単段Ｅ８１Ｌ／６ＢＱ７パラレル真空管アンプ（１） ― 2012/05/23 17:50
大変お待たせ致しましたが、先日よりお知らせしている、卵かけご飯のような超・簡単な単段６ＢＱ７パラレル出力０．１５Ｗシングル真空管アンプの記事を書きたいと思います。
その前に、２点ほどお断りしておきますが。。。
（１）アンプに接続するソース機器（再生機器）は、据え置き型ＣＤプレーヤー、あるいは、高級（？）Ｄ／Ａコンバーター・ボード等の２Ｖｒｍｓ出力機器です。携帯プレーヤーで使用する場合は、ライントランスやバッファ・アンプ等で、出力電圧を昇圧する必要があります。
（２）アンプの出力側に接続するスピーカーは、能率９１ｄＢ以上の高能率ユニットが必須です。９３ｄＢ以上を推奨致します。
私個人は、１２ｃｍフルレンジユニットの ＦＯＳＴＥＸ １２６Ｅ 能率９３ｄＢ を使用しています。
その前に、２点ほどお断りしておきますが。。。
（１）アンプに接続するソース機器（再生機器）は、据え置き型ＣＤプレーヤー、あるいは、高級（？）Ｄ／Ａコンバーター・ボード等の２Ｖｒｍｓ出力機器です。携帯プレーヤーで使用する場合は、ライントランスやバッファ・アンプ等で、出力電圧を昇圧する必要があります。
（２）アンプの出力側に接続するスピーカーは、能率９１ｄＢ以上の高能率ユニットが必須です。９３ｄＢ以上を推奨致します。
私個人は、１２ｃｍフルレンジユニットの ＦＯＳＴＥＸ １２６Ｅ 能率９３ｄＢ を使用しています。
能率９３ｄＢ フォステクス ＦＥ１２６Ｅ （廃品種）
フォステクスＦＥ１２６Ｅ＋バスレフ・エンクロージャ
現在、バスレフ用の高能率のユニットは、コイズミオリジナル ＦＥ１２７ＫＯ あたりでしょうか？？？
現在、バスレフ用の高能率のユニットは、コイズミオリジナル ＦＥ１２７ＫＯ あたりでしょうか？？？
能率９１ｄＢ コイズミオリジナル ＦＥ１２７ＫＯ
要するに当該アンプは、据え置き型ＣＤプレーヤー等から来る大きな入力電圧を有効活用し、超小出力アンプをドライブして、高能率のスピーカー・ユニットで出力する。という設計思想になっておりますので、能率の良いスピーカー・ユニットを使用するのが大前提になっています。
以上のように注意事項をお知らせしたので、それでは実際の設計に入りたいと思います。
まず、このアンプで使用するトランス類のご紹介から。。。
（１）出力トランスは、春日無線OUT41-357です。
要するに当該アンプは、据え置き型ＣＤプレーヤー等から来る大きな入力電圧を有効活用し、超小出力アンプをドライブして、高能率のスピーカー・ユニットで出力する。という設計思想になっておりますので、能率の良いスピーカー・ユニットを使用するのが大前提になっています。
以上のように注意事項をお知らせしたので、それでは実際の設計に入りたいと思います。
まず、このアンプで使用するトランス類のご紹介から。。。
（１）出力トランスは、春日無線OUT41-357です。
私個人的に、OUT41-357の音が好きなので採用していますけど、今回のアンプはＮＦＢを掛けない（実際のところは出力が小さすぎて掛けられない。。。）ので、一次インピーダンスが７ＫΩのモノでしたら何でもＯＫです。
（２）電源トランスは、春日無線B6S12WCDです。
Ｅ８１Ｌヘッドフォンアンプ・キットでは、専用トランスＳＳ－００１
1次側：0V-100VV
2次側：0V-125V AC 60mA DC 38mA
0V-6.3V AC 1A
１２５Ｖ×１．３２倍＝１６５Ｖ 出力電圧として設計しています。
キット専用トランスでは、一般では入手できませんが、幸いB6S12WCD電源トランスで代用できます。
ちなみに、私自身が試作を行った時は、１９ＡＱ５ヘッドフォンアンプ限定版用電源トランスを使用しました。。。（汗
