4分配アンプの件

質問

現在オーディオ用ファイル・プレーヤーの出力（中国製で詳細は分かりませんが、ヘッドホン出力レベルとある）が小さいので、アンプを増設してヘッドホン4分配を作ろうとしております。そのオーディオ・ボードの出力はユニバーサルで作る（試作）のですが、バッファーアンプ（ゲイン0）の後にヘッドホンアンプで利得を稼ぎます。ICはポピュラーなNJM4580DDです。実際バッファーアンプの出力部を確認したところ、歪んだ汚い音です。入力される音までは良いのですが、出力がこういった状態です。どうしたら綺麗な音に出来るのでしょうか？ちなみにベーリンガーのアンプHA400にオーディオボード出力を繋ぐときちんと綺麗な迫力ある音が出ます。やりたいことは一緒なのですが、一体何が原因なのでしょうか？どなたかご教授いただけますか？VCC=は5Vから12V単電源に変更しました。なお、入力に100kを5Vでプルアップしています。ヘッドホンアンプ入力の前に、まずこの問題をクリアしなければ・・・・。宜しくお願い申し上げます。

回答No.7

xpopo · ベストアンサー

今日は、

NO.6への補足で、どうもヘッドフォンの問題だった可能性が高いということで納得しました。
それから、補足での下記の点についてコメントします。

１）　ヘッドホン端子のGNDは、電解コンデンサー100uFを通ってGNDへ落としています。
　　この電解コンデンサ（添付の回路図でC2）は１００ｕＦでは小さすぎます。添付した
　　シミュレーション結果の周波数特性では低域の伸びが今一つです。４７０ｕＦか　　
　　１０００ｕＦに変更されたほうが良さそうです。

２）　次段OP-AMPの+と-に20pのマイカコンを入れてます。
　　これは回答ＮＯ．５でも指摘しましたがここにコンデンサを入れますと発振し易く
　　なってしまいます。添付周波数特性でこのコンデンサＣ３を変化させた時に４００ｋＨｚ
　　から７００ｋＨｚあたりにピークが発生してるのが見えます。Ｃ３が殆ど無い状態、
　　Ｃ３＝０．１ｐＦの時が一番発振しにくい状態になってるのが分かると思います。
　　Ｃ３は外しましょう。

３）　一番最初に入れている20Kのボリュームは1段目のOP-AMP出力側に入れた方が良いでしょうか？
　　初段のＯＰアンプの入力保護にもなるのでこのままで良いように思います。

お礼

懇切丁寧なアドバイス、数値で説得できるツールのご提供、何から何まで本当に有り難う御座います。全て納得の上で修正したいと思います。1000uは大きいですが、低音もパンチが効いてほしいので、この定数での電解コンを採用するつもりです。グレードの高いオーディオ用を早速購入するつもりです。今回いろいろとお付き合い下さり感謝申し上げます。また何かの際はアドバイス等宜しくお願い申し上げます。

回答No.6

xpopo

回答NO.5です。

　回路図、勘違いしてました。NO.5への補足を元に回路を書き直しました。
添付しますので間違いが無いか確認してください。

　それから、補足で、

＞ボルテージフォロワの出力で、どうして急に音が汚くなるかなのです。出力に
＞直接ジャックを付けてモニターしましたが、やたら音が汚くて、

とありますが、「ボルテージフォロワの出力に直接ジャックを付けてモニタしました」
とは、ボルテージフォロワの出力にヘッドフォンを付けたんですか？
　その場合、ヘッドフォンにはシリーズに１００ｕＦ以上のコンデンサを付けて
音を確認しましたか？コンデンサを入れないでヘッドフォンをつなげばボルテージ
フォロワの出力には大きなＤＣ電流が流れて正常な状態にはなりませんのでそんな
ことはされてませんよね？

補足

わざわざ回路訂正までさせてしまい、お手数かけっぱなしで何か申し訳御座いません、感謝感激です。訂正図面ですが、そう、この通りです！。この1段目のOP-AMP これは単なるバッファ（非反転式　１倍） で、その出力をヘッドホン端子を半田付けしてモニターしてみました。間に47uの電解コンを入れてDCカットしています。昨日家に戻ってモニターする分には何か聞ける状態になりました。と言いますのは新しくヘッドホン購入したからです。今まで使用していた物は20年も前のモノですのでにガタが来て雑音ばかりの状態でした。汚い音も実はこのヘッドホンのせいかも知れません。新しいモノはさすがにクリアに聞こえます（32Ω）。さて、ここから４回路に分配 するのですが、モニターのヘッドホンジャックと47uの電解コンは除去し、そこからおのおの10Kの抵抗をシリーズに入れ、次段のOP-AMPの(-)へつなぎ、その（-）と出力間に100Kを入れます。10倍のゲインアンプです。このOP-AMPの出力から47Ωを通してヘッドホン・ジャックへつなぎ、OP-AMPの(+)は+5Vへつなぎます。ヘッドホン端子のGNDは、電解コンデンサー100uFを通ってGNDへ落としています。これが全体のシステムなんですが、さてうまく聞こえるでしょうか？次段OP-AMPの+と-に20pのマイカコンを入れてます。一番最初に入れている20Kのボリュームは1段目のOP-AMP出力側に入れた方が良いでしょうか？

