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99年式GSX1300R、自作オーディオ、カメラに関するあれこれ

トランジスタ式ミニワッターPart5 19V版(基板製作前編)

はじめに

ぺるけ氏のHPには掲示板(大人の自由空間)があります。1年ほど前にここの過去の書き込みを見ていたところ、ぺるけ氏がトランジスタ式ミニワッターを作ろうと思った経緯について「私はトランジスタから入った人なので、いつかは納得のいくトランジスタアンプを作ってみたかった」といった旨のぺるけ氏の書き込みを偶然にも発見しました。 それを見て以来、トランジスタ式ミニワッターはどんな音を奏でてくれるんだろう!?という探究心が頭から離れず、意を決してこの手強いアンプに挑戦してみることにしました。 そして製作を決意したもう一つの決め手は、6DJ8全段差動PPミニワッターFET式差動バランス型ヘッドホンアンプの製作を通じて自分の製作技量が向上した実感を得られていたことです。

部品実装の前に

今回のアンプはFET式差動バランス型ヘッドホンアンプと同じタカス製のユニバーサル基板を使いますが、大きな違いはヒートシンクを固定するためのビス穴加工をしなければならないことです。
HPにはビス穴の写真はあるものの正確な寸法は書かれていないので、CADで作図してビス穴の位置を割り出しました。

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私はトランジスタヒートシンクの間に挟む放熱用ラバーシートを用いず、トランジスタにシリコングリスを塗ってヒートシンクに直付けする方法を選びました。なので上記の寸法には放熱用ラバーシートの厚み分が考慮されていませんのでご注意を。
ただそれほど分厚いものではないので、ビス穴径をφ3.4ほどに拡大すればビスとビス穴のクリアランス(ガタ)で吸収できると思います。

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ということでサクッと基板にビス穴を追加しました。
基板は紙フェノール樹脂なので、ピンバイスと手回しドリルで加工できます。ただし基板は脆くて欠け易いので、径の太いドリルで一気に加工するのはオススメしません。

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今回は2SK170-BL以外はすべて自分で調達したので、トランジスタの選別作業が必要になりました
この簡単な選別用の回路はぺるけ氏のHPで公開されていますので、是非ともそちらをご参照下さい。
選別の結果は以下のとおりです。

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ぺるけ氏のHPには選別不要と現在は書かれているものもありますが、過去には目安や頒布しているもののhFEが書かれていたこともあり、その数値を( )で書き加えておきました。
頒布して頂いた2SK170-BLはBiasが-0.180±4mVと書かれていたので、それはそのまま上記の表に掲載しています。
1NU41はデジタルテスターのダイオード導通モードで測定した値で、2つテスターで測定した結果を掲載しました。テスタの電源電圧が違うので測定値が異なったのだと考えていますが、恥ずかしながら本当のところは良く分かっていません。

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部品の用意が出来たところで回路図と実装図をじっくり調べ、どのような部品実装になっているのかを勉強します。これを怠るとトラブルが発生した際に対処できなくなります。
するとLEDの実装が上図の赤線で示したようになっていることを発見。回路図どおりの実装にすることも考えましたが、ジャンパ線を飛ばしたりといった具合にイロイロ面倒だったので、実装図に従うことにしました。

ジャンパ線の実装

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まずはジャンパ線の実装からですが、0.28mm径の銅線は緑色、0.35mm径の銅線は赤色で実装図にマーキング。使った蛍光ペンフリクションライトで、間違っても消せるのでこれは激しくオススメです。
ちなみに0.35mm径の銅線を入手することが出来なかったので0.45mm径の銅線を使いましたが、これは失敗でした。実装図にあるとおりにジャンパ線を1つの穴に3本入れなければならない場所があり、これが非常に難儀したからです。
0.35mm径の銅線が手に入らない場合はHPにもあるとおり、0.28mm径を2本重ねとした方が良さそうです。

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ではいよいよ実装です。まず、予めコの字に曲げた銅線を大量に用意します。1つ作ってみて切り出し長さと折り曲げ長さを割り出し、後は大量にコピー生産すればOK。
そして写真に写っている角型の細先リードペンチを使うと非常に作業し易いのでオススメです。

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コの字に曲げた銅線を基板に差し込んで、反対側に出た部分をホッチキスのように折り曲げていきます。
そしてジャンパ線以外に取り付けるものがない部分はハンダ付けしてしまいます。
はんだ付けした後はマーキングした実装図に×印をつけて作業漏れがないようにしつつ、他の実装部品の兼ね合いでジャンパ線をはんだ付けできない部分も目印を付けておきました。
本数が多いのでこの基板製作における最大の山場のように思います。

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最後にジャンパ線の取り付け忘れがないかと、導通をチェックして問題がないことを確認しました。
特に大きな電解コンデンサの下敷きになるジャンパ線にミスがあると修正が大変なので、しっかりと確認しておきます。

電源部

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まずは電源部の部品のみを実装し、ACアダプタを繋いで各部の電圧確認をします。
と、ここでトラブル発生。電圧も低めだし、そしてなにより2SC4322-Yが暖かくなりません。そういえばリレーのカチッという動作音も聞こえなかったような・・・と、思い起こしで電源を再投入してみるも、やはりリレーが動作していません。
もしやリレーの故障!?いえ、こんなときは部品を疑うのではなくまず自分を疑うのが鉄則です。リレーが動かないようなのでリレー周辺の電圧、導通、部品実装をよく調べてみると、

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リレーのコイルと直列に取り付ける750Ωの抵抗の取付位置が1穴ずれているのを発見!!
抵抗を取り外して取付位置を1穴ずらすのは難しそうだったので、写真の矢印で示したジャンパ線を追加して事無きを得ました。
さらっと対処を書いていますが、トラブル発生中は嫌~な汗をかきながら必死だったのは言うまでもありません。

アンプ部

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電源部が無事に完成したので次はアンプ部の部品を実装してきます。ただし半導体類はまだ実装しません。
ちなみに33pFと100pFには指定の積層セラミックコンデンサではなく、ディップマイカコンデンサを使いました。個人的なこだわりと先入観ですが、特に負帰還回路に使用するコンデンサはセラミックよりもディップマイカを使いたかったのです。
しかし、この部分のコンデンサの違いがどれほど音に影響を与えるのかを試す目的で、最初はセラミックコンデンサで組んでみても面白かったかもしれません。

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後ほど電圧測定をしやすいようにLchの1S2076A(写真黄色矢印)の実装の向きを変更しました。
参考までに写真に写っている大きな抵抗器(酸化金属皮膜抵抗器)ですが、ぺるけ氏が頒布されている青い塗装のものが1個単位で購入できなかったため、近所のマルツで買ったものを使っています。
どうやらこの抵抗器は通常品とは違って小型品のようで、ぺるけ氏の作例に対して抵抗器が小さく見えるのはそのせいです。また、この抵抗器の色は個人的はあまり好きでなく、青色のものの方がカッコ良いように思います。

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その他にはRchの18kΩと560kΩの抵抗が0.15μFのフィルムコンデンサと干渉するので、上図のように実装位置をずらしました。また、Lchの18kΩの抵抗は赤丸側に立てて実装しています。
更なる工夫として、基板をケースに取り付けた状態でもBass boost回路とトグルスイッチ間の配線をはんだ付けできるよう、銅線で端子台を作っておきました。

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実際のパターンカットと銅線で作った端子台はご覧のとおりです。
パターンカットはPカッターを、銅線は0.45mm径を使っています。端子台の詳しい作り方は後編で。

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