春日無線オリジナル電源トランス B6S12WCD
http://www.e-kasuga.net/goods.asp?id=979
1次側：0V-90V-100V-110V
2次側：0V-100V-110V AC 120mA DC 76mA MAX
0V-6.3V AC1.2A MAX
一次と二次の組み合わせを変える事で、
９１Ｖ、１００Ｖ、１１０Ｖ、１２２Ｖ、の端子出力電圧で使用できます。
今回は、一次側９０Ｖに１００Ｖを接続して、二次側１１０Ｖ端子から１２２Ｖを取り出します。
許容電流に対して消費電流が少ないですから、出力電圧は高めに出ると予想して、
１２２Ｖ×１．３５倍＝１６５Ｖ くらいの出力電圧と仮定しています。
（３）本日の記事で使用する球は、Ｅ８１Ｌです。
http://www.e-kasuga.net/goods.asp?id=979
1次側：0V-90V-100V-110V
2次側：0V-100V-110V AC 120mA DC 76mA MAX
0V-6.3V AC1.2A MAX
一次と二次の組み合わせを変える事で、
９１Ｖ、１００Ｖ、１１０Ｖ、１２２Ｖ、の端子出力電圧で使用できます。
今回は、一次側９０Ｖに１００Ｖを接続して、二次側１１０Ｖ端子から１２２Ｖを取り出します。
許容電流に対して消費電流が少ないですから、出力電圧は高めに出ると予想して、
１２２Ｖ×１．３５倍＝１６５Ｖ くらいの出力電圧と仮定しています。
（３）本日の記事で使用する球は、Ｅ８１Ｌです。
タングスラム Ｅ８１Ｌ
先ず、Ｅ８１Ｌにてアンプ全体の設計を行い、後日に出力段を６ＢＱ７パラレルに変更致します。
先ず、Ｅ８１Ｌにてアンプ全体の設計を行い、後日に出力段を６ＢＱ７パラレルに変更致します。
【出力段】の設計
製作費を安価にする為に、電源トランスは、春日無線B6S12WCD、
出力トランスは、春日無線ＯＵＴ４１－３５７ として、
それに合わせてロードラインを検討します。
B6S12WCDトランス出力電圧１２２Ｖの場合、許容電流は１０８ｍＡくらい。 １０８ｍＡ×０．６４＝６９．１ｍＡですので、
ブリッジ整流の場合の電源トランス許容電流は、約７０ｍＡです。
ＯＵＴ４１－３５７出力トランスの許容電流は、２０ｍＡです。
ギャップを詰めて一次インダクタンスをアップさせた、
ＯＵＴ４１－３５７Ｓタイプ出力トランスの許容電流は、１５ｍＡです。
できればＳタイプトランスも使用してみたかった（！）ので、回路に流すプレート電流は１４ｍＡくらいとしました。
一方、入力には据置型CDプレーヤー2Vrms出力からの接続を想定していますが、ＣＤ情報がフルビット立った時に２Ｖｒｍｓ出力なので、常時２Ｖｒｍｓ出力している訳ではありません。
ですから、出力段の動作は、おおよそ1Vrms前後の入力を目安にしています。1Vrms＝片側ピーク１．４１Ｖｐｅａｋ（２．８２Ｖｐ－ｐ）ですので、多少のマージンを含めて最低でもバイアスは－１．５Ｖくらい欲しい所です。
また、出力段プレート電流は球によるバラツキがありますので、バイアス電圧も、バラツキにより変動します。
そこで、バイアスは、１．７５Ｖ±０．２５Ｖ（１．５～２．０Ｖ）くらいかな？と考えたのですけど、１．７５Ｖ÷０．０１４Ａ＝１２５Ωですので、抵抗値をＥ１２系列にする為に１２０Ωとして、プレート電流１４ｍＡ、バイアス－１．７Ｖ、カソード抵抗１２０Ωとしました。
出力トランスは、春日無線ＯＵＴ４１－３５７ として、
それに合わせてロードラインを検討します。
B6S12WCDトランス出力電圧１２２Ｖの場合、許容電流は１０８ｍＡくらい。 １０８ｍＡ×０．６４＝６９．１ｍＡですので、
ブリッジ整流の場合の電源トランス許容電流は、約７０ｍＡです。
