2006.7.23 rev.1 2006.8.14 R.2

プリアンプ基板 製作マニュアル（高精度汎用アンプモジュール基板 ）本キットをつかって生じた感電、火災等の一切のトラブルについては、当方は責任を負いませんのでご了承ください。また基板、回路図、マニュアル等の著作権は放棄していませんので、その一部あるいは全体を無断で第３者に対して使用することはできません。
本マニュアルに記載の内容は製作上級者の方には不要なものが多く含まれますが、製作の前に必ずお読みいただきますようお願いします。

１．はじめに
この基板は入力段にＦＥＴを使用し、２段差動増幅およびダイヤモンドバッファータイプの構成をもった増幅器になります。最大の特徴は、定電流回路などが随所に組み込まれており、各能動素子を高精度に動かすための工夫がされています。そのため、１９石１０Ｄｉの多くの素子をつかいますが、歪率の少ない極めて安定で高性能な増幅器が実現されていると思います（Ｒ．さん設計）。
基板にはオペアンプと同様に正負の入力端子があり、それらをうまくつかって反転・非反転増幅器やＩＶ変換器などへの応用が可能です。また名称がプリアンプ基板となっているように、非反転増幅器が簡単に組めるようになっており、ＦＥＴの高入力インピーダンスを利用してパッシブＤＣサーボの構成が標準で行える回路構成になっています。また帰還素子には２段のＣＲが実装できるようになっており、ＲＩＡＡイコライザ回路とすることもできるでしょう。
さらに出力段に容量の大きなトランジスタを用いればヘッドホンアンプとしてもつかえると思います。回路を理解して定数をうまく選べばいろいろな応用が可能だと思います。使用方法はみなさんにお任せいたします。

完成例（ヘッドホンアンプ）

２．特徴(1)回路構成：２段差動増幅＋ＳＥＰＰ（ダイアモンドバッファ）(2)入力増幅ＴＲ ：ＤＵＡＬ－ＦＥＴ使用（２ＳＫ１５０を想定）。
(3)基板：サイズ 89×63.5mm、両面スルーホール・ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）(4)標準回路：非反転増幅器（ＤＣパッシブサーボ有）３．部品表３－１：プリアンプあるいは小出力ヘッドホンアンプなど
設計条件：ゲイン約１０倍、電源電圧正負１５～２０Ｖ
品名番号
規格
仕様
ｺﾝﾃﾞﾝｻC1
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
47p
C2ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
100ｐ
C3,4電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
10～100uF/25V
C5ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
47p
C6ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
22p
C7ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.1uF
C8
ﾌｨﾙﾑあるいはﾊﾞｲ 1～10uF
ﾎﾟｰﾗ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
C9C10C11ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
1uF
C12ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.01uF
Cp
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.1uF
抵抗
R1,2
金属皮膜(1/4W)
2kΩ
R3
金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R4
金属皮膜(1/4W)
4.7kΩ
R5金属皮膜(1/4W)
10kΩ
R6金属皮膜(1/4W)
200Ω
R7金属皮膜(1/4W)
2kΩ
R8金属皮膜(1/4W)
220Ω
R9,10金属皮膜(1/4W)
220Ω
R11,12金属皮膜(1/4W)
47Ω
R13金属皮膜(1/4W)
15kΩ
R14金属皮膜(1/4W)
510kΩ
R15,16金属皮膜(1/4W)100Ω
R17,18金属皮膜(1/4W)
470Ω
R19金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R20金属皮膜(1/4W)
30kΩ
R21金属皮膜(1/4W)
220Ω
R22,23金属皮膜(1/4W)
47Ω
R24金属皮膜(1/4W)
100Ω
R25ｼﾞｬﾝﾊﾟ(0Ω)
R26
金属皮膜(1/4W)
9.1kΩ
R27
金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R28金属皮膜(1/4W)
1MΩ
R29
半固定
VR1
1 回転ｻｰﾒｯﾄ
100Ω
ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ D1～4,7～10
赤色 LED など
D5,6
小電力用ｼﾘｺﾝ
IS1588 など
Tr
Q3,7,8,10,12,17,20
PNP
2SA1015
Q6 無し

Q1,2,9,11,13,14,18,
19
Q4,5Q15Q16
太字は R.1 からの変更点

個数112111111221111112211211112111111827NPN

2SC1815

8

DUAL FETNPN
PNP

2SK1502SC3421 など
2SA1358 など

111

入力カップリング用
不要
不要
DC ｻｰﾎﾞ用
ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻ可47～510k 程度

