さぐり式鉱石検波器の製作

さぐり式鉱石検波器の紹介です。日本では1925年にラジオ放送がはじまりました。さぐり式鉱石検波器は当時のラジオ技術です。今回は100年前のラジオ技術の追体験になります。

部品棚を整理していたら昔に購入した黄鉄鉱のビン詰めがでてきました。なつかしい黄鉄鉱です。これを使って鉱石ラジオが作れます。今回は何十年ぶりかでさぐり式鉱石検波器を作ってみました。

材料を用意します。木板、ワンタッチスピーカー端子（L,R)、ネジ式スピーカ端子（端子に穴あり）、銅製キャップ、金属リング、ビス・ナット、ワッシャー、ゴム足、鉱石（黄鉄鉱、方鉛鉱）、真鍮ワイヤーなどを用意します。

上の写真では、木板に穴あけ加工後に塗装を施して台座を作成します。

最初に銅製キャップにはんだを流し込みます。上の写真のように後から鉱石（黄鉄鉱）を入れキャップ内のはんだに沈めて固定したら完成です。黄鉄鉱と方鉛鉱の２種類を作成します。はんだのフラックスで鉱石が黒くなることがあります。そのときは鉱石を磨いてください。

次にさぐり針を作成します。 ヒゲの形は様々ありますので自分の好みの形状に加工します。上の写真は作成したさぐり針です。毎回、代り映えしない同じ形状です。私はこの形でしかうまく作成できません。

全ての部品を取り付けます。さぐり針は金色のスピーカー端子の穴を通してから最後にビスで固定します。台座の裏側で見えない様に配線します。銅製キャップの底からスピーカ端子（＋）へ、さぐり針の根元からスピーカー端子（－）に配線します。最後にさぐり針の形を整えて金色のスピーカー端子でさぐり針の針圧を調整すれば完成です。スピーカー端子のネジがグラグラするので気になる人はスプリングを噛ませた方が良いかと思います。

自作したさぐり式鉱石検波器を試験します。試験にはゲルマニウム・ラジオを使います。トランジスタ・ラジオでは回路によりトランジスタ検波することがあり、ダイオードなしのただの銅線でもラジオが聞こえることがあるので試験用ラジオとしては使いません。

ラジオの簡単な実験には電子ブロックが便利です。電子ブロック：DR-ⅡAのゲルマ検波ラジオを使用します。電子ブロックのダイオードをさぐり式鉱石検波器と入れ替えて試験します。

電波環境を確認するために検波電流を測定します。検波電流を測定するにはアナログ・テスターを使用します。テスター（電流計）はダイオードとクリスタルイヤホンの間に直列に挿入します。デジタル・テスターでは内部損失が大きく検波電流をうまく測定できないことがあります。通常のアナログ・テスターで60μAまたは100μAポジション(上の写真は60μA)があれば測定可能です。我が家の受信電波は弱く、ダイオード（1N60）で測定できた検波電流は3μAでした。

鉱石検波器を作成する前に検波電流の測定をした方が良いです。ゲルマニウムラジオの検波電流が1μAも測定できない環境では、鉱石検波器ではラジオの受信は無理かと思います。検波電流が小さすぎる場合は電灯線アンテナやアースを事前に改善しておく必要があります。

　　　

ダイオード検波でラジオ放送が聞こえたらさぐり式鉱石検波器と入れ替えます。さぐり針をセラミックドライバーで少しづつ移動させて音量が最大になる点を探ります。最大の音量で検波電流を測定します。

 

黄鉄鉱の表面は比較平らで針をスライドしての検波がしやすいです。しかしテスターで針1本分のほんのわずかしか振れません。1μA未満です。 それでも放送内容をじゅうぶんに聞き取れる音量です。もう一つの方鉛鉱の表面は凸凹しているため針の移動はやり難いです。但し方鉛鉱に変えると1μA程度と黄鉄鉱より感度は良いです。鉱石検波器は簡単に自作できて誰が作成しても動作すると思います。

さぐり式鉱石検波器は壊れやすいので保管がむずかしいです。そのため、白木の箱を用意して箱に入るサイズに検波器を作成します。

 

久しぶりにさぐり式鉱石検波器を作成しました。なつかしいです。ゲルマニウム・ラジオも魅力的ですが、鉱石を針でさぐってラジオを聞くことは毎回新鮮で楽しい体験です。古典的ですが簡単に製作できるさぐり式鉱石検波器を作成してみてはいかかでしょうか。何気なく聴いていたラジオに新たな魅力を感じることは間違いありません。

