相補式無帰還ヘッドホンアンプの製作
詳細設計

設計方針

Spiceで検討したモデルから実際の回路を設計します。
重視した点は

良好な歪打消しの為にNchとPchMosFETの特性と動作温度を揃える。
無帰還回路は電源変動（雑音）に弱いので各部毎に安定化電源を配置する。
0.5Wと高出力なのでヘッドホン保護の為、電源ON/OFF時保護回路を設ける。
無帰還回路は漏洩磁束等の雑音に弱いので漏洩磁束の少ないトロイダル電源トランスを用いる。

です。

MOSFETの選択

相補式ソース接地増幅回路に用いるNchMOSFETとPchMOSFETには

特性が類似している。
類似動作点で使用できる。
同一温度で使用できる。

小信号用MOSFETを選びます。

今回は東芝製のNch・PchデュアルMOSFET　SSM6L35FU　を選びました。
SSM6L35FUは広帯域・アナログスイッチ用のデュアルMOSFETです。
特性が揃ったNchMOSFETとPchMOSFETが1チップ上に作り込まれています。
同一チップ上なので同じ温度にて動作しますし、特性も広帯域小信号増幅に適しています。

アンプ部の設計

初段の電圧増幅部はMOSFET　SSM6L35FUのソース接地増幅回路です。
電圧増幅部はSSM6L35FUのNchMOSFET　Q1側とPchMOSFET　Q2側の2回路があります。
それぞれのドレインがC104　1500uFのコンデンサで結ばれ、相補式回路を形成します。
ソース側の抵抗器が560オーム、ドレイン側の抵抗器が1.5kオームなので、初段の増幅率は約2.5倍です。

電圧増幅部の出力はトランジスタのエミッタフォロワにより電力増幅されヘッドホンを駆動します。
電圧増幅部NchMOSFET　Q1側はNPNTr　TTC015Bのエミッタフォロワに
電圧増幅部PchMOSFET　Q2側はPNPTr　TTA008Bのエミッタフォロワに
により電力増幅されます。
エミッタフォロワの増幅率は約0.9倍なので、アンプ全体の増幅率は約2.3倍となります。
各エミッタフォロワには45mA、合計90mAのアイドリング電流が流れ、32Ωのヘッドホンに対し400mWまで駆動します。

信号の通過する抵抗器は1/2W型の大型抵抗器を用います。
ソース側バイパスコンデンサ、カップリングコンデンサ、電源平滑コンデンサは1000uF以上の大容量コンデンサを用います。
出力に挿入されている10uHのコイルはエミッタフォロワの発振防止用です。
電圧増幅部と出力エミッタフォロワ部に＋－15Vの３端子安定化電源を計４電源を設けました。
各部品の定数と定格を整えた回路が下図です。

保護回路と電源

保護回路は電源ON時の約十秒間と電源OFF時に電源電圧が12V以下に低下した時にリレーによりヘッドホンを切り離し、保護します。
電源回路は基板上にAC15Vのトロイダル電源トランスを搭載し整流後3300uFのコンデンサで平滑します。
平滑された＋V、-V電源は電圧増幅部と出力エミッタフォロワ部の3端子安定化電源に送られは+-15Vを供給します。
基板上にトロイダル電源トランスを搭載しているので、基板のCONN2にはAC100Vが供給されます。