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★真空管ハイブリッドAMP★ |
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独断と偏見で書きますので、其処は理解してください。
内容等は著作権で保護されています
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- 半導体アンプはズルイ！・真空管アンプにもハンディーがほしい！！
・真空管は半導体に比べて大きい！！
・真空管は割れる
・半導体は＋、－が自由 例：真空管にもNPN、PNPの様な兄弟？がほしい
・電圧が高い(感電する)
・出力トランスが必要(音が悪くなる・コストアップ)
- 真空管のハンディーは？何が出来るか！(進化をさせよう)
・半導体を使って供給する電源の品位をアップ
・半導体を使ってバイアスの安定化・自動調整を行い真空管を変えてもOK
・ハードな曲が聴けるように・・
- 目標設定
・出力トランスに直流を流さない。(直流磁化による特性悪化を無くす)
・出力は5W/ch以上(音が良いシングル三結・EL34を使いたい)
・ハム電圧(SP)3mV以下(半導体アンプと同様レベルに！)
＊汎用部品で作成します。(PTは特注です)
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以上の様な内容で作ってみます。
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- ■構成ー電圧増幅回路■
電圧増幅回路は、入力信号を大きくし、出力増幅回路に合った信号を送り込む回路で、左図参照 電圧増幅回路の様な回路で、真空管は12AX7を1/2使用します。
此処で一般の回路と違うのは、カソード抵抗：RL01(27KΩ)は、VL01(12AX7 1/2)のプレート電流の変化をより安定にする為、接続先をGND⇒－24Vに変更しています。
－24Vは、安定化した電源を使っています。(真空管を換えても電流が変わらない様にする為)
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- ■構成ー電力増幅回路■
(半導体で出力トランスの電流"０")
出力トランスには、直流電流と交流電流とが重畳 していて、直流電流によって磁化され、一次インダクタンスを低下させ低周波特性が悪化事は知られています。
今回は右図の真空管・プレー負荷に定電流回路を使う方式をで、出力トランスには直流電流が流れなくてすみます。
此の方式はパワー段の入力までがシンプルに出来、定電流回路で真空管の良い所が失われにくいです。
一方欠点は
・定電流回路の電圧ドロップ
・定電流回路の発熱
で、此の回路の定電流回路の電流設定は、真空管V1のアイドリング電流に設定し、真空管V1と定電流回路の差が出力トランスに出力されます。(右下図参照)
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- ●定電流回路を････●
定電流回路は効率が悪いので・・どうにかならないか！！
そこで昔習ったキルヒホッフの第一法則を思い出し
Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝０･･････式１
アイドリング電流の設定は
(Ｉ１×Ｒ１)－(Ｉ２×Ｒ２)＝基準電圧・・・・式２
Ｉ２の電流は矢印と流れる方向が逆なので、－の電流となる。
抵抗は Ｒ１＝Ｒ２ としています。
出力電流は式２から
基準電圧ー(Ｉ１×Ｒ１)＝(Ｉ２×Ｒ２)・・・式３
Ｒ１＝Ｒ２と基準電圧＝０を代入すると
ーＩ１＝Ｉ２・・・・式４
式１代入しＩ３注目すると
Ｉ１＋Ｉ１＝Ｉ３・・・・・式５
となり、右図(グラフ)の様に真空管の電流と定電流回路の電流差は２倍となります。
電圧は同じで電流が倍になる事で
電圧(同じ)×電流(２倍)＝出力(２倍)
となる。
今後此の回路を「-IP定電流回路」します。
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- ●ーＩＰ定電流回路のリップル抑圧率は●
下記回路で右から発信器の信号を入れ-IP定電流回路に入る信号と、出力される信号の差を計測した回路図です。
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- 減衰量は下記のようになります。(1KHz以下はノイズと同じレベルの為省略)
1KHz -72dB
3KHz -66dB
10KHz -59dB
30KHz -55dB
となり、期待できる値となっています。
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- 電圧増幅回路へより、VL02に入り、プレートから-IP定電流回路にいたっています。
（ICを選択仕切れなかったのでTrで行いました。)
電流の設定はRL16・RL17で設定します。
ICL01はバイアスの調整（中点電圧調整）です。
＊固定バイアスでVR調整にしていましたが、中点が徐々に下がっていくのでこのような回路になりました。実験には、VRでグリッド電圧を調整するか、カソードバイアスで抵抗値を調整して出来ます。
- 事件が発生
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- ＋Bはパワーアンプの回路。
Q01通過後は＋Ｂ電圧増幅回路へ（抵抗と電解コンデンサでもOKですが、ハムは少し残ります）ー２４Ｖは各回路へ、
（今回はノイズの低減に拘るので・・・・）
＋Ｂは電解コンデンサの耐圧不足をフォローするためにブリッジ整流にしています。