ＯＵＴ４１－３５７出力トランスの許容電流は、２０ｍＡです。
ギャップを詰めて一次インダクタンスをアップさせた、
ＯＵＴ４１－３５７Ｓタイプ出力トランスの許容電流は、１５ｍＡです。
できればＳタイプトランスも使用してみたかった（！）ので、回路に流すプレート電流は１４ｍＡくらいとしました。
一方、入力には据置型CDプレーヤー2Vrms出力からの接続を想定していますが、ＣＤ情報がフルビット立った時に２Ｖｒｍｓ出力なので、常時２Ｖｒｍｓ出力している訳ではありません。
ですから、出力段の動作は、おおよそ1Vrms前後の入力を目安にしています。1Vrms＝片側ピーク１．４１Ｖｐｅａｋ（２．８２Ｖｐ－ｐ）ですので、多少のマージンを含めて最低でもバイアスは－１．５Ｖくらい欲しい所です。
また、出力段プレート電流は球によるバラツキがありますので、バイアス電圧も、バラツキにより変動します。
そこで、バイアスは、１．７５Ｖ±０．２５Ｖ（１．５～２．０Ｖ）くらいかな？と考えたのですけど、１．７５Ｖ÷０．０１４Ａ＝１２５Ωですので、抵抗値をＥ１２系列にする為に１２０Ωとして、プレート電流１４ｍＡ、バイアス－１．７Ｖ、カソード抵抗１２０Ωとしました。
以上の事から、Ｅ８１Ｌ三結特性図にプレート電流１４ｍＡのラインを引いてバイアス－１．７Ｖとの交点のプレート電圧の値を読んでみます。
交点はおおよそプレート電圧１２８Ｖくらいのようです。
内部抵抗は３．２５ＫΩくらいですので、その２倍は６．５ＫΩですので、７ＫΩのロードラインを引いてみます。
上記のロードラインと、ゼロバイアス線との交点のプレート電流は、２０ｍＡくらいなので、その１／２は１０ｍＡですので電力効率最大の動作点より、かなりプレート電流が多いようです。
しかしながら、注目すべきはプレート電圧変化量（４１Ｖ）です。
ゼロバイアス側とカットオフ側のプレート電圧変化量が等しくなっています。
Ｅ８１Ｌの三結特性は直線性が良くて、バイアス線がおよそ等間隔に並んでいるのでこうなります。
つまり、単段アンプは前段との二次歪み打ち消しはなく出力段で発生した歪みはそのまま出力されますので、電力効率を良くして出力を増やすよりも、二次歪みを少なくする動作点にしています。
本来、Ｅ８１Ｌ三結はプレート損失５．６Ｗあって、もっと出力が取れますので、かなり贅沢な使い方です。
マグロ一尾から大トロの部分だけ取り出すとか、牛一頭から極上霜降りの部分だけ（！）取り出しました。みたいな？？？ （おい）
そんな訳で、動作点は上記のポイントに決定しました。
プレート電圧１２８Ｖ、プレート電流１４ｍＡ、バイアス－１．７Ｖ、
負荷７ＫΩ、カソード抵抗１２０Ω
とします。
さて、出力段の動作点が決定したら、後は【Ｂ電圧】を求めます。
プレート電圧１２８Ｖにバイアス電圧１．７Ｖを加えた、
対アース電圧のプレート電圧１２９．７Ｖに、
出力トランス直流抵抗（ＤＣＲ）電圧降下分を、さらに加えたものが、
【Ｂ電圧】です。
春日製ＯＵＴ４１－３５７の出力トランス一次側／直流抵抗（ＤＣＲ）は、
３３０Ωですので、電圧降下は、
（プレート電流）０．０１４Ａ×（ＤＣＲ）３３０Ω ＝ 約４．６Ｖ
１２９．７Ｖ＋４．６Ｖ＝ １３４．３Ｖ
これが、いわゆる【Ｂ電圧】で、これを求めないと設計できないという、
回路のキモです。
【電源平滑部】の設計
まず、電源トランスB6S12WCDの出力電圧を予想します。
出力電圧については、書籍『情熱の真空管』 Ｐ．１１１に書いてあります。
今回は、一次側９０Ｖに１００Ｖを接続して、二次側１１０Ｖ端子から１２２Ｖを取り出します。
許容電流に対して消費電流が少ないですから、出力電圧は高めに出ると予想して、
１２２Ｖ×１．３５倍＝１６５Ｖ くらいと仮定しました。
