6P15P-EVアンプのハンダ付け準備をしてみたり。。。2011/12/17 15:10

あいかわらず、6N3PE-6P15PEVシングル真空管アンプのハンダ付けは進展していません。

すみません。。。(汗

普通は、その真空管の音が聴きたい為に頑張ってハンダ付けする訳で、今回の場合は、もうすでに聴いている。というか、ここんトコ、ずう~っと6P15P-EVの音を聴いている(!)ので、なんかこうアンプを作ろうという気があまりしなかったり。。。(汗


6N3PE-6P15PEVアンプ グッドスマイルカンパニー 御坂美琴
6N3PE-6P15PEVシングルアンプ グッドスマイルカンパニー 御坂美琴

6N3PE-6P15PEVアンプ グッドスマイルカンパニー 御坂美琴
6N3PE-6P15PEVシングルアンプ グッドスマイルカンパニー 御坂美琴


ちなみに、6P15P-ER6P15P-EV には、あまり音の違いはないようです。球自体の造りは、6P15P-EVの方が若干良いようです。


とは言っても、いつまでも放置しとく訳にもいかないので気合いを入れて、ちゃちゃっとハンダ付けしてしまおうと考えています。

シャーシの組立は完了しているので、あとはホント、ハンダ付けするだけです。。。(汗


6N3PE-6P15PEVシングルアンプのハンダ付け準備


あと、使用する予定のパーツを簡単にご紹介します。

実は、初段負荷抵抗とか出力段カソード抵抗あたりをどうするか、いろいろ迷っていて、最終的に決定してません。。。(汗


6N3PE-6P15PEVアンプに使用する予定の抵抗類
グリッド抵抗、初段カソード抵抗、発信止抵抗は、デールRN60
ヘッドフォン出力部の減衰/分圧抵抗も、デールRN60です。
ヘッドフォン出力部のダミーロード8.2Ωは、松下製酸金1W。
電源部、デカップリング抵抗は、タクマン酸金
ブリーダーはリケンの金皮(100KΩを超える抵抗がタクマンにはない為)


6N3PE-6P15PEVアンプに使用する予定の抵抗類
初段負荷27KΩはサンオーディオで購入したカーボンコンポジションか、あるいは東京光音カーボンフィルムのどちらかにするか、まだ思案中。
出力段カソード抵抗もKOA SPR1C、あるいはデールRN65にするか、
こちらも思案中です。。。(汗
出力段グリッドリークはデータシートに基づいてデールRN60の300KΩ


6N3PE-6P15PEVアンプに使用する予定のコンデンサー類
電源の電解コンデンサーは、かなり以前に秋月で購入した特価品の日ケミKMR 400V 180μF
コンデンサインプット1段目とデカップリングは、KMG 350V 33μF
パスコンは、かなり個人的な好みで、エルナーRFOピュアキャップ
ポリプロピレン・フィルムとAC250Vスパークキラーは日通工製
カップリングは、ロシアンミリタリー K42y-2 630V 0.1μF



とりあえずこんな感じで、この週末に、音楽でも聴きながら、またーりと、ハンダ付け作業するつもりです。。。(汗



6N3PE-6P15PEVシングル真空管アンプ(3)2011/12/07 17:22

引き続き、6N3PE-6P15PEVシングルアンプの設計です。

今回は、回路のゲイン配分最大出力を確認します。

これを実施しておかないとNFBを掛けたら出力段バイアスをフルスイングできなくなった!という事が起こりがちです。
私自身、何度も経験しました。。。(汗



さて、初段の動作条件は、

プレート電圧125V、プレート電流2.5mA、バイアス-2.5V、
負荷抵抗27KΩ、カソード抵抗1KΩ、デカップリング抵抗15
KΩ 

でしたので、とりあえず、グラフが読みやすいように、初段を±1Vスイングさせると、基準のバイアス-2.5Vを中心にして24.8KΩロードライン上の、バイアス-1.5Vから-3.5Vまでスイングします。


6N3PE-6P15PERアンプ 初段ロードライン(2)


その時の、電圧の変化量は、

ゼロバイアス側 → 125V-102V=23V
カットオフ側   → 144V-125V=19V

特性曲線の右下のバイアスの間隔が詰まっているので、
カットオフ側【19V側】は、どん詰まりになって、
このように歪む訳です。(←二次歪みの発生)

