表4表1

見本※M版→K角K版→M角

CQ出版社 『トランジスタ技術スペシャルNo.160 初版用』 表1-4 初校
背幅13mm 4C175L EQ3 22/09/13 組M青砥 H263×W383

Introduction

オーディオ回路の全体像
西村 康 Yasushi Nishimura
オーディオ回路製作の醍醐味
音楽は，演奏・制作・鑑賞などのさまざまな角度から，趣味として（または仕事として）関わる人が多数います．その中に，自分で作った機器で音楽を聴く「自作オーディオ」という分野があります．
オーディオ機器が高価だった昭和のころには，オーディオ・ブームと相まって，多くの人が自作を経験しました．その世代にとっては，今でも真空管アンプ製作は大人気です．
今では市販機器を購入した方が安価で，わざわざ機器を自作する人は少なくなってしまいました．それでも，初めて自作した機器から好きな音楽が流れてきたという経験は，自作した者にしか味わえない至極の喜びです．
この自作の喜びにはまった人の多くは，次は「出てくる音をもっと良くしよう」と考えます．先人たちが考えた高音質化回路やエフェクト回路を作ってみて，「なるほど効果がある」と感じたら，それをさらに良

図1

オーディオの聴き方は時代とともに変わってきた

くしたいと思います．回路技術を勉強して，より低ひずみ率の回路を考えたり，OP アンプなどの部品の銘柄を変えることによって音色を自分好みに調整したりしたくなります．
オーディオ回路製作は，音が出るだけで満足するもの で は あ り ま せ ん． よ り Hi − Fi
（ ハ イ フ ァ イ；highfidelity の略．原音に忠実な再生のこと）を目指したり，より音楽を楽しめる音を目指すなど，その欲求はとどまることを知りません．

オーディオ回路の今●「今どきオーディオ装置」は Bluetooth スピーカやヘッドホン
1970 年代に一世を風靡したオーディオという趣味は，2000 年以降に大きく変化しました（図 1）．音楽メ
ディアはディスクなどの実体を伴わないディジタル・データが主流になり，再生機器もそれに合わせた形のものになってきました（図 2）．
現在では，ストリーミング・オーディオ再生が一般

見本
5

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Introduction
1970年代〜1980年代

アンプ

レコード・プレーヤ<主流音源>
アナログ・レコード
FMラジオ
カセット・テープオープン・リール・テープ

スピーカ

1990年代CD
Super Audio CD
DVD
CDプレーヤスマホ

iPod

2000年代
ヘッドホン・アンプ

USB-DACPC
2010年代Bluetooth

ディジタル音源データ
WAV, MP3, FLAC など

現在は一体化したタイプの製品が多い

現在

一体化

ストリーミング・データ

PC
Bluetoothスピーカ

Bluetoothレシーバ
スマホ
図2

Bluetoothヘッドホン

音楽を聴く機器と手段の変遷

的になり，音楽を聴く手段は「スマートフォンで受け取った配信音楽データを Bluetooth スピーカやヘッドホンで再生する」形へと変化しています．
より簡便な方に流れるのは世の常ですし，音楽を聴くためのハードウェアが小さくなっていくのは必然ですが，この 10 年間の変化はあまりに速かったように感じます．

Phono入力LINE入力

LRLR

USB入力

このときは複数の IC が基板上に並んでいましたが，フォノ・イコライザ・アンプ
（第5部）

スピーカ

プリアンプ
（第3部/第5部）

パワー・アンプ（第4部）

USBオーディオ・インターフェース＆ DAC回路（第2部）

ヘッドホン・アンプ（第1部）

2000年代以降
図3

図 3 に，一般的なアンプ（プリアンプとパワー・アンプが一体化した「プリメイン・アンプ」）の構成を示します．USB 入力が追加されたのは 2000 年代以降ですが，それ以外の基本的な構成はだいたい同じです．
2000 年代には，ディジタル音楽データを再生するための USB−DAC（写真 1）という機器が流行りました．