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- ■シャーシ■
今回は出力トランスの直流磁化の影響(低音に注目)して回路の検討を行う為、シャーシはアルミ板の削りだしで行い、右の写真は加工後の写真です。(基板を固定するスタッドが立っています）
厚さは１０ｍｍで加工して頂きました。
シャーシの上にトランス・基板ど固定していきます。
これだけ丈夫なシャーシなら期待できます！！
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- ■電源基板■
基板の中に＋Ｂ・－２４Ｖ・-IP定電流回路・自動バイアス回路が含まれています
手前に出ている線の先には-IP定電流回路のTrが４個有り、シャーシに放熱します。
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- ■アンプ■
真空管は中央に１２ＡＸ７・両側にＥＬ３４となっています。
中央手前はＲＣＡジャックで、その左右はＶＲで、付け忘れていたので、入力の抵抗部分より配線を出しました。
なるべく左右対称になる様にパターンを注意しています
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- ■アンプ完成■
完成した写真です。
配線しやすいようにパワートランスを上向きにしましたが・・感電しますので、注意が必要です。
中央の２個の黒い”カタマリ”が出力トランスです。色々付け替えて試験するにはもっと広い方が良かったようですが・・・・
-IP回路の放熱はシャーシを放熱板にしていますが、ちょっと熱くなりますが大丈夫なようです。
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- ■特性■
周波数特性(低音)の特性を出力トランスを変えて確認しました。(ｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞｺﾝﾃﾞﾝｻを容量大きくした)
・東栄：Ｔ－１２００ ２Ｗ ４０Hz(-3dB) ３ＫΩ-８Ω 負荷２．７Ω
・東栄：ＯＰＴ-２３Ｓ ５Ｗ ２０Hz(-3dB) ２ＫΩ-１６Ω 負荷８Ω
・タンゴ：ＦＸ５０－２．５ ５Ｗ ２０Hz以下 ２．５ＫΩ-１６Ω 負荷６．４Ω
出力はタンゴ：ＦＸ５０－２．５を使用して計測しました。
・クリッピングポイント ７．５Ｗ（１ＫＨｚ）
残留ノイズは東栄のトランスはパワートランスの誘導を受け易いのでタンゴ：ＦＸ５０－２．５を使用しました。
・０，７～０．８ｍＶ(補正無し)６．４Ω（ＬＲ共）
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- ■音は？■
注意 電源を入れてからSPを接続してください。(ボコ音が大きい)
HUMがまったく聞こえないので電源が入っているのか疑うほど静かです。
東栄：Ｔ－１２００は低音はきついです。(余裕が無い)
東栄：ＯＰＴ-２３Ｓは低音は問題なく、倖田來未問題なく再生し低音の歯切れも良く、真空管アンプとは思えないほどで、半導体のアンプの良い所と真空管アンプの良い所を持っている様な感じです。
タンゴ：ＦＸ５０－２．５は、さすがデカイ！低音も余裕です。(ＯＰＴ-２３Ｓで十分でしたが、タンゴのトランスは余裕たっぷりです)
解像度は非常に良いアンプになっていて、基本特性が良いので、ＮＦＢをかけても安定してよい音が楽しめると思います。
現在汎用部品で作られているので音についてこのていどにとどめます。
- 東栄：ＯＰＴ-２３Ｓ：２Kー16(Ω)で1ヶ月ほど聞いていますが、十分低音が出てきます。(Trアンプっぽい感じもしますが、音は聞きやすい音です。)
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- ■事件発生■
何日間か聞いていたら接触不良の様な音がRchから・・・・
①半田付けが悪いのか？
基板の半田付け・配線の半田・・トランスの350Vがカラゲたままで半田付け忘れ発見
⇒直らず
②真空管の交換
⇒直らず
③真空管のヒーター配線のグランドをいじる
⇒直らず
■事件拡大■
Lchからも出始めた・・・
④時間が経つと壊れるAMPをHPで紹介できない(アップ中止)・・
⑤トランジスターを1個づつ交換しチェック・・壊れていない・・新品に交換
⇒何日か直るが・・再発・・・・直らず
⑥1個ずつ交換し、音を出して確認・・これは時間がかかった
⇒発見-IP回路の2SC3840が原因！交換すると直る(再発する)
スペックを確認すると
"なんと2SC3840の動作領域にDCが無い！！"
Tr交換決定です。
★耐圧の高いトランジスター参考資料です★
私は、2SC3752を1本でテストしていますが、1本だと不安なのでパラ(回路図と同じ)で使うか、もう少し大きいTrが良いと思います。
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- ■最後に■
今回は基本回路のみのですが、Trのノイズはわかりませんでした(認識不足)-IP回路は簡易の為、温度上昇につれて減ってきます。この改善と、使いやすく、バイアス回路・－IP回路をパッケージ化すると便利化と思いました。私も不便に思っているミューティング回路の追加したいです。
-IP定電流回路は真空管OTLアンプ、半導体アンプに応用し好結果となったら案内したいと思っています。
-IP回路・バイアス回路を一体化し、モジュール化を考えています。(私も半導体回路を組み込むのが大変なので・・・・)
削り出しアルミシャーシ・基板他等は問合せ下さい。
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