【ワレコオーディオ】ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ- パーツ半田付け完了【PCBWAY基板】

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写真 さて寿司でも食うか!

この三連休(11/21~11/23)は自宅木工部屋の改造、電子工作などして過ごした。

電子工作では、ラッチングリレー式のアンプ・スピーカーセレクターの半田付けと、ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプの半田付けを行った。

当記事では、後者のぺるけ式ヘッドホンアンプの製作過程を紹介したい。

前回までで、主な抵抗、FET、トランジスタなどの取り付けは完了している。

【ワレコオーディオ】ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ- FET, Trなど半田付け【PCBWAY基板】
写真 甘いミカンの見分け方は「球形よりもお餅のような扁平形、黄色より赤色、表面がデコボコ、軸切り口の色が濃い緑より薄緑」との事だ「ミカンは扁平、赤、デコ、薄緑」と覚えておこう 参照元   みかん農園さんが言うのだから間違いない。 ...

今回は、出力段のパワートランジスタ、幾つかの抵抗、電源の大型電解コンデンサなどの半田付けを行った。

新たに便利な半田付けグッズを買って使ってみたので、その使い勝手もレビューしたい。

では、本題に入ろう。

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ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプのパーツ半田付け再開

図 ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017年版)

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

下写真の白い基板がワテがKiCadで設計して中国深圳のPCBWayさんで製作した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」用の専用基板だ。前回までで七割くらい半田付けが終わっている。

写真 「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」に必要なパーツをネット通販で購入した

この白レジスト基板は両面スルーホール1.6mm厚、銅箔70μmで、基板サイズは89×139mmだ。

この基板は、ぺるけさんの製作例で使われているタカスのユニバーサル基板 IC-301-74の銅箔パターンに似せて作ったものだ。

タカス電子製作所 ユニバーサル基板 IC-301-74

片面 フェノールXPC 2.54mmピッチ
サイズ 1.6t×89×139 穴径 φ1.0mm
半田レベラ仕上

アマゾンには同一サイズでガラスエポキシタイプも売っている。

ぺるけさんの製作例では、そのタカス基板に対して細い銅単線(Φ0.28)をホッチキスの針のように加工して二つの穴に通して折り曲げて半田付けする方式で配線してある。

その銅単線の取り付け作業ははっきり言って物凄く細かい。それに配線間違いをしやすいのだ。そこでワテの場合はKiCadを使ってそれらの配線済基板を専用基板で作ったのだ。これなら事前にKiCadでERC(Electrical Rule Check)やDRC(Design Rule Check)を実行出来るので、基板の配線パターンを間違える可能性は無くなる。

と言う事で、ワテが製作するヘッドホンアンプは「ぺるけ式純正ヘッドホンアンプ」ではなくて、「ぺるけ式ヘッドホンアンプ」と言う事になる。

つまりまあ「本みりん」と「みりん風調味料」の関係になるのだ。

その結果、ワテのぺるけ式風ヘッドホンアンプはぺるけさん純正のヘッドホンアンプと同じ音が出るかどうかは分からない。でもまあ似た様な基板レイアウトなので、似た様な音になる可能性は高いだろう。

白光のコテ先クリーナー水入らずを購入した

前々から気になっていた半田付け関連グッズを購入した。

下写真に示す「白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01」だ。

写真 白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01を購入した

特徴としては、束子(タワシ)のような金属ワイヤーを使って、コテ先の汚れを落とすのだ。

写真 ゴールドの光沢が無駄に高級感を醸し出す「白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01」

ワテの場合は、現状では水で湿らせたスポンジで半田ごてのコテ先をクリーニングしている。

長年この方式でやって来た。

でも、水スポンジ方式には色んな欠点がある。

具体的には以下の通り。

  • コテ先をスポンジ上で滑らせて半田除去しても再びコテ先に付着する事が多い
  • 熱いコテ先を水スポンジに接触させるのでコテ先温度が下がる
  • 熱いコテ先を急冷する事になるのでコテ先が劣化する気がする(ワテの印象)
  • コテ先に出来た黒い酸化膜は水スポンジに擦っても取れない
  • 除去された半田が玉になって周囲に飛び散る
  • 長時間半田付け作業をしていると汚れたスポンジを水洗いするのが面倒

