって激しく明るさが変わるので “多分コレが原因なんだろうなぁ” という予想を立てていたのが実際のところなんだけどネ
早速ウラを取ってみましょうとばかり、入力電圧を 0.1V単位で振ってみて、基準電圧となる LED両端に発生する電圧 Vrefを見てみたのが上の表ですな。　左から入力電圧 V＋、LED両端の Vref、そしてLEDと V＋間に 330Ωの抵抗が渡してあるので、そこに流れる電流を計算で求めた Irefまでを見ていただきたい。　2.4V入力時に Iref (計算値) は 2mA流れており、Vrefは 1.74Vと出た。　Irefは 3.2V入力時には 4.21mAまで跳ね上がり、このときの Vrefは 1.81V。　まぁ LEDの内部抵抗から考えるとこんなもんではないかと。
次は DC/DCの出力電圧。　まずは調整用 VRを左一杯の最小値に設定したときの出力を Vout1に、2.4V時に 75Vになるように設定した後、入力電圧を振ったときの出力を Vout2に記してある。　あんまり細かく見なくても傾向が判りそうだったので 0.2V刻みにしたんだけど、書き留めた値をざっと暗算してみただけで Vrefの変動に引きずられている様子が丸わかりですwa　念のため、出力電圧を Vref電圧で割った比率 out/ref も計算してみたけど(笑)

ここでこの Vrefをもっと安定にするには、と考えてみると、性能の高い 1.75V前後の定電圧源を持ってくるか、それとも Irefを安定化できるような素子を持ってくるか、の二択になるのだが・・・ まずピピンと来たのが CRD (定電流ダイオード)。　但し、2.4V入力時に 0.65Vの差しかないことを考えると、たとえば石塚電子製の E-202とか E-272あたりを持ってきても立ち上がりが緩すぎてダメダメだろう。　そこでひらめいたのが、High gmな J-FETに定電流素子として登場願うのはどうかな、と。　この手の J-FETは最近軒並み使える品種が減ってきているのが現状なんだけど、幸いにもイサハヤの 2SK2881-Dを秋月さんで購入してあるんでちょいと半導体アナライザにかけてみたのが次のステップね

理想的な電流値としては、2.4V入力時の 330Ωの抵抗に流れる値をそのままとすれば 2.0mAになるのだが、秋月さんで買える Dランクは IDSSが 2.5～6.0mAまでバラ付いているんで、ひとまず小さめのものを探して使いましょう、という観点で探してみたところ、10本切りテープの中で 3.1mA程度のものが 2本出てきたので、今回はコレで
決して定格上限のものが使えないということはないのだが、単に無駄な電流を流すのは精神衛生上良くないという程度。　まぁそのあたりはテキトーに

早速 330Ωの抵抗を外して、こんな感じで実装してみる、と
ピン配はマーキングを正面に見て、左から S(ソース)、G(ゲート)、D(ドレイン)の並びなので、中央のゲート端子のリード線をそのまま左に折り曲げてソース端子に半田付けしてしまえば OKだ
これは余談だが、J-FETで定電流回路を組む際にソース経路に抵抗を入れて電流調整する手法がよく使われているのだが、今回ばかりはすんなり決まらないので・・・ 事前に IDSSを確認するか、それとも潔くそのまま気にせず使うか、という二択でヨロシク(笑)

結果の方はご覧の通り～ バッチリ改善されましたな
これで少々の電圧変動があったとしても、Nutubeのアノード回路に供給される電圧は許容範囲内に収まってくれるハズ。　ひとまず一歩前進かな
Irefの値は計算で求めることができないので、330Ωの抵抗が付いていた頃の Vrefの値から逆算した推定値を入れてみたけど・・・ 先ほどの半導体アナライザのグラフと付き合わせてもらった方が正確かな。
ちなみに、これがメーカー勤務の方だったら、J-FETなんていうバカ高い部品を使おうもんなら資材購買部のエライさんにどやされるのがオチなんだろうけど、幸いにも趣味でやっている工作なんで、単価 40円ほどの部品なら気にせず使いましょう、としておきましょ

今回の最後はこちら。　Nutubeのもうひとつのウィークポイントはヒーター回路なんだけど、この基板の回路は、ヒーターに供給する電圧を電源のプラス側に寄せてバイアス供給も兼ねさせているんで、ここもできれば安定化する算段を考えておきたいと思い、ちょいと実験中
実はまだ完成形ではないんだけど、とりあえずはうまく動いているようなので、もう少し調整してから改めて完成形をご紹介したいと思う

ではでは、ひとまず今日のところはこの辺で・・・ かな

・　・　・

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