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【電子工作】 ミント缶の中に高音質ヘッドホンアンプを組み込んでみた



iPod Classic の愛好家は多い。

エレガントな見た目、直感的なインターフェイス、容量に対しての割安感、ずっしりとした重厚感、そこそこの高さから落としても壊れない堅牢性…
しかし、微妙に悪い音質という致命的な欠陥を持っている。
最新鋭のデジタルアンプを搭載している新型ウォークマンにはもちろん、同社のnanoにさえ負けているとする見解が殆どだ。
「なんか曇ってる」「味付けが変」等々の批判が集まる中、筆者の導きだした結論は

「悪ければ作ればいいじゃない。アンプ。」

「ポータブル性が犠牲にされない程度に小型で、しかも高音質。」
「充電式は危ないし、いっそ単3で動くアンプがいいな。」
「どうせなら誰かの回路図を引っ張ってきて1から作ろう。」

アンプの製作作業が難航し、数ヶ月に及ぶ苦行になろうとは、この時点の筆者は知る由もなかったのだ…

※画像の多い記事です。



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前置きはさておき、本題のアンプ作成へ。
ここで、筆者(電子工作準初心者・「キルヒホッフ?誰それ?」状態)と同等のスキルの持ち主がポータブルアンプ作りに手を染める場合、簡潔な回路がウリなChu-Moy氏のアンプ日本語参考)の制作がド定番となっている。

が、あえて無視
色々と技術系の活動をなさってる日本のnabe氏が設計した「高音質な低電圧ヘッドホンアンプ」を、ここしばらく米国のDIYで流行っているAltoidsミントの缶に組み込むという方向性に決定。作成例が存在したので、これを大いに参考して制作にかかる。


何故CMoyアンプを作らなかった?

直球ですね。
面白みがなかったから。いくらでも作成例があるし。今更そんなのを記事にしても誰得
CMoyは9V電池をベースに設計されているため、単3・単4が使えない為です。後者に対応していれば、他に持ち運ぶ電子器具との兼ね合いもでき、より便利です。



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回路図・部品・その他注意事項等諸々はココを参照。

筆者の揃えた部品(リンクはマルツパーツ館WebShop等、購入先):

商品 個数
ALTOIDS ミント缶 1
オペアンプ LMP7732MA * 1
SOIC→DIP変換基板 1
基板用ピンヘッダ 4ピン連続
(4ピン)×2もしくは(20ピン)
2
トランジスタ 2SC1815(L)-Y(F) 4
トランジスタ 2SA1015(L)-Y(F) 4
定電流ダイオード(1mA) 4
ショットキバリアダイオード (同等品) 4
金属皮膜抵抗 1Ω (同等品) 4
オーディオ用カーボン抵抗 220Ω 5
カーボン抵抗 2.2Ω 2
電解コンデンサー 2.5V 2700μF 2
フィルムコンデンサ 0.1μF 2
3.5mmステレオジャック 2
2連式ボリューム A特性 10kΩ 1
2回路スイッチ 1
電池ケース 単三電池×1本 2
LEDブラケット 1
ボリュームつまみ(外寸φ20mm以下)(同等品) 1
M2.6mm ネジ 2
M2.6mm ナット 2
ユニバーサル基板** 1
*何故これを選んだかは謎。nabe氏曰く「使用を推奨するオペアンプはLME49721とAD8656です。」
**もっと安いもので可。樹脂系のほうが基板自体の加工が安易。

総額:¥5000〜6000くらい

なお、電子部品のデータシートは、特に端子系のものはよく確認すること。特に、2SC1815(L)2SC1015(L)のトランジスタは、コレクタ・ベース・エミッターの端子を確認すること。

必要な工具:ドライバー、半田ごて、はんだ吸い取り線、はんだ(φ0.8mmで十分)、フラックス、ヒートクリップ、六角棒スパナ(ボリュームつまみ固定用)、やすり等。

筆者は他にもiPod ドックコネクターを用意した。
オヤイデ製これのほうが使い勝手がよさげ)


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以下、筆者の製作記。

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まず用意したのは例のミント缶。

IMG_3041.jpg

IMG_3042.jpg

割と大きいが、作りはしっかりとしてる。適量の圧力で閉まってくれるので、使い勝手が良い。

ミント缶は置いておいて、まずはオペアンプをハンダ付けする。

そもそも、変換基板たるものにハンダ付けせざるを得ない理由とは

IMG_3058.jpg

その小ささにある。恐るべしオペアンプ。


用意した変換基板:

IMG_3088.jpg

(筆者は最初、間違った変換基板〈モノラル用〉を注文してしまうという痛恨のミスを犯したので、くれぐれも注意を…)