などか。

そこで、思い切ってワイヤータワシ式の半田ごてクリーナーを買ったのだ。

下写真の製品なら半田ごて台とワイヤークリーナーがセットなどでお買い得感がある。

ワテもこれを買えば良かったw

さて、「白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01」は下写真のように底に三つのゴム足が付いているので、作業机の上に置いて半田ごてを突っ込んでも動かないのでクリーニング作業がやり易い。

下写真右のスポンジ式クリーナーがワテが長年使っているやつだ。

写真 白光ワイヤークリーナーとgootの水スポンジ

実際に白光さんのワイヤークリーナーを使ってみた感想としては、以下の通り。

  • コテ先に出来た黒い酸化膜がワイヤーに擦るだけで簡単に取れる
  • 溶けた半田でコテ先がいい感じでコーティングされる(酸化膜が形成されにくい)
  • 長時間の半田付け作業をしても水スポンジのように作業中断して水洗いするなど不要
  • 水スポンジだとコテ先に再付着する半田玉でイライラするがワイヤークリーナーはそれが無い
  • コテ先の余剰なハンダは、ワイヤーに擦られてコテ先から分離して半田クズが容器に溜まる

などか。

と言う事で、このワイヤー式半田ごてクリーナー白光水入らず No.599B-01はもっと早く買うべきだったw

プリント基板ホルダーを使って半田付けを行う

下写真に示すプリント基板ホルダーもワテが最近買った半田付け便利グッズだ。

この基板ホルダーも、何年も前から買おうかなあと考えていて遂に先日購入したのだが、使ってみるととっても便利。

クルッと回転させて表裏を入れ替える事が出来るので、半田付け作業が捗る。

これももっと早く買うべきだったw

ワレコ

教訓

半田付け作業を快適にする便利グッズはある程度は買い揃えるべきだ。

回転式基板ホルダー白光ワイヤークリーナーコテ先リフレッサーなど全部で高々五千円程度の投資でこんなに半田付け作業がやり易くなるのだから!

ダイオードは代替品を使う

さて、早速半田付けを行おう。

電源回路のところにダイオードが三直列で使ってある。

マイナス電源用の3個のダイオードは順電圧を使って一定の電圧を得ていますので1Aタイプのシリコン・ダイオードが適します。10DDA10あるいは10E1を指定していますが、1N4002~1N4007はすべて使えます。東芝のS5277シリーズも使えます。SBD(ショットキバリアダイオード)は順電圧が非常に低いので使えません。

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

手持ちには10DDA10は無かったので、マルツさんで

一般整流ダイオード 10EDB40 ・・・ 10DDA10/10DDA20/10DDA40 の後継品

を買った。

10EDB40は小ぶりのサイズだ。

出力トランジスタは2SA1358-Yと2SC3421-YをhFEで選別

出力段のトランジスタは2SA1358-Yと2SC3421-Yを各四個使う。

出力段の2SA1358と2SC3421もhFEが高い方が有利なのでYランクを指定します。Oランクでもちゃんと動作しますが、特性がわずかに劣化します。トランジスタのコンプリ・ペア(2SA1015と2SC1815、2SA1358と2SC3421)のhFEは同じにはなりません。常に、2SA1015<2SC1815であり、2SA1358>2SC3421です。ペアだからといって同じ値のものを探してもまず見つかりませんし、値が異なっていても特性には悪影響はありません。

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

下写真に示すワテ自作のhFEテスター(直読式)を使って2SA1358-Yと2SC3421-YのhFEを計測した。

その結果、2SA1358-Y、2SC3421-Y共にhFE=170くらいのものを各四個ずつ、合計八個用意出来た。

写真 ワテ自作hFEテスターでは0.167mVと計測されるとhFE=167となる

下写真はワテ自作のhFEテスターでPNP(2SA1358-Y)のhFEを計測している例。

写真 自作hFEテスターでPNP(2SA1358-Y)のhFEを計測中

ゼロプレッシャーソケットにはNPN、PNPをそれぞれ二個、最大四個を挿し込んでスイッチ切り替えで任意のトランジスタのhFEを計測できる。選択中のトランジスタは横にあるLEDが緑に点灯する。hFE計測時にはオレンジ色に変わるようにした。中々使い易いと思っている。