回答No.5

xpopo

回答への補足により原因が分かりました。

　原因はＯＰアンプの＋入力と－入力の間に接続された２２ｐＦのコンデンサです。
補足された内容を元に回路図を書き直してシミュレーションしなおしました。
今度は入力から出力までのゲインの周波数特性です。結果の周波数特性を見る
とｆ＝700kHzあたりにｆ－特に約４ｄBピークが現れています。この周波数で
発振が起きている可能性があります。
　対策としては２２ｐFのコンデンサを削除することです。もともと発振対策として
この場所にコンデンサを接続されてますがOPアンプの＋と－の間にコンデンサを接続
しますと、一般に発振しやすくなってしまいます。
　この回路の設計条件ですとOPアンプには２０ｄBほどのゲインを持たせてありますので
バッファー接続の全帰還に比べて発振しにくくなってます。したがって、あえて発振対策
は必要ないでしょう。ただ、どうしても発振対策をしたいという場合にはOPアンプ出力
と－入力間の１００ｋΩに並列にこの２２ｐFを接続すれば良いと思います。

補足

ごめんなさい、説明が悪かったようです。22pのコンデンサを入れているのは次段のオペアンプの＋と－です。その次段のオペアンプを繋ぐ前に1段目のオペアンプ出力で音が汚い状態になっております。私が解せないのは、入力（＋）まで綺麗な音が来ているのに、ボルテージフォロワの出力で、どうして急に音が汚くなるかなのです。出力に直接ジャックを付けてモニターしましたが、やたら音が汚くて、これでは次段に繋げることができません。本日帰宅してから他に原因が無いか再チェックしてみます。有り難うございます。

回答No.4

xpopo

今日は、

　回路図が良く見えませんが、OPアンプ出力からヘッドフォンへ接続する間の回路
に問題がありそうです。一応、問題なく動作する回路図を添付しました。一緒に
入力に１ｋHzのサイン波を加えた時の出力の波形（シミュレーション）を載せて
おきました。
　それから、入力のカップリングコンデンサは０．１ｕＦでは小さすぎて低域の周波数
が落ちてしまいます。１ｕＦに変更すると１０Ｈｚまでゲインを伸ばせます。

補足

すごいですね、シミュレーション付きですか！こういったツールが私も欲しいな。とにかく有り難うございます。まさに入力部はこの通りです。ただ入力カップリングコンが0.1uでは一桁小さいようですね。この出力を更に4分配のヘッドホンアンプ（利得10倍）に入力します。分配後、10kを通して－へ。また－と出力間に100kが入ります。＋は5Vにプルアップし、発振防止のため＋と－間に22pのマイカコンを挿入する仕組みです。出力は47Ωをシリーズに出力ジャックへ。ジャックのGNDと基板のGNDに100uの電解コンを実装します。今、分配前の段階で音が汚い状態です。

回答No.3

tfworld

ちょっと回路が見辛いですがNJM4580DDの電源は＋１２Ｖと－１２Ｖではないでしょうか？そして－１２Ｖにもコンデンサーが必要なのではないでしょうか？違ったらごめんなさい。

補足

このICは単電源でも動作します。

回答No.2

denwaha4126

回路が小さくてよく分からないのですが、カップリングコンデンサが無いようです。
説明の文章で判断すると、出力にカップリングが無ければ5Vのオフセットが出ます。
カップリング入りで歪んでいるなら、オペアンプが発振しているかもしれません。
でも、HA400では正常なんだから、やっぱりカップリングかな・・・

音質確認したのはヘッドホンですか？
カップリングは、次段にヘッドホンアンプ入れるなら小さくてもいいですけど、直接ヘッドホン鳴らすなら1000μFくらい入れないと低音が出ません。

補足

回答有り難うございます。でもHA400の回路を見ると、カップリングコンデンサは出力の端子のGND間に100u程の電解コンが入っているだけですよね。オペアンプも取り替えてみましたが、結果は同じなんですよ。こうなると訳ワカラナイ状態なんです。唯一の違いと言えば、HA400は1/2VCC（=6V）で＋入力側の100kをプルアップしていることくらいですか。

回答No.1

K Kazz（@JazzCorp）

データシートのサンプル？、回路がよく判りません。
実装が気になります。
電源は何？、まさかスイッチング電源？
入力に抵抗をかましてみては？

補足

回路図をpdfには出来るのですが、なぜかjpgにすると小さく見づらくなってしまうのです、申し訳ございません。オーディオボード出力に20kボリュームが入り、その後に0.1uのコンデンサ、5Vで100kのプルアップ抵抗、10kのシリーズ抵抗の順番でNJM4085DDの＋へ入力、－と出力を繋いでボルテージ・フォロワー（ゲイン0）としているだけです。ちなみに電源はACアダプターからのDC12Vを入力しております。＋入力までは良い音がしているのですが、出力を聞くと汚い歪んだ音なのです。ボリュームを可変させて音量を変化させても汚い音は変わりません。