IMG_3210.jpg


オペアンプを変換基板に乗っけたところ。ここで筆者が参考にしたのは、次の動画:


用意した武器:
IMG_3046.jpg

これらを使い、
フラックス塗り→基板に少しはんだ付け→はんだ吸い取り線で余剰はんだを取り除く→フラックス塗り→オペアンプを乗せる→ビデオの如く、はんだで濡らした半田ごての先を横移動させる
という作業を行った。

なお、はんだにはフラックスは入ってるものの、

IMG_3297.jpg
(切り口の中央部分がフラックス)

すぐ蒸発してしまうので、フラックスを塗るという行為で作業自体の効率が大幅に上がることが度々ある。なお、はんだが流れにくい場合、どちらかの金属が暖まっていない、もしくは酸化された層がとれていない場合が考えられるので、フラックスを塗ってみることをオススメする。


ブレッドボードを用い、動作確認のための仮組みをする。
IMG_3070.jpg

お、音が出ないぞ!

いくらいじっても出ないものは出ない。ここは潔く次のステップへ。


次は基板加工。

IMG_3095.jpg

カッターで切込みを入れ、力を入れると「ペキッ」と割れる。

IMG_3104.jpg

これに先程組み上げた回路を脳内で練り回しつつ部品の配置を考える。

IMG_3106.jpg

配置の調整。電子部品の「足」はまだ切らない。

ただし、オーディオジャックの部品は、一部の足が干渉して基板に上手く刺さらないため、使用しない足を(データシートを見つつ)切ってから配置する。

IMG_3102.jpg


部品の配置が決まれば、次は裏配線のはんだ付け。

IMG_3108.jpg


表:

IMG_3109.jpg

IMG_3113.jpg

週末をいくつか潰してここまで作ったんだ!これで音が出るはず!報われの時は…



.

……

出ない。

「仮組みした時出なかったやけん出ないもんは出ないがよ」と言われても後の祭り。

が、部品一つ一つのデータシートをよく見てみると、トランジスタの端子の位置を間違えていたことに気づく。
もとい、参考にしていた『Make: Electronics』の記述が紛らわしいせいである。「データシートを見ろ」って書いて…あった。「料理する」。


そんな訳で、数週間を経て作りなおすことにした。
なお、この際に使用した部品を上述のリストに記している。

IMG_3214.jpg

IMG_3215.jpg

(なお、上にこのミント缶で作られたアンプについて書かれたものをリンクしたが、本作品は効率よい配置の為にそこの部品配置を大いに参考しているものの、抵抗と入力用オーディオジャック端子の配置を大きく変えている。)

電池をつなぐと音が流れ出る。個々の電子部品をアンプたらしめたこの労力を振り返って虚しさに溺れる前に缶の加工を行う。

IMG_3217.jpg

前の真空管アンプでは、鉄の板を相手に画鋲で悪戦苦闘したが、今回はすんなりと穴が開いた。むしろペラペラな金属の場合、画鋲程度の物体で穴を開けたほうが効率がいいかもしれない。

IMG_3218.jpg

穴をやすりで広げたところ。これに先程の基板を押し込む。

IMG_3306.jpg

完成!

オーディオジャックが缶の両端にあるため、接着剤等を使わなくても強度と堅牢性が確保されている。

iPodとの比較:

IMG_3312.jpg

やっぱり厚い。そして割と重い。だがそれがいい。




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IMG_3304.jpg


Altoids缶アンプ・nabe氏「高音質な低電圧ヘッドホンアンプ」LMP7732MAバージョン


制作は難航し、記事に書かなかったマイナートラブルも数多く発生した。お世辞にも作り易いアンプとは言えない。
音質は(Sennheiser HD595 を用いての比較)iPodのヘッドホン出力と比べると格段に高音質になっている。室内音楽は楽器の間の分離が向上し、ロックでは音の厚みがより歪みなく表現されている。例の真空管アンプと比較すると、特にオーケストラを用いるクラシック音楽では真空管アンプに軍配が上がるが、そもそもの音作りの方向性やヘッドホンの相性もあると思われる。
コストパフォーマンスは、労力を計上するかしないかによって分かれるが、個人的には「良い」と思った。