かつ、IBとVCEを数段階に切り替えてセット出来るようにしている。

下写真に、hFE=170くらいで選別する事が出来た2SA1358-Y、2SC3421-Yを示す。

写真 hFE=170くらいで選別する事が出来た2SA1358-Y、2SC3421-Y

たしか2SA1358-Y、2SC3421-Yのどちらも、以前にヤフオクかどこかで入手した怪しいやつだが、偽者の可能性もあるがまあ気にしない。

半田付け作業を行う

八個のパワートランジスタを基板に差し込んだ(下写真)。

写真 八個のパワートランジスタを基板に差し込んだ(PCBWayの白レジスト基板が美しい)

既に半田付けしているパーツの周辺にはフラックスが飛び散っているので茶色くなっていて汚い。全てのパーツを付け終わったら、フラックスクリーナーを使って清掃する予定だ。

これでフラックスが良く落ちるらしいので、買ってみる予定だ。

さて2SA1358-Y、2SC3421-Yは、足の並びがECBだ。

上写真のように八個のトランジスタが並んでいるが、N=NPN、P=PNPとして

N P N P      N P N P 

では無くて、

N P P N     N P P N

のように取り付ける。

ウッカリして前者のように半田付けしてしまいそうになったのだが、直前で気づいた。

もし間違えて半田付けしてしまうと三本足のトランジスタは取り外すのは困難なので、半田付けする前に何度も慎重にPNPやNPNの取り付け位置を確認した。

白色レジスト基板に黒色シルク印刷文字は読みやすい

PCBWayさんで基板を製作するのは数回目だ。

今まで数社の基板製造業者さんに基板を発注したが、PCBWayさんの基板は満足度は高い。

基板の出来具合の良し悪しの判定方法としては、まずは見た目の印象が重要だ。

  • 細いシルク文字が潰れたり、滲んだり(にじんだり)せずに印字されているかどうか
  • 円形パッドの中央に開けたドリル穴がずれていないかどうか
  • 十枚の基板の見た目が同じに仕上がているかどうか(レジスト色合い、シルク文字太さなど)
  • 表面の半田メッキ処理がムラなく均一で光沢が有るかどうか
  • スルーホールの壁面にも均一に光沢のある半田メッキが施されているかどうか
  • 輸送中に基板が互いに擦れて半田メッキ部分に傷が入るなどしていないか

などかな。

PCBWayさんの基板に関しては、今までこれらのチェック項目で不具合を感じた事は無い(ワテの場合)。

写真 白色レジスト基板は見た目がクリーンで繊細な雰囲気が出る(ワテの印象)

あとは電解コンデンサの取り付け作業だ。

電源回路には秋月で買った電解コンデンサ(ルビコン製、105℃品)を半田付け

秋月さんで買ったルビコン製電解コンデンサ(4700μF/16V)は1個 ¥100(税込)なのでまあまあ安い。オーディオ用コンデンサなどの名前で売っているやつだと一個数百円もする。プアオーディオ派のワテにはそんな高級コンデンサは滅多な事では使えない。

写真 秋月電子で買ったルビコン製電解コンデンサ(4700μF/16V、105℃品)

ちなみにワテの場合は、電解コンデンサを買う場合にはなるべく耐熱温度105℃品を買うようにしている。そのほうが安心感があるから。85℃品でも105℃品でもそんなに大きな値段差は無いし。

図 ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017年版)の電源回路

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

電源回路には2200μ/16Vと2200μ/10Vが指定されているが、10V品を入手出来なかったので二つとも16V品にした。

写真 妙に足が長い日本ケミコンのKMG電解コンデンサ

リード線はカットするので、半分くらいの長さでも良いと思うのだが、何でこんなに長いのかな?

