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全段差動プッシュプルアンプ(2SK30A-6SN7GT-E34L)の特性再計測

2007年11月に「情熱の真空管アンプ」という本に出会い、よく2008年に初めて真空管を使ったアンプを作成し、2011年6月に3段化を行った思い出深いかつ今もメインアンプとして活躍中のアンプです。

当時は計測機器もあまり揃えていなかったので、有り合わせの物で測定していました。今はそれなりに計測機器をそろえているのと、2014年くらいの時に元々出力管として使用していたElectro Harmonixの6CA7EH(ヤフオクで中古を入手)が1本突然動作しなくなってJJのE34Lに変えていた事もあり、現状の諸特性を計測してみることにしました(本当の切っ掛けは…色々と…)。

e34l_frequency_response.png

e34l_distortion_r.png

e34l_crosstalk.png

このアンプで使っている抵抗器がすべて炭素皮膜なんですね。当時は何も考えずに値段(安さ)で決めていましたが、温度特性等を加味すると金属皮膜抵抗の方が断然良いのでいつかは取り換えようとしてなかなか手を付けていませんでした。このアンプの音は長年聴いているだけあって超お気に入りなので、もう抵抗器を付け替えるのは諦めようと思ってます。それよりも、これを超えるアンプを作る事を目標に少しづつでも挑戦していきたいです。
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全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その6)

音が落ち着いてきて、高音から低音までしっかりと出てくれてかつ透明感があるアンプに仕上がりました。ただ、やはりA2級動作の所が波形として気になります。なので、発振防止に入れている6P43P-Eのグリッド抵抗を2.2kΩから1kΩに減らしてみることにしました。

グリッド抵抗はソケット周りで最も深いところに配置していたので、取り換えには難儀しましたが、何とか取り換えることができました。で、その効果を試すべく、歪み率を計測してみました。

6p43p_distortion_r_1kohme.png

青色の線がグリッド抵抗2.2kΩ、赤色の線が1kΩ時の歪み率になります。全体的に若干改善した感じはしますが、若干です。それもA2級以外の所も改善しているということは…何かしらの別要因で改善した傾向が強いです。これはこれで嬉しい誤算なので、このままにすることにします。

歪み率ですが、左端がもう少し下まで下がりそうだったので1桁電力の小さい領域も測定してみました。

6p43p_distortion_r_1kohme_all.png

思惑は見事に裏切られ、0.01Wの時の値が底で後はノイズによって隠れてしまっていました。ここまで計測するとある意味スッキリしますね。

裏蓋を開けて色々しているうちについでにここにある様に出力段のバランスを計測する位置をチップジャックでケースの外に出してテスターで測りやすいようにしました。初期以外はそう頻繁に変更することもないので100Ωの多回転半固定抵抗は横型のままです。

IMG_20171202_092803.jpg IMG_20171202_090732.jpg

これは便利ですね。最初から採用しておくべきでした。お手軽調整の方法としては100Ωの多回転半固定抵抗をコパルのRJ-13Bをシャーシの上面に取り付けて調整する方法がありますが、これ、1回転なんですよね。15回転とかだと即採用だったのに…。

一通り変更が終わったところで、音楽を聴いてみると、以前に増して透明感がアップしているように感じます。何がその要因になったのかは…不明です。

tag : 6P43P

全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その5)

IMG_20171125_143802.jpg

このアンプの特性を計測しました。

6p43p_frequency_response.png

下は10Hzまではフラット、上は40kHzまでフラットです。200kHz, 370kHz近辺にディップがあるのは…左右で同じ傾向が出ているので、出力トランスの特性でしょうか。

6p43p_distortion_l.png 6p43p_distortion_r.png

歪み率は6BQ7Aの時と比べると全体的に良くなっています。0.5W付近で特性が変化しているのは出力管のプラス領域を使っている!?A2級動作している領域ですね。 もう少し増幅率に注意しながら設計するべきだったでしょうか。5%歪みは0.9W付近ですね。

6p43p_crosstalk.png

クロストークはかなり良いです。計測初っ端から-80dB以下をたたき出してビビりました。多分、これ以下は手持ちの計測器では測定できないです。



今更ですが、負帰還を思いっきりかけて(11.8dB)総合利得を落としている(14.5dB)ので出力はミニワッターなんですよね。でも、ミニワッターと言い切るにはヒーター電源の使用電力がちと大きい(3.9375W x 4)ので何ともな位置づけのアンプになってしまいました。といっても、回路全体で30Wを少し超えるくらいなので5%歪みで0.9Wなので十分ミニワッターの部類ですね。タイトルに「ミニワッター」を付けておくのだった~!