2025. 5.24

さぐり式鉱石検波器の製作（二作目とシリコン結晶）のブログもアップしましたので参考にしてください。 

部品の入手先 

真鍮ワイヤー：Amazonへのリンク 

真鍮両面ハトメ：Amazonへのリンク 

銅製エンドキャップ：Amazonへのリンク 

Topping DX3Pro（推奨値とは異なる実装の改善）

Topping DX3Pro

Topping DX3Proは2018年発売の少々古いUSB DACの紹介です。今回はToppingDX3proユーザーさん向けに書いたブログです。本記事は製品レビューや音質評価を目的としたものではなく、DX3Proの実装を観察しデータシート上の推奨条件との違いがどのように現れているかを確認した技術的メモです。本機の性能はすでに測定限界に近く、手持ちの測定環境では有意な差を示せないため数値測定は行っていません。本稿は測定値の優劣ではなく、実装とその考え方を記録することを目的としています。

現在は、Topping DX3Proにはエーワイのアナログ電源と自作したデータ専用USBケーブルを使っています。この2つの対策でも十分に満足のいく音がでています。今回のTopping DX3Proのコンデンサ交換の紹介については海外フォーラムの事例を参考にしています。海外フォーラムの事例からはデジタル機器に対する暗黙の示唆を感じます。DX3proは本機はスペック上の性能を維持したまま、コストおよび実装面積の最適化が図られています。しかし、その最適化が聴感上の余裕や時間軸方向の安定性まで担保しているかについては検証の余地があると感じます。本機でもD/Aコンバータ周辺を含め、必ずしもチップメーカーの推奨値通りとは言えない実装が見受けられます。今回は、そうした点に着目して実装状態の確認と推奨値どおりの部品交換により音の変化を確認します。※注：ここで言う「推奨値」とは、ICメーカーのデータシートに記載された標準的・代表的な使用条件であり、必ずしも製品設計で厳守されるべき数値ではありません。

Topping DX3Pro：Amazonへのリンク

背面パネルの取り外し

早速、Topping DX3Proを分解してみます。最初に背面パネルを取り外します。アンテナのナットも取り外します。

工具による前面パネルの取り外し 

次にTopping DX3Proの前面パネルと本体ケースを連結する左右2つの六角穴付きボルトを外す必要があります。特殊な工具（軸長が16cm以上ある2ｍｍ六角ドライバー）を差し込み取り外します。私は”BONDHUS(ボンダス) 六角ループ・T-ハンドル ロング 2mm [全長:249mm 軸長:229mm ハンドル長さ:70mm]  No.46552”が安いのでAmazonで購入しました。

BONDHUS(ボンダス) 六角ループ・T-ハンドル ロング 2mm：Amazonへのリンク

プリント基板を取り出した分解写真

プリント基板

上の写真が分解した様子と取り出したプリント基板です。

DX3proV4.1：バージョンが記載

Topping DX3proのプリント基板には、DX3proV4.1とバージョンが記載されています。海外ではV2バージョンと呼ばれる製品です。

OPA1612A

RCA出力のオペアンプにはOPA1612Aが実装されています。

AK4493S周辺の実装

AK4493Sアナログ出力とOPアンプ入力の間は電解コンデンサが採用されています。

ヘッドホン用オペアンプ：TPA6120A

ヘッドホン用オペアンプはTPA6120Aです。V1バージョンのOPA2140の方が音が良いと人気のようです。

次に部品交換する箇所について説明します。

D/Aコンバータ AK4493Sの回路

上の図はD/Aコンバータ AK4493Sのdatasheetからの抜粋です。AK4493Sアナログ出力とOPアンプ入力の間には100μF×4（赤丸印）のコンデンサ容量が推奨されています。AK4493Sの出力段のカップリングコンデンサを推奨値に増やすことで、低域のカットオフ周波数が下がり、位相特性や低音の厚みが改善される可能性があります。

推奨値とは異なる電解コンデンサ

実際のプリント基板を見ると推奨値とは異なる47μFのニチコンFG電解コンデンサです。

D/Aコンバータ AK4493Sの回路 

次に、これもD/Aコンバータ AK4493Sのdatasheetからの抜粋です。アナログ電源1.8Vに10μF×1、アナログ電源5.0Vに10μF×2、基準電圧5.0Vに470μF×2のコンデンサ容量が推奨されています。この実装もメーカー推奨値ではありませんでした。基準電圧（VREF）周辺の容量不足を補うことは、DACの変換精度やノイズ耐性に直結するため、音の「時間軸方向の安定性（ジッター感の低減）」や「見通しの良さ」に寄与します。