また、これまでの設計から、
出力段 １４ｍＡ×２ ＝ ２８ｍＡ
１００ＫΩのブリーダーとすれば、１．３ｍＡ
とすると、回路に流れる総電流は、合計２９．３ｍＡです。
出力電圧１６５Ｖから、【Ｂ電圧】１３４．３Ｖを引いて、
回路の総電流２９．３ｍＡで割れば電源平滑部の抵抗値が求まります。
（１６５Ｖ－１３４．３Ｖ）／０．０２９３Ａ ＝ １０４８Ω
１０４８Ω÷４ ＝ ２６２Ω
よって、電源部の抵抗は、２７０Ω２Ｗ を４個、使用します。
【最大出力】の計算
最大出力については、書籍『情熱の真空管』 Ｐ．７６に書いてあります。
プレート電圧のピークからピークを取った電圧変化量ΔＥｐで計算する式で計算しますと、
169V-87V=82V
82V÷2√2=29.0V
29^2÷7000Ω=0.12W
出力は、０．１２Ｗとなります。
ちなみに、Ｅ８１Ｌヘッドフォンアンプを、スピーカー出力バージョンに改造したユーザー様からの情報によりますと、ＪＢＬ４３１２を事務所で鳴らしていたらしいです。。。（滝汗
ＪＢＬ４３１２ は能率９１ｄＢです。
あんな重そうなコーン紙のＪＢＬで鳴るんだったら、コーン紙が軽いアルテックなら楽勝で鳴りそうな気がしますが。。。ていうか、設計者はそんなデカいいスピーカーを想定していない（！）ので、ご使用の際は、ほどほどにして下さい。せめて アルテック ＣＦ４０４－８Ａ あたりで勘弁して下さい。。。（涙
。。。。。（大汗
次回は、回路図と出力段を６ＢＱ７パラレルに変更した場合の事について書く予定ですが、場合によってはＷＥ４０８Ａハイブリッド・ヘッドフォンアンプになるかもしれません。
実は、何だかんだ言ってＷＥ４０８Ａが気になって仕方がないです。。。（汗
（ なんじゃそりゃ。。。(^_^; ）
追伸
ＷＥ４０８Ａハイブリッド・ヘッドフォンアンプに使用するパーツなのですけど。
パーツが全て揃っていると思ったのですけど、意外な盲点と言いますか、ＬＥＤパイロットランプが手持ちになかったです。。。（汗
私は、通常、ＡＣ１００Ｖパイロットランプを使用するので、４８Ｖ ＡＣアダプター用の直流用ＬＥＤパイロットランプがありませんでした。。。
一個１００円のＬＥＤパイロットランプの為に、７００円くらいの電車賃払って秋葉原に買いに行くのもナンだよなあー。と悩んでいたのですけど、若松の通販って、２５０ｇ以下は定形外郵便２４０円。だったのですね。いまさらながら気が付きました。他のショップは宅配便の所が多いようです。
うーむ。
宅配だと受け取らなければいけないので、勝手にポストに投函しておいてくれる定形外郵便は実に有り難い。送料安いしっ！！
という訳で、若松通商から通販しました。
ついでに、６３Ｖ耐圧の電解コンデンサーも買いました。
１９Ｊ６ハイブリッド・ヘッドフォンアンプのオリジナル回路は、６３Ｖ耐圧のコンデンサーを使用しているのですけど、６３Ｖとか中途半端な耐電圧のコンデンサーって、秋月とか千石にないんですよね。。。（汗
秋月とか千石は、みんな耐圧５０Ｖが多いようです。
私個人は、１００Ｖ、１６０Ｖ、２００Ｖあたりで代用しようと考えていたのですけど、一個１０５円で６３Ｖ耐圧があるなら、それでオッケー！
大売出し 63Ｖ/820uF 105℃ CE04HQ1J821 Panasonicゴールドマーク
http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/pageshousai.cgi?code=21250729&CATE=2125
出力電圧については、書籍『情熱の真空管』 Ｐ．１１１に書いてあります。
今回は、一次側９０Ｖに１００Ｖを接続して、二次側１１０Ｖ端子から１２２Ｖを取り出します。