オーディオ
（アンプ）
回路の一般的な構成

L
保護回路
R

保護回路

見本
ヘッドホン

プリアンプには「ボリューム・コントロール回路」や「音質調整回路」，「グラフィック・イコライザ回路」なども含まれる

6

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第1部
第1章

ヘッドホン・アンプ回路

オーディオ回路の登竜門

1 チップからはじめる
ヘッドホン・アンプ回路
佐藤 尚一／渡辺 明禎 Hisakazu Sato/Akiyoshi Watanabe

1 オーディオ用 OP アンプ 1 石で作るヘッドホン・アンプ

佐藤 尚一● オーディオ用 OP アンプ OPA2134 とは
ヘ ッ ド ホ ン の 能 率 は 100 dB（S.P.L）/mW 前 後 で5 mW もあれば通常の音楽鑑賞には十分です．しかし，曲によっては録音レベルが平均− 30 dBFS（dBFS はフルスケールを 0 dB としたもの）以下でも，最大録音レベルが 0 dBFS 近くとなることもあります．このときにひずまないようにするには，平均的に 0.01 mW 程度で鳴っていてもピーク時には 10 mW の出力が必要です．この余裕をヘッドルームと呼びます．
写真1のプロ・オーディオ用OPアンプOPA2134（テキ サ ス・ イ ン ス ツ ル メ ン ツ ）は， ヘ ッ ド ル ー ム が23.6 dBu（標準）です．これはアナログ時代のプロ・オーディオのライン出力レベル（＋ 4 dBm 基準，ヘッドルーム＋ 20 dB ＠ 600 Ω）に対応します．
図 1 に OPA2134 の内部等価回路を，表 1 に仕様を示します．

OPA2134（テキサス・インスツルメンツ）● 回路
図 2 は OPA2134 と 8 個の部品で作れるヘッドホン・アンプです．ゲイン 11 倍の非反転アンプです．出力
電流は標準で± 35 mA です．
OP アンプと負荷（ヘッドホン）の間に接続する 51 Ωのアイソレーション抵抗は，帰還ループに対する負荷の影響を軽減します．同時に短絡時に出力電流を制限する役目も兼ねます．
組み立て時には図 3 のグラウンド・ループや，配線の接続順序で発生する図 4 の共通インピーダンス，配線インピーダンスに配慮します．

● V DD ≧ 7 V ＠ 63 Ω ヘ ッ ド ホ ン の と き 出 力 能 力 を100 % 引き出せる
7 OutB
電源回路を図 5 に示します．ヘッドホンの負荷をR L
8 V＋

OutA 1A−InA 2＋InA 3

B6 −INB

V− 45 ＋INB
写 真 1 OP ア ン プ OPA2134（ テキサス・インスツルメンツ）
図 1 OP2134 の内部等価回路
表1目値

供給電圧

± 2.5 V 〜± 18 V

ひずみ

0.0000008 %雑音

8 nV/ √Hz

IB

5 pA

スルー・レート

20 V/ms

周波数帯域

8 MHz

オープン・ループ・ゲイン

10第01章-OT2153-念校.indd 10

I C1

C3100μVin

OP アンプ OP2134 の仕様
項＋15V120 dB（600 W）

C4VR 150k（Aカーブ）

IC1：OPA2134（テキサス・インスツルメンツ）
図2R351Ω Vout100μC1−15V

見本100p

R11k

R210k

C2100p

OPA2134 を使ったヘッドホン・アンプ

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ヘッドホン

アナログ回路のエッセンスが凝縮

第6章

1 低ひずみで広帯域な電流帰還型ヘッドホン・アンプ

サ C 6 を 入 れ て あ り，R 3 両 端 の 電 圧 は L チ ャ ネ ル
18.5 mV，R チャネル 21.5 mV でおよそ 3 μA の入力電流が流れています．オフセット電圧については，計算では約 80 mV，実測で約 100 mV のオフセット電圧が発生します．オフセット調整としてVR 2 による回路を設けています．図 1 の回路ではゲイン設定も小さく，入力雑音電流にはあまり影響がありません．
VR12.2μC2