ゲイン決定用
ゲイン決定用不要
順方向電圧 1.6V
順方向電圧 0.6V
Pc>300mW 以上,ローノイズ品
Pc>300mW 以上
ローノイズ品
FET 選別品可Pc>5W、ローノイズ品
Pc>5W、ローノイズ品

３－２：その２ ヘッドホンアンプなど
設計条件：ゲイン約 5 倍、電源電圧正負１５～２０Ｖ
品名番号
規格仕様
ｺﾝﾃﾞﾝｻC1
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
47p
C2
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
100ｐC3,4電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
10～100uF/25V
C5ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
47p
C6ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
22p
C7ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.1uF
C8ﾌｨﾙﾑあるいはﾊﾞｲ 1～10uF
ﾎﾟｰﾗ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
C9C10
C11ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
1uF
C12ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.01uF
Cp
ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ
0.1uF
抵抗
R1,2金属皮膜(1/4W)
2kΩ
R3金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R4金属皮膜(1/4W)
4.7kΩ
R5金属皮膜(1/4W)
10kΩ
R6金属皮膜(1/4W)
200Ω
R7金属皮膜(1/4W)
2kΩ
R8金属皮膜(1/4W)
220Ω
R9,10金属皮膜(1/4W)
220Ω
R11,12金属皮膜(1/4W)
4.7Ω
R13金属皮膜(1/4W)
15kΩ
R14金属皮膜(1/4W)
510kΩ
R15,16金属皮膜(1/4W)100Ω
R17,18金属皮膜(1/4W)
470Ω
R19金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R20金属皮膜(1/4W)
30kΩ
R21金属皮膜(1/4W)
220Ω
R22,23金属皮膜(1/4W)
47Ω
R24金属皮膜(1W)
10～47Ω
R25ｼﾞｬﾝﾊﾟ(0Ω)
R26金属皮膜(1/4W)
3.9kΩ
R27金属皮膜(1/4W)
1kΩ
R28金属皮膜(1/4W)
1MΩ
R29
半固定
VR11 回転ｻｰﾒｯﾄ
100Ω
ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ D1～4,7,8
赤色 LED など
D5,6
金属皮膜(1/4W)
22Ω
D9,10
赤色 LED など
Tr
Q3,7,8,10,12,17,20
PNP
2SA1015
Q6 無し

Q1,2,9,11,13,14,18, NPN
2SC1815
19Q4,5
DUAL FET
2SK150
Q15NPN2SC3421 など
Q16PNP
2SA1358 など
網掛け部はその１と異なるところ。太字は R.1 からの変更点

個数11211111122111111221121111211111162278111

入力カップリング用
不要
不要
DC ｻｰﾎﾞ用
ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻ可47～510k 程度

ヘッドホン保護ゲイン決定用
ゲイン決定用不要
順方向電圧 1.6V
抵抗器置き換え
順方向電圧 1.6V
Pc>300mW 以上,
ローノイズ品
Pc>300mW 以上
ローノイズ品
FET 選別品可Pc>5W、ローノイズ品
Pc>5W、ローノイズ品

ＬＥＤについての注意
この回路においてダイオード（ＬＥＤ）は約１．6Ｖの電圧降下を得るための素子として用いられています。ちょうど赤色ＬＥＤがこの電圧降下に等しくなるでしょう。他の色の LED を用いることも可能ですが、順方向電圧（電圧降下）には注意ください。とくに青色、白色のＬＥＤは順方向電圧が高く（３Ｖくらいある）ので、定数変更が必要な場合があります。
４．調整方法
この回路の調整箇所は１箇所のみで、出力オフセットの調整つまみのみになります。
入力端子（Ｐ）をショートして（あるいは組み込み済みの場合はボリュームを最小に絞った状態）でＶＲを回して出力電圧がゼロになるように調整します。完全にゼロにすることは難しいと思いますが数ｍＶ程度のオフセットであれば実用上は問題ないでしょう（注意）オフセットが許容できないシステム構成の場合
たとえばメインアンプのゲインやスピーカの感度が極めて高く、プリのオフセットでコーンが大きく前後してしまう場合などは、出力にＤＣカット用のコンデンサをいれればよいでしょう。コンデンサの容量は接続する機器の入力インピーダンスに依存しますが、通常は 10uF 以上の良質なコンデンサを用います。

５．回路定数の設定に関する豆知識・ゲインの調整方法
本基板はデフォルトで非反転増幅器になります。このときのゲインはＧ＝（Ｒ２５＋Ｒ２６＋Ｒ２７）／Ｒ２７で決まります。なお、Ｒ２７は 1kΩくらいがいいでしょう（手に入りやすいですし）。