シングル二段増幅は、初段と出力段の位相が逆になるので、このどん詰まりの【19V側】は、出力段のゼロバイアス側をスイングする事になります。(←コレ重要)


出力段のバイアスは、-7.3Vですので、
7.3Vを19Vで、割ると、7.3÷19V=0.384

まあなんと言いますか、アタマの中で仮に、NFBが掛かって初段のゲインが、0.384倍になった。とでも考えて下さい。
初段のゲインは変化しないのですけど、便宜上そう考えて下さい。。。(汗


いっぽう、初段のゼロバイアス側【23V側】は、
23V×0.384=8.83V

となり、

NFBがかかって、初段のゲインが、0.384倍されたと想像すると。。。

出力段のゼロバイアス側は、19V×0.384=7.3V
出力段のカットオフ側は、  23V×0.384=8.83V

となって、初段をワザと歪ませると、出力段のバイアスを、カットオフ側に-8.83V。
つまり、1.53V分を余計に、オーバー・スイングしてくれる訳です。


6N3PE-6P15PERアンプ 出力ロードライン


通常の場合ですと、出力段の最大出力は、

306V-97V=209V
209V÷2√2=73.9V
73.9^2÷7000Ω=0.78W
計算上の出力は、0.78W ですけど、

初段を歪ませて、オーパースイングさせると、
カットオフ側のバイアスは7.3V+8.83V=16.13Vまで振り込むので、
およそバイアスを-16Vまでスイングさせたとすると、

321V-97V=224V
224V÷2√2=79.2V
79.2^2÷7000Ω=0.90W

と、なって、出力段の歪みと出力が改善されて、最大出力は、0.9W となります。

これが、いわゆる
“ シングル二段増幅における二次歪みの打ち消しテクニック ”
です。

打ち消すと言うよりも、遊び電流を活用して設計動作点を超えて、オーバー・スイングさせる(振り込ませる)イメージが近いと思うのですけど。。。


最初に仮定した初段入力電圧の±1Vは、ピーク値ですから、

1Vpeak÷√2=0.71Vrms(実効値)

0.384倍のNFBは、おおよそ-9.7dBですので、

入力0.71Vrms、NFB-9.7dBで、
フルパワー0.9Wというアンプになるでしょうか?


実際には、NFBを-9.7dBも掛けません。
あまり掛けすぎると、高域補正や、厳密な時定数の検討(スタガリング)が必要になりますので、実際には-6dB前後にするつもりです。。。(汗



これまでの検討の結果から、回路図を作成しました。


6N3PE-6P15PERアンプ 回路図


P-G帰還抵抗値は、とりあえずの便宜上で 680KΩ としました。

実際は、カソード帰還との兼ね合いで、NFBが-6dBくらいになるように、P-G帰還抵抗値を、カットアンドトライで決定していきます。



あと、ヘッドフォン出力部に減衰抵抗180Ωを入れています。

ダミーロード8.2Ωの両端に掛かる電圧を18062Ωで分圧しています。(正確に言えば、ヘッドフォンインピーダンスと62Ωの合成抵抗値で分圧しています。)
もっと厳密に計算すれば、出力トランス二次側は全ての抵抗の合成抵抗値になりますので、実際は、8Ωよりも小さな値になります。。。(汗


通常、昼間はスピーカーで音楽を聴き、夜間は近所迷惑になるのでヘッドフォンを使用するという使い方をする(?)と思うのですけど、その際、スイッチ付き標準ヘッドフォンジャックを利用してヘッドフォンのプラグを差し込んだ時にスピーカーが切れるようにして、なおかつ、スピーカーで適量で聴いていた音量とヘッドフォンで適量に聞こえる音量のバランスを、あらかじめ減衰抵抗180Ωを入れて調整しておく訳です。

ヘッドフォン・プラグを差し込んだ時に、ボリュームいじって音量調節するのが面倒くさいので。。。(大汗   ( ずぼらなヤツだな、おい。。。(^_^; )


なお、この180Ω抵抗の値は、
①アンプ出力
②スピーカー能率
③ヘッドフォン感度
④各人が適量と感じる音量
によって変わります。

また、分圧抵抗62Ωも、私自身が使用しているヘッドフォンのインピーダンスが、32~64Ωなので、これくらいの値にしています。

ですから、180Ωと62Ωの抵抗値は、各人おのおの使用している機器が異なるので、
実際に使ってる機器で試聴しながら、カットアンドトライで決定するしかないと思います。。。(汗


