工作と競馬

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タグ:USBヘッドフォンアンプ

 USBヘッドフォンアンプの自作に関する記事。ディスクリート構成の電源回路、アンプ回路、および秋月電子USB DACキットを使って組み立てた。


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記事一覧
タイトル
第1回 構想検討
第2回 電源回路の設計
第3回 電源回路の製作
第4回 アンプ回路の設計
第5回 アンプ回路の製作
第6回 オフセット調整回路の追加
第7回 USB DAC部の組み立て
第8回 USB DAC部とアンプ部の接続、音出し
第9回 筐体構成の検討と電源部の筐体設計
第10回 電源部筐体の組み立て
第11回 アンプ部筐体の構想・設計
第12回 アンプ部筐体の製作(1)
第13回 組み立て完了、完成
第14回 電源筐体の再設計
第15回 電源筐体の再設計
第16回 電源筐体の組み立て、完成
第17回 フロントパネルへの意匠シート貼りつけ検討


概要

 ヘッドフォンアンプのフロントパネルの見た目を、意匠シートで改善できないか検討した。


背景と目的

 前回作成したヘッドフォンアンプは、ケース選びにこだわったためそれなりに見た目の良さを確保できた。しかし、より高級感があり、自作品と思わせないような出来栄えにしてみたいと思っている。そこで、フロントパネルを工夫して見た目をさらによくできないか検討する。


詳細

1.方法の検討

 市販品では、ヘアライン模様をよく見かける。これはなかなか高級感があってよいと思う。しかし、これを自分で金属パネルにつけるのはまず無理だ。そこで、何とかこの模様をつける方法がないか調べたところ、ヘアライン模様のシートが売っていることがわかった。Amazonなどでヘアラインなどと検索するとすぐに出てくる。そして、比較的安い。なので、これを貼りつけるという作戦で行くことにした。

2.貼り付けにトライ
2.1 材料

 使用するのは、Amazonで見つけたヘアラインカッティングシート(ガンメタ)である。25㎝幅、1.5m巻きで780円と手ごろ。レビューもまずまずの評価のようだ。実際、近くで見ても、パターンは本物っぽい。手触りは金属とは全く異なるが、これはよくできていると思う。

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図2.1 シートの外観(Amazonより引用)

2.2 貼りつけ

 貼りつけるのは、アンプ筐体のフロントパネル。

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図2.21 パネル

 材料は、以下のようにパネルより一回りほど大きいサイズで切り出した。

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図2.22 材料

 そして、糊面を上にして動かないように固定。

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図2.23 材料を固定

 パネルを貼りつけ、穴をあけた。一部気泡が取り切れていないが、少し離れると目立たないレベル。穴あけは、カッターで裏側から空けた穴はあまりきれいではない。カッターの切れ味が悪いせいか。

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図2.24 貼りつけた様子

 貼りつけ後/前の様子を比較すると、色が黒というのもあるが、落ち着いた感じ(高級感とまでは言えないかもしれないが)が出たと思う。図2.27は、パネルのアップ。近づくとヘアライン模様がよくわかる。もともとの自作感というか無骨な感じは減少したのではないだろうか。

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図2.25 貼りつけ後

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図2.26 以前のパネル 

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図2.27 パネルのアップ


まとめと今後の課題

 フロントパネルへ意匠シートを貼りつけ、見た目の改善をすることができた。ヘアラインシートは手軽に雰囲気をよくできると思うので、他にも適用できるのではないだろうか。

概要

 USBヘッドフォンアンプの自作に関する記事。再設計した電源筐体の組み立てを完了した。


背景と目的

 前回行った電源筐体の再設計に基づき、組み立てを行う。


詳細

1.筐体板金の穴あけ

 まず、筐体の底面にトランスと基板用ねじ穴をあけた。

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図1.1 底面の穴あけ

 次に、フロントパネル。

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図1.2 フロントパネルの穴あけ

 最後に、リアパネル。

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図1.3 リアパネル

2.部品の配線と固定

 次に、各パネルへ部品を固定した。

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図2 部品固定後の様子

3.組み立て完了

 以下の通り、組み立てを完了した。図3.3は、アンプ筐体と並べた様子。同じケースを使ったので、見た目の印象は統一感がある。並べて使ってもいいし、積み上げてもよいだろう。一応動作確認もして、ちゃんと動くことを確認した。