写真 日本ケミコンのKMG電解コンデンサも105℃品を選んだ

今回使うくらいのサイズの電解コンデンサでは、足間隔は5.0mmや7.5mmがあるので、自作基板ではどちらの足間隔にも対応できるようにしている。

写真 秋月ルビコン4700μ/16Vは足間隔7.5mm

1mHのインダクタを取り付ける

ジャンク品として入手した1mHのインダクタを半田付けする。

DC15V入力のところに入れた1mHのインダクタによるノイズフィルタは非常に効果的で、ACアダプタからやってくるノイズを1/10以下の減らす効果があります。

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

ワテが入手したインダクタは以下の通り。

メーカー: 太陽誘導株式会社
型  式: LHL13NB102J
容  量: 1mH ±5%
電  流: 0.6A max
直流抵抗: 1.2Ω
サ イ ズ : Φ13 x 16.5H、7グラム
足の間隔: 7.5mm
インダクタを取り付ける部分は、下写真に示すように端子間距離が三種類(5/ 7.5/10mm)のどれでも対応できるようにしていた。

写真 太陽誘電製のインダクタを半田付けする

超慎重派のワテである。今回使う太陽誘電のやつは7.5mmだった。

ちなみに102だから1000μH、つまり1mHか。

ジャンパー線を銅単線で配線する

あとはジャンパー線を四カ所に取り付ければ半田付け作業は完了だ。

ぺるけさんの回路図でダイヤモンドバッファの部分で配線が交差しているが、その部分のジャンパー線だ。

写真 ジャンパー線を半田付けした

ジャンパー線は上写真で示すように銅単線(AWG24=0.511mm、0.02インチ)で配線した。ホームセンターで買った安っすい銅針金だ。たぶん銅純度は99%も無いと思う。純銅ならもう少し柔らかいけれど、この銅針金は曲げると硬いので。

まあ、無酸素銅99.99999%なんて言うオーディオ用と銘打った高級ケーブルも沢山あるが、やはりある程度は不純物が混じっているほうが、味わい深い音が出るだろう。

純度99.95%の無水エタノールを舐めても味気ないが、いろんなうま味成分が混じっている大吟醸酒が濃厚で美味しいように。ほんまかいなw

高いわ。

 

ちなみに、両面スルーホール基板を使っているので、配線パターンを工夫すればジャンパー線無しでパターンを設計する事も出来た。

でも、今回はぺるけさんの製作例になるべく準拠するようにしたので、あえてジャンパー線を使ったのだ。

パーツの半田付けが完了した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」

下写真にパーツの半田付けが完了した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」基板を示す。

写真 パーツの半田付けが完了した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」後ろから

林立する電解コンデンサ群が、新宿副都心ビルを連想させる。

良く見るとスタジオアルタや伊勢丹もある。ほんまかいなw

円筒形だから大阪梅田のマルビルと言う方が正しいかも。まあそんな事はどうでも良いが。

写真 パーツの半田付けが完了した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」前から

やっぱり専用基板はいいなあ。何も考えずに半田付けするだけでほぼ確実に電子回路が完成するのだから。

従来式のユニバーサル基板に手配線だと、配線が完了しても一発で動くなんて事は滅多に無いし(ワテの場合)。

なお、ワテの場合はこのアンプは差動ヘッドホンアンプとしても使うが、差動プリアンプとして使う予定だ。

本機はヘッドホンのかわりにそのまま出力させると、バランス型のラインプリアンプになります。1V出力に対してS/N比は91dBですから、雑音性能においてCDなど16bitデジタル・ソースのスペックを上回ります。Cold側をアースすると出力がショートしてしまうので、アンバランス出力をさせることはできません。

引用元 http://www.op316.com/tubes/balanced/balhpa.htm

ぺるけ式トランジスタミニワッターPart5(19V版)は黒色基板

今回はPCBWayさんで製作した白色レジストに黒色シルク文字基板を使った。一方、以前に作成した「ぺるけ式トランジスタミニワッターPart5(19V版)」は下写真に示すように黒色レジストに白色シルク文字で製作した。これもPCBWayさんの製造だ。

写真 「ぺるけ式トランジスタミニワッターPart5(19V版)」は黒色レジストに白色シルク文字

ブラック無糖コーヒー大人の味だ。なんのこっちゃ

その製作記事を以下に示す。

【ワレコ電子工作】ぺるけ式TRミニワッターPart5(19V版)にパーツを半田付けした【専用基板はいい感じ】
写真 ぺるけ式TRミニワッターPart5(19V版)にヘッドホンを挿して音楽を聴くDIY女子 さて、コロナウイルス騒動で不要不急の外出は自粛と言う事で、本日は2020年5月10日(日)であるが、ワテも自宅にいる時間が増えた。 そんな...