ちなみに。。。

私個人は、減衰抵抗部分にデールRN60抵抗を採用してるので、
アンプ出力  0.5W → 121Ω
アンプ出力  0.7W → 158Ω
アンプ出力  0.9W → 182Ω
みたいな感じになっちゃってますけど、絶対的な数値ではありません。
その点、ご理解下さい。。。

まあようするに、アンプ出力に応じて分圧比を変えている訳ですけど、
それで良いのか、現在のところ試行錯誤中です。。。(汗



次回は、実際のアンプ製作工程を、簡単にご紹介する予定です。

(次回につづく)





(おまけ)

ベテランの方ならよく分かっている処なのですが、もともと初段を歪まして、出力段の二次歪みを改善しよう!という手法は、実際はそんなにうまいこと全周波数帯域で相殺できるモノではありません。。。(汗

初段と出力段の位相が逆という仮定なのですけど、現実は段間の時定数回路(カップリング)があるので位相がズレているはずです。
ですから、初段を歪まして出力段の二次歪みを改善しても、実際の実情はNFB(カソード帰還+P-G帰還)によって諸特性が改善されているのだと、私個人は考えてたりします。


あと、最大出力についても、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で計算する式ですので、実際は真空管がカットオフするまで、(つまり波形がクリップするまで)ダラダラと出力は増え続けます。


とは言っても、初心者の方に細かい話をしても混乱するだけなので、そこら辺のところはあまり突っ込まずに、さらりと流してくださるようお願い申し上げます。。。(大汗


( なんか苦しい説明だな、おい。。。(^_^; )


6N3PE-6P15PEVシングル真空管アンプ(2)2011/12/04 15:41

今回は、初段6N3P-Eのロードラインの設計です。


【初段】の設計

 初段設計の際は、以下の制約があります。

 a.デカップリング時定数は、段間の時定数よりも、充分大きいのが
   望ましい。

       NFB量が-6dB以下でしたら、とりあえず、
   デカップリング抵抗10KΩくらい、コンデンサ-が33~47μFなら
   時定数は、0.33~0.47で段間の時定数の10倍ほどになります
   ので、このあたりの常識的な数値なら問題ないのでは?。。。(汗

 b.負荷抵抗は、真空管の内部抵抗よりも大きくなければならない。
   
 c.バイアス-1V以下は、初速度電流領域なので使用しない。



初段のロードラインの検討には、6N3P特性図を使用します。
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/113/6/6N3P.pdf


以前に製作した6BQ7-6CH6アンプの初段6BQ7の動作条件と同じ定数にして、ピンアサインを6BQ7系にすれば、おそらく6R-HH26DJ8も使用できると思います。
http://valvolerosso.asablo.jp/blog/2011/10/03/6126173


6BQ7-6CH6アンプの初段6BQ7と同じ定数にした6N3P動作条件
6N3PE-6P15PERアンプ 初段ロードライン(1)


今回は、出力段との二次歪み打ち消しを行うために、ほんのちょっとバイアスを深く設定しました。

バイアスを深くした6N3P動作条件(↓)
6N3PE-6P15PERアンプ 初段ロードライン(2)


プレート電圧125V、プレート電流2.5mA、バイアス-2.5V、
カソード抵抗1KΩ、負荷抵抗27KΩ、デカップリング抵抗15KΩ


初段動作は、上記の動作点に決定しました。


なお、出力段に使用する6P15Pには、グリッドリーク抵抗300KΩの制限がありますので、負荷27KΩの場合の交流負荷は24.8KΩになりますので、注意が必要です。

http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/113/6/6P15P.pdf


6P15Pデータシート

データシートに下記のような記載があります。

2) With self-bias voltage not lower than 10V
  (with partial compensation of the bias by a positive voltage source)
3)At self-bias voltage up to minus 4V

注記の意味がイマイチ判らなくてさんざん悩んでいたのですが、長島氏に教えて貰いました。。。(滝汗

カソードバイアスの電圧値が10V以上ならば1MΩまで
4V以上ならば300KΩまで
4V未満は禁止の意味になります。
6080の規格表にほぼ同様な表記があります。  

だそうです。誠に貴重なご助言ありがとうごいました。(^O^)

ちなみに、スクリーン耐圧は330Vです。。。(汗



【電源平滑部】の設計


まず、電源トランスT-2V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。
今回の回路ですと1.23倍と仮定して、