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図3.1 フロントビュー

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図3.2 リアビュー

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図3.3 アンプ筐体と並べた様子


まとめと今後の課題

 電源筐体の組み立てが完了し、無事使用可能になった。とりあえず、ここまでで一度完成としたいと思う。完成まで非常に長かったが、製作は十分楽しめたと思う。また、飽きてきたら塗装したり、レタリングしたり、部品交換したりしてみたいと思う。

概要

 USBヘッドフォンアンプの自作に関する記事。前回、電源筐体の詳細設計を完了した。


背景と目的

 前回に引き続き、新しい電源筐体の再設計を行い、詳細まですべて設計しきる。


詳細

1.トランスの足曲げ

 まず、予定の筐体にトランスが収納しきれない問題は、どうにか足を曲げることで高さを抑え入れられた。図1.1が足を曲げる前で、図1.2が強引に足を曲げた後だ。わずかだが、高さとして2㎜程度下がっている。

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図1.1 曲げる前

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図1.2 曲げた後

2.部品配置検討

 次に、内部の部品配置を大まかに決めた。図2がそのレイアウト。若干汚いが、部品を以前の筐体からもぎ取ってきたのでしょうがない。

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図2 大まかな部品配置

3.寸法

 2のレイアウトに基づき詳細な穴あけ寸法を決めた。図3.1は、底面のトランス、回路基板等のねじ穴レイアウト。

電源筐体_底面寸法
図3.1 底面ねじ穴レイアウト

 以下は、フロントパネル。電源ボタンだけという非常にシンプルなレイアウト。

電源筐体_フロントパネル寸法
図3.2 フロントパネル

 以下は、リアパネル。左側にACインレット、右側にDC出力端子用の穴。

電源筐体_リアパネル寸法
図3.3 リアパネル


まとめと今後の課題

 電源筐体の詳細設計が終了した。次回は、ついに組み立てに移る。

概要

 USBヘッドフォンアンプの自作に関する記事。前回、一度完成したアンプの電源筐体について、作り直しを始めた。


背景と目的

 USBヘッドフォンアンプは、前回一度完成を宣言したが、やはり電源筐体の完成度がいまいちと感じたため、作り直したくなった。そこで、筐体の再設計を行う。


詳細

1.方針

 製作済みの電源筐体は、アンプ筐体と並べてみると、

  • 安価なケースを用いたため、見た目が無骨
  • 電源出力端子の穴あけがきれいではない
  • 端子が樹脂で見た目がいまいち

 と感じるようになってしまった。なので、何かいい手はないかと考えた結果、どうせなら電源筐体もアンプ筐体と同じものが使えれば、並べて使うのにちょうど見た目もよくなるのではないかという結論に至った。そこで、アンプ筐体と同じものを使って再設計してみる。

2.設計

 図2.1、2.2がそれぞれ設計したイメージ図だ。前面は、電源スイッチのみと非常にシンプルな構成。端子は現在と同じものを使用する。インジケータLEDはつけない。どうせアンプ筐体についているし、並べて使うのでこちらには必要ない。
後面は、ACインレットと電源出力端子だ。電源出力端子は、アンプ筐体でつかった七星科学のメタルコンセントとする。これは値段が非常に高いが、見た目がかっこいいし、アンプ筐体と形がそろえられる。やはり、今回はある程度お金をかけるしかない。

電源筐体イメージ_前面
図2.1 全面パネルイメージ

電源筐体イメージ_後面
図2.2 後面パネルイメージ

 ちなみに、内部の部品実装は、水平方向は余裕なのだが、高さ方向はトランスが非常にぎりぎりの設計になっている。というか、実は1mmほど寸法オーバーなのだが、図2.3のようにトランスにある足を歪めれば高さを下げられるので、どうにか現物合わせで収められそう。

トランス加工
図2.3 トランスの高さ調整


まとめと今後の課題

 電源筐体の再設計を行った。次回は、ケース加工および組み立てに入りたい。

概要

 USBヘッドフォンアンプの組み立てを完了し、使用可能な状態になった。


背景と目的

 前回、アンプ部の筐体製作に取り掛かった。今回は、すべての組み立てを行い、ヘッドフォンアンプとして使用可能な状態に組み上げる。


詳細

1.アンプ部組み立て完了

 図1.1が、すべての部品を装着した様子だ。図1.2、図1.3がそれぞれフロントパネル、リアパネルの様子。USBでつないでただ聴くというだけのシステムなので、非常にシンプルだ。図1.4が以前作製した電源部と接続した全体の様子。電源を入れると、電源部、アンプ部ともLEDが光る。