IC1 TPA6120A20.1μC1100p

I C1

R36.8k

C30.1μ＋2.5VVout

R2R6C 9 47k R

22μBP4.7kCC

11.5k（a）非反転アンプ回路＋2.5V

R7C7100μ−2.5V

100μ＋VCC（13.1V）

IC3 3.3k（テキサス・インスツルメンツ）
TL431
IC4TL431 R 8
3.3k−VCC（−13.1V）（b）±15V電源
図1

最大出力も 1 桁上がっています．

広帯域の TPA6120A2 を使ったヘッドホン・アンプ

RL＝66Ω

1.00.10.010.001
1020Hz
1kHz20kHz
100
出力電力［mW］

見本1000

図 2 ひずみ率（THD ＋N）は汎用 OP アンプを使うより 1 桁高い特性を示した（1kHz，10mW 付近）

47

マイク＆スピーカ

C8電力のグラフを示します．測定時の負荷インピーダン
スは 66 Ω（330 Ωの抵抗器を 5 個並列）です．汎用 OP
アンプ OPA2134（ テキサス・インスツルメンツ）を使ったヘッドホン・アンプ（第 1 章の図 7）よりも，1 kHz，10 mW 付近で THD ＋ N は 1 桁良い値を示しました．

10
位相補償コンデンサは絶対に付けないこと

オフセット調整● 汎用 OP アンプを使うより 1 桁良いひずみ率
図 2 に dScope Series Ⅲで測定したTHD ＋N 対出力

サウンド回路

−2.5V

R418Ω

−VCC

VR25k（サーメット型）（テキサス・インスツルメンツ）

電源＆プリアンプ

10k（Aカーブ）

C6＋VCC

L18.5mV
R21.5mV

全高周波ひずみ率＋雑音
THD ＋N［％］Vin

パワー・アンプ● ゲイン 4 倍の非反転アンプ型で作ってみた
図 1 に TPA6120A2（ テキサス・インスツルメンツ）を使ったヘッドホン・アンプの回路を示します．シン
グル・エンド入力でゲイン 4 倍の非反転アンプとして，信号経路を単純化しています．DC カット・コンデン

佐藤 尚一

USB&Bluetooth 音質調整回路

いろいろなヘッドホン・アンプ回路集

第2部
第7章

USB ＆ Bluetooth オーディオ回路

アナログとディジタルが同居する回路の世界

USB オーディオ入出力アダプタ回路
漆谷 正義 Masayoshi Urushidani

この章では，USB 対応オーディオ入出力アダプタについて説明します．写真 1 に，筆者が製作した USB
対応オーディオ入出力アダプタとモデルにした評価モジュール DEM−PCM2900（テキサス・インスツルメンツ）の外観を示します．

USB オーディオ入出力アダプタ● 作れると広がる世界
Windows PC に装備されているオーディオ機能（サウンド・デバイス）は，ハイ・ディフィニション・オーディオという多チャネル / ハイ・ビットの高性能なものになっています．したがって，ここであえてオーディオ入出力アダプタを製作する必要はないような気がします．
しかし，Windows PC に装備されているオーディオ

オーディオ入出力
オーディオ入出力（アナログ）

入出力回路は千差万別であり，家電分野のオーディオ機器との相性も決して良いとは言えません．
写真 2 のように，USB ケーブルでオーディオ機器とつなぎたい，USB ポートから音声を収集したい，オーディオ機器と光端子で接続してSN 比改善や GND のアイソレーションをしたい，USB の HID 機能を使いたい，ダイナミック・レンジいっぱいで使いたい，アナログ部分の特性を変えたい，A−D/D−A コンバー
タのビット数を変えたいなどの要望に，このアイテムは応えてくれることでしょう．
● USB 付きオーディオ入出力コーデック PCM2906
製作した USB 対応オーディオ入出力アダプタには，USB インターフェースを備えたステレオ・オーディオ・コーデック IC PCM2906（ テキサス・インスツルメンツ）を使用しました．PCM2906 は，USB のバス・オーディオ・コーデックIC
PCM2906