許容電流に対して消費電流が少ないですから、出力電圧は高めに出ると予想して、
１２２Ｖ×１．３５倍＝１６５Ｖ くらいと仮定しました。
出力段 １４ｍＡ×２ ＝ ２８ｍＡ
１００ＫΩのブリーダーとすれば、１．３ｍＡ
とすると、回路に流れる総電流は、合計２９．３ｍＡです。
出力電圧１６５Ｖから、【Ｂ電圧】１３４．３Ｖを引いて、
回路の総電流２９．３ｍＡで割れば電源平滑部の抵抗値が求まります。
（１６５Ｖ－１３４．３Ｖ）／０．０２９３Ａ ＝ １０４８Ω
１０４８Ω÷４ ＝ ２６２Ω
よって、電源部の抵抗は、２７０Ω２Ｗ を４個、使用します。
【最大出力】の計算
最大出力については、書籍『情熱の真空管』 Ｐ．７６に書いてあります。
プレート電圧のピークからピークを取った電圧変化量ΔＥｐで計算する式で計算しますと、
169V-87V=82V
82V÷2√2=29.0V
29^2÷7000Ω=0.12W
出力は、０．１２Ｗとなります。
ちなみに、Ｅ８１Ｌヘッドフォンアンプを、スピーカー出力バージョンに改造したユーザー様からの情報によりますと、ＪＢＬ４３１２を事務所で鳴らしていたらしいです。。。（滝汗
ＪＢＬ４３１２ は能率９１ｄＢです。
あんな重そうなコーン紙のＪＢＬで鳴るんだったら、コーン紙が軽いアルテックなら楽勝で鳴りそうな気がしますが。。。ていうか、設計者はそんなデカいいスピーカーを想定していない（！）ので、ご使用の際は、ほどほどにして下さい。せめて アルテック ＣＦ４０４－８Ａ あたりで勘弁して下さい。。。（涙
。。。。。（大汗
次回は、回路図と出力段を６ＢＱ７パラレルに変更した場合の事について書く予定ですが、場合によってはＷＥ４０８Ａハイブリッド・ヘッドフォンアンプになるかもしれません。
実は、何だかんだ言ってＷＥ４０８Ａが気になって仕方がないです。。。（汗
（ なんじゃそりゃ。。。(^_^; ）
追伸
ＷＥ４０８Ａハイブリッド・ヘッドフォンアンプに使用するパーツなのですけど。
パーツが全て揃っていると思ったのですけど、意外な盲点と言いますか、ＬＥＤパイロットランプが手持ちになかったです。。。（汗
私は、通常、ＡＣ１００Ｖパイロットランプを使用するので、４８Ｖ ＡＣアダプター用の直流用ＬＥＤパイロットランプがありませんでした。。。
一個１００円のＬＥＤパイロットランプの為に、７００円くらいの電車賃払って秋葉原に買いに行くのもナンだよなあー。と悩んでいたのですけど、若松の通販って、２５０ｇ以下は定形外郵便２４０円。だったのですね。いまさらながら気が付きました。他のショップは宅配便の所が多いようです。
うーむ。
宅配だと受け取らなければいけないので、勝手にポストに投函しておいてくれる定形外郵便は実に有り難い。送料安いしっ！！
という訳で、若松通商から通販しました。
ついでに、６３Ｖ耐圧の電解コンデンサーも買いました。
１９Ｊ６ハイブリッド・ヘッドフォンアンプのオリジナル回路は、６３Ｖ耐圧のコンデンサーを使用しているのですけど、６３Ｖとか中途半端な耐電圧のコンデンサーって、秋月とか千石にないんですよね。。。（汗
秋月とか千石は、みんな耐圧５０Ｖが多いようです。
私個人は、１００Ｖ、１６０Ｖ、２００Ｖあたりで代用しようと考えていたのですけど、一個１０５円で６３Ｖ耐圧があるなら、それでオッケー！
大売出し 63Ｖ/820uF 105℃ CE04HQ1J821 Panasonicゴールドマーク
http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/pageshousai.cgi?code=21250729&CATE=2125
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