・定電流回路の基礎
このプリアンプ回路には定電流回路が多く使われています。定電流回路の基本構成は下図のようになっており、トランジスタのベース・エミッタ電圧が約０．６V で一定であり、またダイオードの順方向電圧が一定であることを利用しています。すなわち図の回路では電源電圧にかかわらず、抵抗 R3 の両端の電位は 2.6Ｖになることを利用しています。
すなわち、抵抗値を変更することで任意の電流を流すことが可能になります。この回路は増幅初段や出力段の動作電流を決めるところなど重要な箇所につかわれています。
負荷

2.6mA
Vbe=0.6V一定

代替負荷に流れる電流の１／１０程度を流せばよい。

この間の電圧は抵抗値によらずLED2個分の電圧降下3.2V-0.6=2.6Vとなる。

1.6V×２＝3.2V

従って流れる電流は2.6V/1k=2.6mA
図

定電流回路の基本構成

・出力トランジスタのアイドリング電流の決め方
アイドリング電流の決め方は２つあります。
（その１）R11,12 による変更
標準の回路では出力抵抗 R11,12 の両端電位が D5,6 の順方向電位とほぼ同じになります。したがって
R11,12 の両端には常に約０．６Ｖの電圧が作用します。したがって、アイドリング電流は次式で決まります。
Ｉ＝０．６／Ｒ
定数１(3-1 項）では４７Ω となっていますから、アイドリング電流は約 12.7mA になります。
このとき出力トランジスタで消費される電力は電源電圧を 15V とした場合、PC=15×(15-0.6)＝225mWとかなり大きな値になりますから、Pc=5W 以上のトランジスタを指定しています。
抵抗を大きな値に変更すれば小さなアイドリング電流になりますから、終段のトランジスタに2SC1815/A1015 などの小容量のものがつかえるでしょう。たとえば１００Ω に変更すればアイドル電流は 6mA 程度になり、Pc=100mW 程度となります。

約2.1mA

ここの電圧はほぼ同じ0.6Vになる。そのためアイ
ドル電流
I＝0.6/R=0.6/47=12.7mAダイオードを抵抗に置き換えた場合は、その抵抗器の電圧はV=2.1mA×Rになる。
ダイオードの代わりに285Ω
（=0.6/0.0024）に置き換えてもよい。
約2.1mA図

アイドル電流の計算方法（その２）ダイオードを抵抗に置き換える
もうひとつのアイドル電流をきめる方法は、ダイオードの替わりに抵抗器におきかえて調整します。
この回路では定電流回路部(Q20)によって D6 にはつねに約 2.1mA の電流が流れることになります。すな
わちダイオードを抵抗Ｒに置き換えることにより、R11,12 に任意の電圧をかけることができます。たとえばダイオードの替わりに 285Ωの抵抗と置き換えてもほぼ同じになります。
さて、アイドル電流を 10mA に設定し、なおかつ出力抵抗 R11,12 を 4.7Ω にしたい場合を考えます。

置き換え抵抗 R の電圧降下は 47mV を見込めばよいことになります。これから R はR=E/I＝0.047/0/0.0021＝22Ωに設定すればよいことになります。
・R11,12 の値の選定とアイドル電流を増やす場合の注意事項
一般にこの R11,12 の値は接続する機器のインピーダンスの数分の１程度が望ましいといわれていますので、パワーアンプ(入力抵抗は１０ｋΩ 以上）に接続するのであれば１００Ω 程度でもまったく問題ありません。６００Ω 負荷相手でも十分でしょう。
反対に電流をより多く流したい場合には R11,12 を小さくすれば良いわけですが、ここに制約条件があります。ひとつはトランジスタのコレクタ損失容量(Pc)の問題ですが、もうひとつはＴＲのベースに流す電流を確保する必要があります。たとえばアイドル電流に 100mA を流そうとします。トランジスタの電流増幅率(hFE)が 40 とすればベースに 2.5mA の電流を流さなくてはなりません。しかし、Q20 の定電流回路では 2.1mA の電流しか供給できませんから、必要なベース電流が確保できません。したがって、アイドル電流をより多く流す場合には、使用するトランジスタの hFE や他の部分の回路定数を総合的に決める必要があります。

６．基板のピンの機能表
表Pin12345678910

機能INGND
GND
IN+
V+
GND
GND
GND
GND
V-ピン機能説明入力（-）
電源 GND
電源 GND入力（＋）
正電源入力（通常は 15～20V 程度）
電源 GND
信号出力
電源 GND
電源 GND
負電源入力（通常は-15～-20V 程度）

6.回路図7.基板シルク

8.基板パターンrev.1 2006.7.23 (c)h_fujiwara_1996
R.2 2006.8.14 部品表のダイオードの指定に間違い有り。

（以上）