Digi Fi No.10 付録USBヘッドホンアンプ速報3

ファーストインプレッションだけど、改造したLXU-OT2と比べるとやっぱ悪いんだよん。

IMG_0636.jpg



まずはヘッドホンを挿して無音の状態でのサーという残留ノイズ。けっこううるさい。
ノーマルのLXU-OT2で音量を最大にしたときに出るくらいのノイズが常に鳴っている。
これはPCM2704Cのボリューム回路以降で乗っているんだと思われる。
なのでボリュームを絞った状態でも、上げた状態でも同じ量のノイズが出るってわけ。
LXU-OT2だったらアナログ段で絞れたんだけど、裏目に出た感じかな。
まあ、olasonicさんも自社製品の卵スピーカーでアナログボリュームつけてないから、今回もつけるわけにもいかなかったんだろうなあ。

つぎに音。なんか低音出ない感じというか、逆相っぽい雰囲気を感じたんだよね。
最初は出力のカップリングコンデンサの容量不足かと思ったんだけど、特性測ってみると低域まできちんと出ている。なんでだろ。

あとはボリュームを最大にすると音が歪む。ボリュームスライダーを半分以上上げると歪む可能性があるので注意だ。


とりあえず上記について調査をかねつつ改造というか、回路変更をしてみました。


まずはヘッドホンアンプ段のゲイン調整です。
ライン出力の段では0dBFsで2Vrmsが得られるようになっています。その後のヘッドホンアンプ段では4.7kΩと10kΩで3.12倍のゲインがあるので最大6.3Vrmsほどになるはずなんだけど、これだと17.6Vp-pにもなるので、電源電圧が12.5V程であることを考えるとクリップして当たり前。
確かに音量の小さいソースでボリュームを上げたいことはあると思うんだけど、PCから出力されうる最大レベルで歪んでしまうのは自分的にはダメだと思う。

んじゃあどうするかってことだけど、ひとつは電源電圧を上げる方法。
でも、これだと電源電圧を倍、すなわち25Vにしないといけない。それと電源電圧を上げたとしても残留ノイズの問題が回避できない。
というわけで、まずはヘッドホンアンプのゲインを下げるのが良いんじゃないかと。こうすれば、接続時にうっかり音量が大きい位置になっていて爆音で耳を痛める心配もなくなるので一石二鳥。大雑把な対処だけど、ゲインを1.5倍にするためにR51、R52を20kΩにしよう。
これで最大音量はおおむねクリップしない範囲に収まる。

それからヘッドホン出力のカップリングコンデンサ。
特性的には大丈夫そうだけど、LXU-OT2のときの教訓をもとに470μFに増強。

IMG_0638.jpg


ちなみにスーパーチャージド略のコンデンサだけど、一応は機能しているっぽい。これを外したり小さくすると電源電圧と仮想GNDが低域成分で揺られるようになる。
まあ、電源電圧は揺れても仮想GNDが揺れないように設計すれば要らないといえば要らないのだが…。
とりあえずそのままにしとこうか。

てか、本来のその、音量が小さいときに電気をためて、音量が瞬間的に大きい時にためた電気を使って見かけ上の最大出力を稼ぐという動作はしていないように見えるんだけど…。
それなら電源電圧をもっと高くしてほしかったなぁ。
充放電の状況を波形とってみようと思ったけど、揺れるのはせいぜい数十mV程度であって、波形見てもほとんど12.5Vで張り付いてるんだよね。


で、次は差動回路の問題。
低域の変な感じだけど、多分差動増幅回路にあるんだと思う。
というのも、DigiFi No.9に書かれていたけど、差動増幅でデジタルノイズを20dB改善してるって書いてあるんだけど、ここの回路がマズい雰囲気。
C25の両端の波形を見てみると、低域成分で振られているのがわかる。
最初はコンデンサの容量不足かなと思ったんだけど、どうやら調べていくとそれだけではなくPCM2704Cの仮想GNDをオペアンプ側の信号で振っているような感じ。まあ、PCM2704のVcomはデカップリングコンデンサを置くためのものであって、回路をドライブするほどの能力があるとはいえないと思うんだよね。
デジタルノイズの件について、どのようなノイズがどのような測定状況で20dB改善されたのかわからないけど、それ以前にサーという残留ノイズが多いから、意味ないと思うんだな。
低域への悪影響を考えたら、これはやめたほうがいいと思う。
だからC25とC26は除去して、基準電位は仮想GNDから直接取ることにした。

C25_20Hz_-10dBFs.jpg
20Hz -10dBFsの信号を左右chに出力した時のC25の両端の波形。
緑色がPCM2704CのVcomで、黄色がオペアンプ側。
低域で十分に結合していないことがわかる。


C25_20Hz_-10dBFs_Ronly.jpg
こんどは右chだけに信号を入れた場合。左chに漏れて影響してるのがわかる。
右chの回路のせいでPCM2704CのVcomが揺られているようにもみえる。


C25_remove_20Hz_-10dBFs.jpg
改造後。差動増幅をやめた場合、Vcomは振られなくなった。



IMG_0637.jpg


とりあえずこんなもんでどうでしょうか?









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あーでもノーマルのやつ、パッと聞きよく聴こえるときもあるんだよなあ。POPな感じというか。
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