OPアンプ
OPA2353

S/PDIF（光インターフェース）

レギュレータUSB
REG103−
REG103−A
REG103−A
本稿で紹介するUSB対応オーディオ入出力アダプタ

見本モデルとした評価モジュー
ルDEM−PCM2900（テキサス・インスツルメンツ）

写真 1 本稿で紹介する USB 対応オーディオ入出力アダプタ（左）とモデルになった評価（テキサス・インスツルメンツ，右）モジュール DEM−PCM2900

58

No.160第3部

音質調整回路第10章 オーディオの信号処理の世界

音質調整回路集
1 好みの周波数特性を実現する
トーン・コントロール回路● 回路の説明
オーディオ・アンプのコントロール機能のなかでも，基本的なのがトーン・コントロール回路による音質調整です．スピーカの特性や聴取環境の補正をしたり，好みに合った周波数特性を実現するものです．紹介する回路は低音 / 高音それぞれについて増強および減衰の可変設定ができるものです．
図 1 に示すのは，回路増幅器の入力および帰還系に周波数特性をもたせたもので，NF 型トーン・コントロールと呼ばれます．入力が並列電圧帰還タイプの場
合は可変抵抗器の変化カーブは B タイプでよく，フラットな特性を得やすいという特徴があります．信号源インピーダンスが低くないと正しい周波数特性は得られないので，必要に応じてバッファ・アンプを設置します．

松村 南

● 特性
周波数特性の算出式を図 2 に示します．一般的にトーン・コントロールの効果は100 Hz で±10 dB，10 kHzで± 10 dB は必要といわれることが多いようですが，実際には使用目的により異なります．f LB ＝ 400 Hz，fHB ＝ 2.5 kHz くらいを選んで中心周波数を 1 kHz にします．ここでは楽器音のエネルギーが多い周波数帯域が数百 Hz であることに合わせて，低めの周波数にしています．
図 1の最大可変特性は可聴範囲周辺の 20 Hz，15 kHz
において± 20 dB です．トーン・コントロール回路の周波数設定で注意したいのは，可変されない周波数の中心は常識的な 1 kHz よりも低いということです．

低音（BASS）
ブースト カット

R2R1100k＊C1＊

10k0.047μC10.047μ

IN

R110k

20dB
17dB

20dB
17dB

3dB

3dB

R310k

fLOUT＊C24.7μ4700p

R53.3k

R4500k（日清紡マイクロデバイス）

R5TL072

高音（TREBLE）

図1＊：フィルム系コンデンサ

トーン・コントロール回路

86

第10章（旧第11章）-OT2153-念校.indd 86

fH

見本11， f HB ＝
2π R 5 C 22π（ R 1＋R 5＋2R 3 ）C 2
≒10.3kHz≒1.02kHzfH ＝（テキサス・インスツルメンツ）

ブースト カットf HB

11， f LB ＝
2π R 2 C 1
2π R 1 C 1≒34Hz≒340Hzf L＝

NJM4558

3.3k

f LB

図2

周波数特性の算出式

No.1602022/09/13 13:29

第4部

パワー・アンプ回路

第11章

1 チップからはじめる
パワー・アンプ回路集
1 定番 LM386 1 個で作る 0.2 W パワー・アンプ仕様▪入力インピーダンス：50 kΩ
▪負荷インピーダンス：4 〜 16 Ω
▪出力電力：200 mW/8 Ω▪周波数特性：20 Hz 〜 20 kHz● 回路の説明
図 1 は，LM386（テキサス・インスツルメンツ）を使った 0.2 W 出力のオーディオ用パワー・アンプです．
ちょっとスピーカを鳴らしたいとか，もう少し音量を増やしたいときに便利です．定番の IC であり，外付け部品の少なさはとても魅力です（1）．

● 設計上の注意
外付けは，発振防止用の CR を入れてもコンデンサ

写真 1 は製作した基板の外観です．なお，実際に使用した IC はセカンド・ソース品の NJM386（日清紡マイクロデバイス）です．

3VS

6I NPUT＋NC

12 個と抵抗 1 個という手軽さです．アプリケーション・ノートには，ゲインを増加させる方法や，低域をブーストする方法，発振器にする方法などいろいろな応用回路が出ています（1）．なお，この IC のピン名称を見ると入力＋と入力−がありますが，OP アンプのよう

LM386

VOUT
2 I NPUT− GND
4BYPASSS
70.047μ10Ω

NC

S I G OUTには使えません．

220μ54Ω● 特性
図 2 は，負荷 4 Ωで測定した 400 Hz と 1 kHz での出力電圧対ひずみ率特性です．あり合わせの測定器で測定したため，小信号領域のひずみ率がノイズの影響で悪くなっています．

