真空管でつくるiPod用プリアンプ(2009.11.28追記)


(注意) 以下の文章でiPodとは、第1世代のiPod nanoのことを指します。動作確認についても、私の購入した第1世代のiPod nano(2GB)のみについて確認し、記載しております。
 充電機能について、先日第3世代のiPod nanoを購入して試したところ、第1世代のiPod nanoとは異なる挙動をしました。私の経験では、場合により充電中にiPodがフリーズしてしまうこともありました。また、充電電源をoffにした際にiPodも連動して電源がoffになる機能についても、第3世代のiPod nanoでは機能しなくなっています。第1世代のiPod nano以外の機種についてはご注意ください。なお、息子が2007年4月に購入した第5世代のiPodについては、現在のところ本機で問題なく使用し、充電できております。(2008.8.26)


第5世代iPod nano に関する追記:
 第5世代iPod nanoを購入したので、下記プリアンプに接続したところ、以下の点に気がつきました。
1)充電機能をoffにした状態でドックを接続した場合に、ドックからオーディオ信号が出てこない。
2)充電用のスイッチをonにするとドックから信号が出てくる。その後充電スイッチをoffにしても信号は出続ける。

3)本機では充電ができず、電源offも連動できない。

 ドック接続は世代交代のたびに仕様の変更があるようですので、これから制作されるのであれば、iPodアクセサリとして販売されている「Apple コンポジット AV ケーブル」を使用し、RCAジャックから入力をとるほうが安全だと思います。特に充電機能は、iPod内部の回路が不明なため、最悪故障の原因になりかねません。(2009.11.28)
製作・測定編

製作

 電源トランスは、今回の場合、消費電流が少ないことからバンド型の小型のものを使用しました。ヒータ用、B電源用、iPod用と三種類も使用しましたが、いずれも1000円未満で購入できました。
ケースはTAKACHIのYM-250を使用しました。サイズは250mm(幅)170mm(奥行)50mm(高さ)です。電圧増幅管であり発熱も少ないと考えられますので、真空管もケースの中に入れ、真空管アンプらしくないデザインとしています。

iPodのコネクタは、カーオーディオの時にも購入した千石電商さんで専用のコネクタを購入しました。アンプ側との接続は6ピンのDINコネクタを使用しました。
面倒な穴あけも少なく、2日ほどで製作することができました。夏休みの自由工作といったところです。
iPodのドック端子の構成(2005.11.25)

ドック端子のどのピンがどのような機能を持っているかに関しては、以下のサイトの情報が有益です。ご参照ください。

iPodLinux Project ウェブサイト(http://www.ipodlinux.org
 英語ページですが、Dock Connectorとして、このページ(http://www.ipodlinux.org/Dock_Connector)にピンの配列と機能について解説があります。さらに、ドックコネクタの仕様や通販に関する記載もあります。

Get Wired!ウェブサイト(http://pinouts.ru/

やはり英語ページですが、Apple iPod MP3 player dock pinoutとして、
このページhttp://pinouts.ru/Devices/ipod_pinout.shtml)にピン配列と機能に関する説明があります。

測定結果

 測定結果は、以下の通りです。周波数特性、出力対歪特性は満足の行くものでしたが、クロストークは高域になるに従って悪化しています。これは、iPodとの接続に使用したケーブルによる信号の飛びつきであると推察しています。測定においても実際に合わせる目的でDINコネクタの先にiPodにつないだのと同じケーブルを同じ長さ(1m)延ばした先から入力を加えました。
また、測定の際には出力側に47KΩの抵抗を接続してアンプに接続した場合に近づけています。
残留雑音は入力ショートで0.05mVでした。(両チャンネルとも)


課題(2006.11.25修正)

 iPodの充電の際に、少しノイズが出ます。音楽再生時には気になりませんが、無信号時にアンプのボリウムを最大にすると聞こえます。特にバッテリーが消耗し、電流が多く流れていると考えられるときにはかなり大きなノイズが聞こえる傾向にあります。
また、クロストーク改善のため、iPodの接続方法を変更することも考えられますが、実用上はあまり大きな問題になっていないので、当分はこのまま使用します。


クロストークch2からch1
周波数 ch2出力(mV) ch1出力(mV) クロストーク(dB)
20Hz 3000 測定限界以下 測定限界以下
1KHz 3000 0.83 -71.16086325
20KHz 3000 14.5 -46.31506505
100KHz 3000 60.5 -33.9073176


シミュレーションとの比較

 シミュレーションと実機の測定結果を比較してみます。

出力対歪率特性

 いちばん歪率の低かった100Hzの測定結果との比較です。THD+Nでなく、ノイズを除外したTHDの測定結果との比較では、下図の通り非常によい近似が得られました

高調波歪成分


 10V出力の場合を例に実測とシミュレーションを比較してみます。縦軸が対数目盛りと直線目盛りで比較しにくいので数値で計算してみますと以下の通りです。2次歪の値はかなり近い数値が得られていますが、3次以上では差が大きくなっています。

実測(%) シミュレーション(%)
2次 0.226 0.226
3次 0.00785 0.123
4次 0.00111 0.00562
5次 0.000653 0.00103

シミュレーション


実測




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