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図1.1 すべての部品を装着完了した様子

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図1.2 フロント側

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図1.3 リアパネル側

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図1.4 全体の様子

2.使用感

 図2が電源部を含めた全体の様子。電源のケーブルがバラバラでいまいちだが、まあ気にすることはない。
使ってみた感じだが、VOLを10時の位置まであげれば十分な音量で聴ける。無論、気になるレベルの背景ノイズはなく音質的にもそれなりに鳴っているのではないだろうか。ただ、電源を入れたときにブッというポップノイズが聞こえるのは、何も対策していないので仕方ない。
というわけで、まずは実用になりそうな感じだ。


まとめと今後の課題

 ここまでで、使用可能な状態にまで組み上げることができた。まだ、見た目として無骨な感じがあるので塗装や、ラベル入れなどをやることも考えられるが、まずはここでいったん区切りをつけ、『完成』としたいと思う。しばらくは、これで音楽が楽しめそうだ。

概要

 USBヘッドフォンアンプのアンプ部筐体の製作に取り掛かった。まず、筐体の穴あけを行い、一部組み立てを行った。


背景と目的

 前回、アンプ部筐体の設計を行った。今回は、これに基づき筐体に部品取り付け用の穴あけおよび組み立てに入る。


詳細

1.筐体の穴あけ

 筐体は、図1.1の共立エレショップで売っているノーブランド品。格安のためパネルに傷有りと注意書きがあったが、そのとおり何箇所か傷があった。だが、これは想定内。

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図1.1 共立エレショップのノーブランド品(共立エレショップWebサイトより引用)

 図1.2が穴あけを行った結果。筐体底部は、基板取り付け用の穴だ。

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図1.2 筐体を穴あけした結果

 ちなみに、基板は図1.3のように縦で固定する。フロントパネル(右側)は、ボリュームとフォン端子と電源LEDの穴である。フォン端子はやすりで広げたので形が汚いが、ナット締めしたときに隠れるので問題ない。

写真
図1.3 基板

 リアパネルは、図1.4の電源端子をつける穴とUSB端子用の穴だ。電源端子は、七星科学のメタルコンセントNJCシリーズ。高かった!が、見た目はかっこいい。

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図1.4 電源端子(共立エレショップWebサイトより引用)

2.組み立て

 図2が、組み立てたときの内部の様子。黒い基板は、以前組み立てたUSB DACキット。出力は、RCA端子は基板実装せず、線を出してフロントパネルのボリュームへつなぐ。
電源配線は、正負電源でなおかつLR別、さらに筐体GND接続用の計7本。1点アース的な考えで、別体電源の源流で分けたせいだが、配線の手間がかかりすぎるし、効果があるのか怪しい・・・。フォン端子は、手持ち品のJALCO製。
以上で、筐体内部はだいたい配線が終わった。次回は、完全に組み上げたい。

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図2 筐体内部に部品を取り付けた様子


まとめと今後の課題

 アンプ筐体の製作にとりかかり、筐体内部に部品を取り付けることができた。次回は、すべての部品を取り付けて組み上げたい。

概要

 USBヘッドフォンアンプのアンプ部筐体の構想・設計を行った。


背景と目的

 電源部の組み立てを行った前回からだいぶ時間が空いたが、やっとアンプ部の筐体設計にとりかかる時間ができた。そこで、アンプ基板を収める筐体を設計する。


詳細

1.構想

 アンプ部筐体は、以前作製したアンプ基板USB DAC基板を収容させながら、できるだけコンパクトとしたい。そこで、いろいろ検討した結果、図1.1、1.2のようなイメージとなった。前面パネルは、ボリュームつまみとフォンジャックと電源インジケータのLEDが並ぶ。後面は、電源入力端子とUSB端子となる。USB端子はパネル取り付け型が欲しかったが、非常に高い(約800円!)ためあきらめて、USBDAC基板のものをそのまま出すことにした。(よく考えると、世の中にある製品でパネルに取り付けてあるUSB端子など見たことがないので、しょうがないのかも)

アンプ部筐体イメージ前面
図1.1 前面イメージ図

アンプ部筐体イメージ後面
図1.2 後面イメージ図

2.主な使用予定部品

 ケースは、はじめ定番のタカチを探したが、アンプ基板、USBDAC基板の寸法に合いそうなものがなかった。そして、いろいろネットで探し回って下記のものにたどり着いた。もっと早く気付けば、3月に大阪に行ったときにシリコンハウスで現物を見られたのだが。。。電源入力端子は、メタルコンセントというかなりしっかりしたもの。