12V
直流電源

S IG IN

ひずみ率計

図1

森田 一

LM386 を使った 0.2W 出力のオーディオ・パワー・アンプ

30▪参考文献▪
（1）LM386 データシート，テキサス・インスツルメンツ．
5RL＝4Ωゲイン＠ f ＝1kHz

325
2ひずみ率＠ f ＝400Hz

120

図292ひずみ率＠ f ＝1kHz203040
出力電圧［mV］

5060

製作したパワー・アンプの出力 - ひずみ特性と出力 - ゲイン特性

No.1600ひずみ率［％］

ゲイン［dB］

4ゲイン＠ f ＝400Hz

見本

写真1 製作したパワー・アンプ基板の外観

第５部

電源＆プリアンプ周辺回路

第13章

1 チップからはじめる
電源＆プリアンプ回路集

1 超定番 78/79 シリーズ 3 端子レギュレータで作るリニア電源

馬場 清太郎● 3 端子レギュレータとは
図 1 のようにシリーズ・レギュレータの全回路を IC化し，外部接続を入力（IN），出力（OUT），グラウンド（GND ＝ 0 V）の 3 端子にまとめたものです．図 2 に示すように，外部に 2 個のコンデンサを接続するだけで動作する使いやすい IC です．
● 正電圧を安定化する 3 端子レギュレータ
各社から同等品が出されていますが，ここでは一例
として日清紡マイクロデバイスの代表的な IC の仕様
を表 1 に挙げます．この IC の特徴は，次のようなものが挙げられます．
（1） 出 力 電 圧 は 固 定 で，5 V，6 V，8 V，9 V，12 V，15 V，18 V，24 V などがあり，出力電圧精度は定格値の± 5.0 ％以内．
（2） 出 力 電 流 は，100 mA（NJM78L00），0.5 A（NJM78M00），1.5 A（NJM7800）の 3 種類．
（3）入力電圧は出力電圧よりも＋ 2.5 V 以上（保証値），＋ 2.0 V 以上（標準値）であることが必要．
（4）各種保護回路（過熱保護，過電流保護）を内蔵していて，壊れにくく使いやすい．
出力電圧を可変にした NJM317［ナショナル セミコンダクター（現在はテキサス・インスツルメンツ）のLM317 がオリジナル］もあります．
● 負電圧を安定化する 3 端子レギュレータ
各社から同等品が出されていますが，ここでも日清
紡マイクロデバイスの代表的な仕様を表 1 に追記しまGND（0V）

Q1IN（Vin ）

出力段

Rs

過電流保護

内部用電源内部用電源

A1−＋

基準電圧

Vref

Vout ＝ Vref

過電流保護
A1
Q2

R2

R 1＋R 2R2GND（0V）

Rs

Q1

Vref

R2−＋過熱保護

IN（Vin ）R 1＋R 2
R2

R1

出力段

3 端子レギュレータの内部構成

どちらもパワー OP アンプで基準電圧を増幅している

No.160OUT（Vout ）

見本

内部OPアンプ（誤差増幅器）A1の入力極性は出力段で反転されるため，正電圧出力タイプと逆になっている（a）正電圧出力タイプ

110

基準電圧

R1

Q2

過熱保護

図1

Vout ＝−Vref

OUT（Vout ）（b）負電圧出力タイプ

第6部

サウンド回路

第15章 回路の工夫でいろいろできる

1 チップではじめる
サウンド回路集

1 トランジスタ 1 石で作る「チチチ…」効果音発生回路

富澤 瑞夫● 回路構成ピヨピヨと小鳥が鳴いているような音をスピーカから鳴らせるトランジスタ 1 個（1 石）の回路が図 1 です．
シンセサイザが高価で一般にはなじみのない 1960
〜 1970 年代は，効果音（電子擬音）を専用の電子回路で作っていました．部品点数が少なくなるよう工夫された回路がいろいろあり，工作の題材として，よく取り上げられていました．
小型トランスは，品種は限られるものの今でも生産されていて，電子部品販売店で普通に入手できます．
インピーダンス変換を行い 8 Ωのスピーカを駆動すると同時に，1 次側のセンタ・タップで反転した電圧を作り，反転アンプと合わせて発振回路を構成しています．