220V×1.23 = 270.6V  約271


また、これまでの設計から、

出力段 17mA×2 = 34mA
初段 2.5mA×2 = 5mA
270KΩのブリーダーとすれば、0.85mA

とすると、回路に流れる総電流は、合計39.85mAです。


出力電圧271Vから、【B電圧】230を引いて、
回路の総電流39.85mAで割れば電源平滑部の抵抗値が求まります。

(271V-230V)/0.03985A = 1029Ω

1029Ω÷4 = 257Ω
 
よって、電源部の抵抗は、270Ω3W を4個、使用します。



次回は、ゲイン配分の確認と、最大出力の計算をご紹介する予定です。

(次回につづく)



6N3PE-6P15PEVシングル真空管アンプ(1)2011/12/03 22:23

NEW6DJ8-1626アンプのエージングを中断して、再び、6N3PE-6P15PERシングル真空管アンプを聴いています。


ちなみに、お気に入りのトリエラのフィギュアを載せてます。。。(汗


6N3PE-6P15PERアンプ グッスマ トリエラ
6N3PE-6P15PERシングル真空管アンプ
グッドスマイルカンパニー GUNSLINGER GIRL トリエラ

6N3PE-6P15PERアンプ グッスマ トリエラ モノクロ写真バージョン
6N3PE-6P15PERアンプ グッスマ トリエラ モノクロ写真バージョン


ーん。やっぱり、トリエラはカワイイです。。。じゃなくて!!
やっぱり、PCL86の音に似てるかもしれません。
私の個人的な感想ですけど。。。(汗



今回、実際に6P15Pを聴いてみて、チラッと思ったのですけど。。。

初段の出力インピーダンスを改善するために、PCL86五極部のみを使用して、6414-PCL86アンプとか6RHH2-PCL86アンプを製作しましたけど、もしかして最初から6P15Pを使用すれば良かっただけ(!)の事ではないでしょうか。。。orz

いやまあ、PCL86にやっぱりコダワリがあって、そんな事は考えもしなかったです。。。

。。。。。(汗

いや~。モノ作りする上では柔軟な考え方が大切だよな。と、痛感したテツさんでありました。

それに、6P15Pだとヒーター電圧6.3Vなので、遥かに利便性が良いんですよね。。。(汗


そんな訳で出力インピーダンスを改善するために初段を6N3Pにした初代春日無線PCL86キットみたいなシングルアンプを製作しようと思います。



【出力段】の設計

製作費を安価にする為に、電源トランスは、ラジオ少年 T-2V
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。

T-2Vトランス 出力電圧220V 許容電流70mA 70mA×0.64=44.8mA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45mAです。

一方、OUT41-357出力トランスの許容電流は、20mAです。

出力トランスの許容電流が20mAですから球のバラツキを考慮して、
回路に流すプレート電流は17mAくらいとしました。


出力段の動作点は、6414-PCL86アンプと同様の動作点である、

プレート電圧210V、プレート電流17mA、バイアス-7V、
負荷7KΩ、カソード抵抗430Ω 


を想定していますけど、厳密に計算すると、
プレート電流17mAで、カソード抵抗430Ωですと、
0.017A×430Ω=7.31V
バイアス電圧は、  約-7.3V となります。

-7Vと、-7.3Vでは、あんまり違いはないです。
実際の現物球のバラツキの方が大きいので、この程度は誤差範囲なのかもしれませんが、今回はちょっと細かく計算してみました。。。(汗


また、特性図は、サイドコンタクト球EL3三結特性図を使用します。
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/046/e/EL3.pdf



以上の事から、EL3三結特性図にプレート電流17mAのラインを引いて、バイアス-7.3V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217Vくらいのようです。


内部抵抗は3KΩくらいですので、その2倍は6KΩですけど、出力トランス端子に6KΩはないので7KΩのロードラインを引いてみます。

6N3PE-6P15PERアンプ 出力ロードライン


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、34.5mAくらいなので、その1/2は、17.25mAです。
どうやら電力効率最大の動作点と、ほぼ等しいようです。


以上の思考手順で、動作点は上記のポイントに決定しました。


従って、動作基準点は、

プレート電圧217V、プレート電流17mA、バイアス-7.3V
負荷7KΩ、カソード抵抗430Ω 


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217Vにバイアス電圧7.3を加えた、
対アース電圧のプレート電圧224.3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)0.017A×(DCR)330Ω = 約5.6V