ケース:アルミケースW106×D140×H56(ノーブランド、共立エレショップで扱っている。)
ボリュームつまみ:K-5475-M(サトーパーツ、直径25㎜、アルミ製)
電源入力端子:NJC-207RF(七星科学研究所、20㎜、7ピン)


まとめと今後の課題

 アンプ筐体の構想・設計ができた。次回は、部品を調達し組み立てを行いたい。

概要

 電源部の筐体加工と組み立てを行い、無事組みあがった。


背景と目的

 前回、筐体構成の検討の結果、電源部とアンプ部を別筐体とすることとし、電源部の設計を行った。今回は、設計した電源部を組み立てる。


詳細

1.筐体加工

 筐体加工は、タカチ電機製のMB-3というものに前回載せたイメージ図にあるACインレットと出力端子取り付け用の穴あけに加え、電源スイッチと電源インジケータLEDの穴あけを行った。そして、その加工をした図が図1だ。出力端子用の穴あけでは、調子に乗ってハンドニブラ余計に切りすぎてしまい、形が悪くなってしまった。

電源部筐体加工
図1 筐体加工が終わった様子

2.組み立て

 次に、組み立てを行った。メインの基板をまたぐように、出力端子基板がレイアウトされているため、スペーサの取り付けでてこずったが、取り付けられた。この基板の位置も、穴に対して少しずれていたが、コネクタを刺すことはできるので問題なさそうだ。

電源部2
図2.1 AC電源入力側の様子

電源部出力側
図2.2 出力側の様子

電源部組み立て後
図2.3 カバーをかぶせた様子

 以上の通り、電源部が無事組みあがったが、この筐体は無骨なので塗装でもしたいなと思うが、アンプ部の筐体が手つかずなので、とりあえずこの後は塗装も視野に入れつつアンプ部の筐体設計に進んでいきたいと思う。


まとめと今後の課題

 電源部の筐体加工と組み立てを行い、無事組むことができた。この後はアンプ部の筐体を設計したいと思う。

概要

 USBヘッドフォンアンプ製作に関する記事の第9回。電源部の筐体を設計した。


背景と目的

 前回までにUSB DAC部とアンプ部を接続し、ヘッドフォンを鳴らせることを確認した。そこで、いよいよ基板の筐体への実装に進む。


詳細

1.筐体の構成検討

 まず、システムを構成する回路基板4枚とトランスを1つのケースに収めるとすると、どのくらいの体積のケースが必要か見積もったところ、幅15㎝×奥行20㎝×高さ7㎝程度とかなり大きくなってしまいそうであることがわかった。これでは、ちょっと机の上などに置きづらい。そこで、小さくできないか検討した結果、電源とアンプ回路を別々のケースに実装するという方法に決めた。これであれば、トランスと電源回路基板は、目立たないところに離しておき、手元にはアンプ部筐体だけを置けばよいということになる。

2.電源部設計検討

 まず、電源部の筐体を検討することにした。電源部には、トランス、電源回路、それと100V入力とアンプへの電源出力用コネクタなどを実装する。目立たない場所に置くといっても、むやみに大きいのは困るのでできるだけ小さくなるように基板配置を工夫した。その結果、図2のような配置とした。
 ケースは、タカチ製のMB-3で幅90×奥行125×高さ60というサイズである。出力端子実装用基板は、電源回路基板をまたぐような感じで配置することにした。また、ACインレットは90度回転させて配置することで、トランスとぶつからずに90㎜の幅に収めている。
 必要部品については、以下のようなものを使用しようと思う。すべてマルツパーツでそろえられる。出力コネクタは、入手しやすさを考慮し3.96㎜ピッチのものを使う。2.54㎜ピッチ基板に刺せないが、3.96×2≒2.54×3なので、少し工夫すれば入りそう。(molexの5.08㎜ピッチコネクタが安いので使いたかったのだが、ハウジングに嵌合するライトアングルのヘッダが廃番になったらしく入手できなそうだった。また、他社もなかなかいいのがなく、やむなく3.96㎜ピッチ品にした。)

  • 電源トランス 手持ち品、100V⇒センタータップ式15V - 0V - 15V
  • アルミケース MB-3(タカチ)
  • ACインレット AC-P01CF01(エコー電子)
  • 出力コネクタ ZL3963-3PL(Linkman) 3.9㎜ピッチ3極、ライトアングル
  • ユニバーサル基板 手持ち品
電源筐体実装イメージ
図2 電源筐体のレイアウトイメージ図

まとめと今後の課題

 筐体の設計に取り掛かることができた。今後は、電源筐体の詳細設計と製作にかかっていきたい。

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