何より、達成感が半端なかったので、

評価: ★★★★★


カテゴリ: サイエンス
2011年09月03日 02時07分11秒 Posted by Moshi ( 55,438 PV ) 勢い:20


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コメント(リンクの記載「http://」は行えません)
1 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)02:26:14. ID: e38fb1d1p
すげぇぇぇぇ
俺もこんなの作れるようになりたいけど、何からやればいいのかわかんないや・・・
2 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)02:35:12. ID: 96a11102p
くれ!DIYな良品ですなあ
3 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)03:18:37.31 ID: qbdlMHCUm
何処のMAKE:だよと思ったらMAKE:だった
4 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)03:34:17. ID: 9749a489p
ようやるわ
5 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)06:31:25. ID: 1d984f05p
GJ!。こういうのを見るとやってみたくなるけど見るからにたいへんそう。
けれど、それを上回る達成感があるんだろう。
6 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)08:30:45. ID: 0c2ed5c7p
MAKE:は面白いよな
俺も作ってみたい
7 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)09:39:15. ID: df02fa6bp
500円で買うよ
8 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)10:27:24. ID: 318c0384p
昔、エレキジャックかなんかで似たようなの載ってて
こんなん作った覚えがあるわ
いちばん苦労したのはカッコイイ缶を探すこと
9 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)11:34:39. ID: 158433bdp
>CMoyは9V電池をベースに設計されているため、単3・単4が使えない為です。

DC-DCコンバータで昇圧すればいいじゃない
10 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)11:45:50. ID: 8c7ae674p
楽しそうだ
電子工作は何から手を付けていいのか分からなくてなー
11 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)12:35:14. ID: b4386896p
基板ネジ止めした方がいいぞ。今からでも。悪いことは言わない。簡単に振動でハンダは外れる
12 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)13:54:14. ID: 42e109e1p
ジャンパーがひどい。
裏返すと粗悪な中国製品に見える。
次はプリントしよう!
13 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)16:17:33. ID: b0f5882bp
すげえ
14 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)19:59:23. ID: fb3e1303p
ホットボンドでも止めておくべき
15 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/03(土)21:12:29. ID: 69497bc7p
SANYOのSEPCコンデンサかよ。高品質だな
16 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/04(日)00:18:03. ID: da7f7cb6p
おまwwwYAHAの人ジャマイカGJ!
まだドリルやリーマとかの工具買ってないのか
今度から、穴開けはその辺りの工具使うようにw

>>11
ネジ穴入れるスペースが…
でも、ダイソーで厚めのゴム板買ってきて
四隅だけでも支えといた方がいいかも

>>12
ユニバーサル基板の手配線だとこんなものだろ
つーかプリント基板は金かかりすぎw
17 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/04(日)00:52:20. ID: 2c49d140p
ものすごい密度感だな
パソコンの音出しもこだわってるの?よければ記事でどんなふうにしてるか教えていただきたい
18 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/04(日)09:56:10. ID: 4aab1b9ap
ケースがカッコいい。
19 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/04(日)21:02:12. ID: f963ccbbp
売ってほしいレベル
20 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/05(月)00:47:58. ID: 3635be11p
>>19
値が張っても良いなら
つ http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-03741/
でも自分で組んだ方が安上がりだし愛着も沸くよ
21 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/05(月)00:50:59. ID: e900d105p
Chu-Moyアンプは、正負電源を擬似的に生成しているため、9垢必要になってます。
ごくごく基礎的な反転増幅回路なので、単電源(プラスのみ)でも動作します。
両電源と聞き比べても全く分かりません。

上記の回路ですと、トランジスタはコンプリペアという、個体差のばらつきが無いように、特別に選別されたものを購入しないと、雑音が発生したり、音が劣化します。
22 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/05(月)00:58:06. ID: e900d105p
21です
ちょっと補足です。

上記の回路とは、nabeさんの回路のことです。

Chu-Moyアンプを単電源で製作するときは、低電圧オペアンプというのを使ってください。
そうすれば、単三電池2本で動きます。
23 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/05(月)01:04:54. ID: 3635be11p
トランジスタなら、こっちも良さそうだな
http://www2.famille.ne.jp/~teddy/pre/new5.htm
24 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/09(金)14:39:23. ID: ce669689p
もうちょっと単純にできないのかな
25 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/13(火)00:22:32. ID: b31d7fd0p
chu-moyはこれ以上ないくらい単純だろ
26 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/15(木)11:42:55. ID: d3cd57b1p
再び21です〜
chu-moyアンプは反転増幅回路じゃなくて、非反転増幅でした。

27 名前:名無し@ガガリアン 2011/09/19(月)00:02:11. ID: e13a483dp
まじで売ってほしいなこれ
28 名前:名無し@ガガリアン 2013/12/27(金)20:44:29. ID: 5282c388p
nabe氏のは、理解不十分からのおかしい回路ばかりだから作らない方がいいよ。