ワテの印象では、パワーアンプには黒色レジストが似合う。プリアンプには白色レジストが似合う。

まあ異論もあるとは思うが。

この黒色基板のぺるけ式ミニワッターPart5 19V版はワテのPCオーディオシステムで日常的に使っているのだが、素晴らしいアンプだ。ノイズも皆無でナチュラルサウンドで聴き易い。無駄な色付けが無い何の特徴も無いアンプと言っても良いが、そう言うアンプこそ普段使いには必要なのだ。

白光ワイヤークリーナーの効果

さて、今回新たに採用した白光さんのワイヤー式ハンダコテ先クリーナーを使った感想を書いてみたい。

写真 容器の底に回収された半田クズ

結論としては、電子工作をするならこの「白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01」を購入しなくてはならないと言っても過言ではない。

それくらいに便利だった。

ワイヤークリーナーを使うと水スポンジ式のクリーナーなんて使う気がしない。

水が必要無いので、思い立った時に半田付け作業が出来るのだ。

水スポンジだと、わざわざスポンジを持って洗面所まで行って水に濡らす必要がある。寒い冬場だとそんな作業自体が何となく煩わしいので、半田付け作業に取り掛かる気力が無くなる(ワテの場合)。

そんな問題を一気に解決してくれるのがワイヤークリーナーなのだ!

水スポンジに熱いコテ先を当てて擦ると「ジュッ」と音が出るが、その瞬間にコテ先の温度が急激に低下すると同時に、コテ先金属は急激な温度低下で「焼き入れ」みたいな状態になるだろう。

刃物の焼き入れや焼きなましは、何度も繰り返すものではない。

人間国宝の刀匠さんが炉で熱してオレンジ色に光る刀の表面温度を目で見て測り、最適温度になった一瞬に焼き入れをするのだ。それが半田ごての場合には、毎回半田付けする度に焼き入れされているとコテ先金属が劣化するだろう(たぶん)。

と言う事で、未だに水スポンジを使っている人は、今すぐワイヤー式クリーナーを買うべきだ。

 

半田ごて台とワイヤークリーナーがセットになったバージョンもある。

これがお買い得かな。

 

白光ではなくてgootさんも似た様な商品を販売している(下写真)。

あと、下写真に示す「コテ先ポリッシャーケミカルペースト」も一つ持っておくと良い。

金属ワイヤークリーナーとこのコテ先ポリッシャーケミカルペーストが有れば、半田ゴテのコテ先を新品同様の半田メッキがされた状態に維持できる(ワテの実体験で)。

まとめ

ワレコ

電子工作は楽しい。

KiCadで専用基板を設計して基板製造メーカーに発注すれば一週間で両面スルーホール基板が自宅まで届くのだ。

当記事では、ワテがPCBWayさんに製作依頼して完成した専用基板を使って「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ」にパーツを半田付け作業をした過程を紹介した。

今回の作業で必要な電子部品の取り付けは完了したので、あとはシャーシの選定あるいは自作、そして配線作業を行う予定だ。

また、今回新たに採用した白光 こて先クリーナー水入らず No.599B-01を使った感想を紹介した。

結論としては、電子工作をしている人は、今すぐこのワイヤークリーナーを買うと良い。

間違い無い。

もし間違っていたらごめんなさいw

KiCadを勉強する

ちなみにワテの場合は、下写真のトランジスタ技術のバックナンバーを近所の本屋さんで取り寄せて貰ってKiCadを勉強した。

付録DVD-ROMに沢山の動画がありKiCadの使い方が解説されているので分かり易い。

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