これらの推奨値とは異なる部品はコストダウンの痕跡またはサイズダウンなどによるものと推測します。

交換対象の電解コンデンサ

交換対象のチップコンデンサ

実際には、アナログ電源1.8Vに10μF×1、アナログ電源5.0Vに10μF×2、基準電圧5.0Vに100μF×2が実装されています。

対象箇所と推奨値と実装値、変更値

上の表に実装とメーカー推奨値を表にまとめてみました。アナログ出力のコンデンサは47μＦと小さく推奨値どおりの100μＦ(6.3V)へ変更します。アナログ電源は推奨値と実装が同じですが、100μF(6.3V)に容量を増やして改善します。基準電圧5.0Vには470μFと大容量が推奨されていることから、かなり重要な基準電圧のようです。実装では100μFと1/4以下の小さな容量です。手持ちの部品から一番容量の大きな220μF(10V)へ変更します。最初にD/Aコンバータ AK4493Sの電源部強化の実施です。

交換用チップコンデンサ

上の写真が交換部品のチップコンデンサです。一番上が100μF(6.3V)、下2段が220μF(10V)です。

チップコンデンサを交換した様子

交換対象のチップコンデンサを取り外します。ホットピンセットがあれば作業は楽なのですが2本のはんだゴテで取り外します。チップコンデンサの両端に少しハンダを追加すればハンダが溶けて簡単に取り外せます。次に上の写真のように全てのチップコンデンサを取り付けて完成です。チップコンデンサ交換後の動作は良好です。電源部強化までで一度ヒヤリングしてみます。交換前のTopping DX3Proは少し高域よりのバランスです。チップコンデンサ交換により全体的に音の重心が下がり深みのある音質に変化しました。高域はややキラキラした印象でしたがシルクタッチできめ細やかな音に変わります。たったこれだけのチップコンデンサ交換で音に大きな影響があることに驚きます。

交換対象の電解コンデンサ

残りはAK4493Sアナログ出力とOPアンプ入力の間のカップリング用電解コンデンサ47μFを100μFに置き換えです。ニチコンMUSE ESへの置き換えが評価された例が多くあり、帯域と透明感の改善を期待して47μFのFGから100μFのMUSE ESに置き換えてみました。ただし、ケースに接触しないように隅の2個はやむなく横に寝せて実装します。

交換後の電解コンデンサ

次はカップリング・コンデンサ交換後は1日以上のエージングが必要です。最初のころは音に霞がかかりぼんやりした不明瞭な音がします。エージングが終了したらヒヤリングです。いままでより透明感があり豊かで深みのある音です。ほんの少しベールのように薄い膜が1枚あるような音でエッジが取れて少し丸なって聴こえます。この音の傾向が長所か欠点かは個人の好みの世界です。どちらにしても音のグレードは向上します。Topping DX3proは高音がきれいで抜けのいい音がしますが低音がやや薄く不満でした。低域を補強することにはじゃうぶんに出来たようです。これらの変化は、本機・本個体を自分の使用環境で聴いた限りでの印象であり、他の製品や条件で同様の結果が得られるとは限りませんのご注意ください。

Topping DX3ProのD/Aコンバーター周辺部品をメーカー推奨値に変更する試みは海外フォーラムを参考にしています。 今回は取り組み易く根拠があり納得できるものに限定しました。海外フォーラムではOPアンプを交換する筋金入りのマニアも多く、大いに盛り上がっています。性能や測定したデータに基づき議論するフォーラムなどもあります。中国製のオーディオ機器は安価で高性能なので利用者が多く、フォーラムが盛況な理由かもしれません。今回は日本語圏のサイトでは事例が少ないのでご紹介しました。作業は楽しかったですが参考になりましたでしょうか。ただし、改造は自己責任でお願い致します。

本記事はDX3Proをそのまま使うことを否定するものではなく、実装という観点から既製品を眺め直した一例として記録したものです。メーカーのスペックはノイズと正弦波を破綻なく出力できる最低限度の再現性を示しているだけと考えています。また、スペックは製品の性能保証で音質を保証するものではありません。今回のようなコンデンサ交換が影響するような領域は、波形として直接観測できるものではなく、せいぜいノイズの影響差を観測できるかどうかだと思います。そのため、測定データがなにもかかわず部品交換により音質差があるという主観に基づいた評価としました。

2025.2.15

Topping DX3Proを使いこんだことで、バランスもよく豊かで奥行きのある音ができるようになりました。前回、ほんの少しベールのように薄い膜が1枚ありましたがエージングでその影響もなくなったように聴こえます。

2025.12.3

Topping DX3Proのツマミはプラスチックで貧弱です。感触も良くありません。最悪なのはボリュームを調整するたびに回転させた最後に数値が後戻りします。

ツマミをアルミ製に交換

 アルミ無垢のツマミに交換するとボリュームの動作が安定します。完璧な動作ではありませんが回転した最後のボリューム数値の戻りは減少します。アルミのツマミの重さで最後の1クリックを確実に回転させることができます。アルミ無垢の重さのあるツマミへの交換をお勧めします。

ヘッドホン・ジャック専用バッシブ・スピーカーの製作

1980年頃、夜間に小音量で音楽を楽しむためのマイクロスピーカーが密かなブームでした。代表的なスピーカーにはテクニクス：SB-F01やLo-D：HS-01などがあります。当時、深夜のFM放送ジェット・ストリームを聴くのにピッタリの製品でした。