224.3V+5.6V= 229.9V  約230V

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。


次回は、初段のロードラインを設計しようと思います。


(次回につづく)


次のアンプは、ロシア球の6P15P-EVです。2011/12/01 12:10

完成したNEW 6DJ8-1626アンプは、現在エージング中です。

次に製作するアンプは、EL83/SV83同等管といわれているロシア球6P15P-EV(6П15П-EBを使用する予定です。
 

以前のプログに掲載しました、ラジオ技術誌2003年1月号
http://valvolerosso.asablo.jp/blog/2011/10/13/6153729
春日無線キット(旧)PCL86アンプの製作記事を読みますと、長島氏は、
AL4 → EL3 → EL33 →→ EL83 → PCL86(五極部)→→ SV83
と推察しているようです。

そうしますと、6P15PはEL83/SV83同等管といわれていますので、PCL86の五極部と特性は同じなのでは?と、私個人的に推察しました。。。(汗


そこで本当にそうなのか、ちょっと簡単に検証してみようと思います。


ネット上にある、6P15P三結実測図を見ると、
http://klausmobile.narod.ru/testerfiles/6p15p.htm
PCL86三結実測図と、ほぼ同じポイントをバイアス線が通るようです。

6P15P三結実測値に、動作点をプロットしてみた。

『 JK1EYP真空管アンプの自作サイト 』様のPCL86三結特性実測図は、こちら。
http://park21.wakwak.com/~eyp/jk1eyp/amp/PCL86main/PCL86_DATA/PCL86data.htm

JK1EYP真空管アンプの自作サイト様のPCL86三結実測データ


私がこれまで製作してきたアンプの動作点をプロットしてみると、上掲載の2つの実測データにおいて、ほぼ同じようにバイアス線が通るのが判ります。


なお、上図PCL86三結時の実測データは、プレート電圧がちょっと読みにくいと思うので、(実際に、プレート電圧を5V読み間違えた事があります。まあそれは、ごく個人的なケアレスミスですが。。。すみません。。(汗 )
私は、PCL86五極部の三結動作の検討をする時は、サイドコンタクト球EL3三結特性図を使用してます。
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/046/e/EL3.pdf

EL3三結特性図に動作点をプロットしてみた。


以上の事から、私は6P15Pの三結特性は、PCL86三結あるいは、EL3三結特性で代用できるのでは???と考えています。。。(汗


。。。。。。


さらに、実際にオークションで6P15P-ERを購入しました。



オークションで入手した6P15P-ER

6CH6→6P15Pソケット変換アダプターを製作して、以前に製作した6BQ7-6CH6アンプに挿して音を聴いてみます。

6CH6→6P15P ソケット変換アダプター

6BQ7-6CH6アンプのカソード抵抗は390Ωでしたので、39Ωの抵抗をアダプターに追加して、カソード抵抗を430Ωにしました。。。(汗


6BQ7→6N3Pソケット変換アダプターを製作しました。

以前に製作した6BQ7-6CH6アンプの初段の設計は、
http://valvolerosso.asablo.jp/blog/2011/10/03/6126173
5670でも使用できる定数になっているので、6BQ7→6N3Pソケット変換アダプターを製作して、初段も6N3P-Eに変更しました。



初段6N3P-E、出力段6P15P-ERにして、音を聞いてみた。(1)
初段6N3P-E、出力段6P15P-ERにしたシングル真空管アンプ
(ソケット変換アダプターで、6BQ7-6CH6アンプへ挿入)
新世紀エヴァンゲリオン EX  AEROCAT feat.ぽよよん・ろっく綾波レイ

初段6N3P-E、出力段6P15P-ERにして、音を聞いてみた。(2)


実はNEW6DJ8-1626アンプをハンダ付けしている間、ずう~っと、6P15Pアンプを聴いていたのですが、さすがにPCL86の音に似ていて良いです。
(まあ、当たり前?といえば当たり前ですが。。。)


個人的にPCL86の音が好きなので、私的にはすごく気に入りました。(^O^)


そんな訳で、現在6P15Pアンプを製作中です。


次回のアンプ分のシャーシも、ついでに加工しときました。

6P15Pアンプを製作中。。。


次回からは、6N3P-6P15Pアンプのご紹介をする予定です。

(次回につづく)