R 1 を可変すると，音色を調整できます．音量はトランジスタに流れる電流で変わるので，エミッタ抵抗を大きくすると音量は小さくなります．
● 発振器の原理
発振回路の基本原理は，増幅した出力信号を適切な＋9V

C 1 0.1μC3100μ

R31kR168Ω

C20.01μR210k連続音色細くまばら
図1122

充放電により時間変化を作っています．
繰返しの速さは，コンデンサの値で変わります．ボ
リュームVR 1 を調整すると，音の高さと繰り返しの速さの両方が同時に変わります．

＋9V

9V（006Pなど）

極性（位相）
で入力に戻すことによります．入力に戻された信号は，再び増幅され，この繰り返しで発振します．発振の源となる入力は，小さな雑音などです．
うまく発振するかどうかは，増幅度と信号の位相（向き）で決まります．トランジスタ 1 石の増幅器だと，ベースに入力し，コレクタから増幅した信号を出力す
ると，位相は反転してしまうので，出力を入力に戻しても発振させられません．
電子小鳥の回路では，トランスのセンタ・タップをグラウンドに落とすことで，反対側の端子に，ベースと同相の信号を得ています（図 2）．
図 1 の回路は，ピーという一定の発振ではなく，チチチ…という時間変化がある音を出します．基準信号なら振幅も周波数も一定の純粋な正弦波なのに対して，楽器や擬音は，音高や振幅を時間変化させて音色を作ります．図 1 の回路では，ベースに入っている CR のTr1VR 150k（B特性）

サンスイ
ST-32（橋本電気）
T1
白緑
赤緑
白
1.2k：8Ω（巻き線比12：1）

2SA1015

ECB

Tr1：2SA1015-GR（各社）
または同等品※東芝は生産を終了しているがUTCの2SA1015Lは現行品

トランジスタ 1 石で作る「チチチ…」電子小鳥

No.160入力（コレクタから）
スピーカ用
低インピー
ダンス出力

センタ・タップ

見本

反転出力（ベースへ） 1.2k8Ω

インピーダンス変換

図 2 トランスはインピーダンス変換と位相反転という 2 つの役割を持っている第7部

マイク＆スピーカ 電気−音技術

第18章 センシング，高感度増幅から長距離伝送，指向性制御までプロが教える！
マイクロホン技術大解剖
秋野 裕 Hiroshi Akino

1 普及型マイクロホンの回路構成
現在使われているマイクロホンは，大きく次の 2 つに分類されます．
・コンデンサ型・ダイナミック型
ここでは，最も多く普及しているコンデンサ型の構造や電気的性能，音響性能，指向性など，マイクロホンに作り込まれている技術を紹介します．

参考までに寸法も示しておきます．
写真 2 は，中から，音センサであるエレメントやJFET や出力トランスが実装されたプリント基板を取り出したところです．このように，コンデンサ型は電子回路を内蔵しており，動作させるために電源を供給する必要があります．一方のダイナミック型の多くは電子回路を用いておらず電源も不要です．

普及型マイクの外観と内観①センシング部（エレメント）〜音圧を電荷量に換える〜

写真 1 に実際のコンデンサ・マイクロホンを示します．安価ながらスタジオでの収音にも耐える性能をもっ た 単 一 指 向 性 エ レ ク ト レ ッ ト・ コ ン デ ン サ 型
AT2020（オーディオテクニカ）です．マイクロホンの横方向から収音するサイド・エントリ・タイプです．
単位［mm］■ 音が電気信号に変わるメカニズム● コンデンサのように音圧で 2 枚の電極間の距離が変化して電圧が発生する
コンデンサ・マイクロホンには，音を電気信号に変φ52音

160

φ19φ21（a）外観
写真 1146

M22 P ＝1

見本（b）音が入る方向

コンデンサ・マイクロホンの製品例（AT2020，オーディオテクニカ）

No.160このPDFは，CQ出版社発売の「トランジスタ技術SPECIAL No.160」の一部見本です．
内容・購入方法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
内容
購入方法

http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MSP/MSP202210.html
https://www.cqpub.co.jp/order.htm

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