今回は、YUPITERU：SP-5Hのジャンク品を入手しました。このマイクロスピーカーを流用してテクニクス：SB-F01風の音に改造してみたいと思います。

上の写真のYUPITERU：SP-5Hは形状やスペックが全く同じであることからLo-D：HS-01のOEM製品（たぶん1981年、10,000円の製品）ではないかと思います。ジャンク品は故障していて左右スピーカーからの音は出ませんでした。

上の写真が分解した様子です。出力3Wのフルレンジ50ｍｍ口径のスピーカーが目を引きます。22Ωのハイインピーダンスはイヤホンジャックのインピーダンスに合わせるためです。スピーカーBOXは鉄製の枠組みでスピーカーを防磁しています。スピーカーBOXはアルミ製の丈夫な作りで幅68x高さ88x奥行58mm、重量は550ｇと大きさの割には重たいです。

イヤホンジャック用入力の22Ω：3W、スピーカー端子入力の100Ω：70Wと2系統の入力端子を持っています。スピーカー端子の穴は小さく太いケーブルは接続できません。イヤホンジャック端子を接続するとスピーカー端子側は切断される仕組みです。

スピーカーのコイルからの銅線で編んだ引き出し線が劣化して断線しています。前オーナーさんがハンダ修理した形跡が残っています。引き出し線全体が錆びてボロボロで修理はできそうにありません。まだ使えそうなスピーカーBOXが惜しいです。3W・22Ωのスピーカーは入手不可能で代用品はありません。50ｍｍ・8Ωなら入手できますが、それでは普通のミニ・スピーカーと同じでSP-5Hの個性もなくなり改悪です。そこでテクニクス：SB-F01をヒントにSP-5Hにヘッドホン用スピーカーを搭載してみることにしました。

BOSE QuietComforeの交換用スピーカー（中国製の正規品ではなく互換品だと思います）32Ω・20mWを使用します。このスピーカーと交換してテクニクス：SB-F01風の音になるか試してみたいと思います。

BOSE QuietComforeの交換用スピーカー:Amazonヘノリンク 

YUPITERU：SP-5Hは50ｍｍスピーカーです。交換用スピーカーは40ｍｍで口径補正用のバッフルが必要です。はんだ線のボビンを利用してバッフル2個を製作します。バッフルの内径は40ｍｍよりほんのわずか小さくします。バッフルをネジとボンドで固定します。

最後にスピーカーはボンドでカチカチになるようにバッフルと接着します。半日から１日程度、ボンドが乾くのを待ちます。最後に配線すればYUPITERU：SP-5H（改）の完成です。

出来上がったスピーカーの入力対応はヘッドホン・ジャック出力のみとします。ヘッドホン用スピーカーなので最大出力は30ｍＷ程度です。アンプのスピーカー端子と接続しないのは、ちょっとしたノイズや衝撃音でスピーカーが破損するのを回避するためです。

今回はUSB DAC:Topping DX3proのヘッドホン・ジャック出力（最大1500ｍW)と接続してヒヤリングします。非常に繊細な音質です。一音一音の分解性能は高く中高域が美しく響きます。弦楽器の響きが特に美しいです。音の定位も明確で奥行きなどの空間表現にも優れています。当然、包み込むような低音はでませんし、音のスケール感は小さくなります。少し高音の粗さが気になります。夜間のリスニング用ニアスピーカーとしては十分な音量です。通常のスピーカーとは全く異なる音です。

本家のテクニクス：SB-F01と交換してヒヤリングしてみます。中高域がきめ細かいシルクタッチで上品な音質です。SB-F01はややおとなしいですが繊細で奥行のある音です。YUPITERU：SP-5H（改）はクリアで明るい音色で音が前面に出てきます。個人的にはSP-H5（改）の高音の伸びと透明感やメリハリのある音が好きです。陽気で元気の良いスピーカーに仕上がりました。

今回製作したYUPITERU：SP-5H（改）はSB-F01と同系統の音質です。いつの間にか忘れ去られた80年代のスピーカーです。「真夜中のささやき」のフレーズを思い出させるSP-5H（改）です。ヘッドホン用スピーカーの搭載は参考になったでしょうか。高品質で小音量のニア・スピーカーは深夜に自分だけの特別な空間を提供してくれます。

2024.12.2

YUPITERU：SP-5H（改）は新品のスピーカーのためエージングが必要だった様です。高域の粗さがとれて優しくきめ細かい高音に変化しました。

2025.1.25

YUPITERU：SP-5H（改）は、使い込んでみると想像以上に良いスピーカーです。独特のクリアで澄み切った音は夜間のリスニングには欠かせないアイテムとなりました。