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単電源ヘッドフォンバッファの製作〜出力カップリングのカットアンドトライ(電気二重層コンデンサ) – まこ猫ジャンク

アンプ 電子工作

単電源ヘッドフォンバッファの製作〜出力カップリングのカットアンドトライ(電気二重層コンデンサ)

投稿日:2014年11月22日 更新日:

本来は現状での音で満足できればよかったのだけれど、低域が「ボテボテ」してる感が強く、オケのホール録音等の「んごぉーー、うぅおおおん」というような低音ノイズの存在感が、ほとんどない。

あと、個人的には、信号ラインにケミコン類を使うと、いい思い出がなかったり(指で弾くと鳴いたり、ガサゴソいったり・・)。

現状は、出力段のカップリングをブラックゲート(以下、BG)100uF+タンタル100uF+フィルム0.1uFで構成してるけど、それを変える案として、

・でっかいフィルムコンにする
・タンタルをいっぱいパラる(面実装のタンタルを積み上げる)

いずれにしても、お題の中にあった「大きさはiphone6くらいで、高さはなるたけ低く」としたので、現状利用している部品を見てみると、背の高い部品は、2連ボリュームくらい(12mmくらい)となり、これ以上高くするのはNG。

となると、小さくて大容量のキャパシタなる素材は、なにがあったっけ?ということで、酔っ払ったときに、ふと思いついたのが、「電気二重層コンデンサ」。電気二重層コンデンサ(以下、NEC製を使うので、スーパーキャパシタ)のカップリング利用は、「ネットで誰かやってるべ」と思って探したけれど、らしきものが見当たらない。というわけで、なけりゃ、自分でやってみろということで、スーパーキャパシタのカップリング利用については、あれこれ意見でるでしょうが、人の百聞は、実験の一聞にしかずというわけで、とにかく試してみることに。

今回利用するスーパーキャパシタは、NEC(現NEC/TOKIN)のFM0H473ZF 0.047F/5.5Vです。uF表記だと、47000uF。昔、千石で3個¥150円(だったような)で購入したストック品。ヘッドフォンバッファの電源電圧は5Vで。

採用にあたっての考慮点として、一番きになるのが、ESR。一般的にESRが高いと言われていますが、高いです(笑)。

image

データシート(//www.nec-tokin.com/product/pdf_dl/super_cap.pdf)より引用

データシートをみると、200Ω(1KHz)以下と書いてある。ってことは、32Ωのヘッドフォンつなげると、最悪、1/7くらいの電圧しかかからないから、音がほとんど出ない!?ってことで、「こんなもん、ヘッドホン出力のカップリングに使えるわけないべ」となるところですが、NECさんのことだから、スペックシートのデータは、どうせマージンとってるだろうっということで、実際のESR(実力値の平均)は、上記のスーパーキャパシタで、12Ωだそうです。この値なら、32Ωのヘッドフォン繋げても、聴けるくらいの音量は確保できそうなので採用してみることに(普通に考えれば、12Ωでも大きすぎだけど。遊びなので)。

最近のスーパーキャパシタは、ESRが低い(0.1Ω以下)ものも出てきているみたいなので、オーディオ帯域でのESRもケミコンよりいい特性のものが、実はあったりするんぢゃないかと期待もしますが・・・お高いですから、買いあさって、実測して、趣味で使うには、まだちょっと・・・。メーカーさん、お願い、頑張って!(お安く提供されるようになりますように・・ボソ)

今回利用するスーパーキャパシタは箱形なので、積層シートが巻いてないタイプ。それも使ってみたい理由の一つだったり。

というわけで、手持ちのスーパーキャパシタに、とっとと交換。

前回と同様に、wavespectraで簡易計測してみました。

以下、wavespectraでみたデータです。

・f特(負荷インピーダンス:AKG K44 32Ω)

image

青は、当初のカップリング。緑がスーパーキャパシタのカップリング。
だいたい、-2.5dBくらいの電圧降下で済んでいます。思ったより音量確保ができました。

低域については、24Hzを境に緑のほうが伸びていることが、辛うじて見てとれます。

・歪率( 入力:0.1Vrms 1KHz 負荷インピーダンス:AKG K44 32Ω)

image

とくに前回と変わったところがなく、出力電圧差が、2.47dBと表示。歪率もそんな変わりません。

ぜんぜん、いけるぢゃないですかー(笑)。

結論
スーパーキャパシタは、カップリングしても、ちゃんと音が出る!。低域については、容量が大きいため、伸びるのは、当然かもしれません。

おかげで、「ぐぅおおおーーん、ぶぅおおおん」な低域ノイズや、ピアノのペダルの「スコ、グゥオ、ガウ」とか、椅子の軋り音とか、ゴリっとした低音とか、前より無理なく聴こえるようになりました。

ボテボテな低音だったのも、矯正されたし。

マーケティング的な表現なら「ソリッドカーボン採用により、キッチリした低域を生み出し、電子が希硫酸を移動する際、無駄な信号を溶かしピュアな電子だけが云々」ですかね(極悪ですね)。

注意点として・・・
利用については、本来の使い方とは違うので、オススメするか?と聞かれると、一度は試して聴いてみてもいいんぢゃないでしょうか。という感想です。
というわけで、まかり間違って、「やってみよう、試してみよう」と思う方は、電圧だけはお気をつけください。なお、もし、+、-を逆につけてしまったら・・上記商品シリーズは、万が一、逆差ししても壊れにくいみたい(出荷時に、単に電圧印加してるだけってことを聞いたことが・・)ですけど、ちゃんと、正しい方向に直して使いましょう。
長期間使用で、どのような状態になるのかは、皆目わかりません。
今回のヘッドフォンバッファは、このまま、スーパーキャパシタで使っていくつもりです。

あとは、シャーシ加工か・・・連休中に仕上がるかなぁ・・・

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