作成完了してまだ通電時間は4時間くらいしかたっていませんが、現状の傾向としては兎に角 音離れが良い。今まで作成した真空管/トランジスタアンプの中でも群を抜いて音離れが良いのではないでしょうか。クロストークが低いのと、全段差動PPであるからでしょう。それと、音が澄んでいます。今のところ、低音側が周波数毎にデコボコした出方をしている様な感じですが、通電しているうちに良い感じになってくれる事を祈ってます。



1日3~4時間アンプに火を入れて音楽を聴いていたら、5日目くらいに低音がデコボコせずにしっかりと出るようになったのを実感。どんな音楽をかけても上から下までしっかりと出てくれて、透明感のあるアンプに仕上がりました。

tag : 6P43P

全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その4)

いよいよケースの加工となります。ケースの加工=各部品の位置決め でもあり、いわゆる見栄えと操作性、配線の引き回し方法が決まってきます。今回のアンプで一番重要視したのは長辺に電源スイッチとボリュームをもってくる事です。6BQ7Aを使ったミニワッターPPでは縦長に使用する配置で短辺に電源スイッチとボリュームを配置していました。この配置だと今メインに使用しているアンプの場所に置けないのが悩みの1つでした。なので、横長に使う事を最重要項目としています。

部品の大きさ(主にトランス)から、ケースは6BQ7Aの時と同じ奥澤のO-46(250x160x50 t=1.5)を使用する事にしました。そこに私の決め事である電源スイッチは左側、ボリュームは右側という配置を加味して、電源トランスを後ろ側の左、その同一軸上になるべく右寄せで出力トランスを2つ並べる構成にします。AR_CADで描いた図がこちら(空気穴を描き忘れていますが…)。

6p43p_ar_cad.png


電源部のラグ板を取り付ける位置が思いつかず、ギリギリの場所を選んでしまったが故に側面と表面、裏面の穴の位置は実物をあてながらにしないと決められなくなってしまったのでCADでは描いてないです。

穴あけ完了したケースがこちら。

IMG_20171119_141101.jpg

電源部と初段アンプ部のラグ板以外を配置、配線した状態。
右端から下端を通っている水色の線がヒーターの配線。電源トランスのヒーター用端子を1組ですますのだったとここで後悔しました。ソケットの真ん中から生えているグランド母線はビニール被覆有りの極太単線から銅線部分を取り出して使用しています。

IMG_20171123_202735.jpg

ラグ板を取り付けて全ての配線を終えた状態がこちら。

IMG_20171124_144939.jpg IMG_20171124_145036.jpg

IMG_20171124_145054.jpg IMG_20171124_145112.jpg

配線の色は気の向くまま適当に選んでいたら、スピーカ端子とラグ板を繋ぐ線と出力トランスの真空管側とが全く同じ色になっている事に途中で気が付きましたが、時既に遅しだったので放置です。出力トランスの4Ωと16Ωの線は使わないので適当な長さに切って先端を熱収縮チューブで覆ってます。


真空管を刺した状態での外観はこんな感じです。

IMG_20171125_203111.jpg IMG_20171125_203133.jpg

次回は各種特性の計測ですね。

tag : 6P43P

全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その3)

トランスを使った安定化していない電源は実際に使ってみないと分からないです。市販されている電源トランスを使用していればぺるけさんのデータの様に何処かでその傾向を公開されている方がいるかもですが、特注のトランスを使う場合は本当に使てみないと分からないです。また、リプルフィルタにMOS-FETを使用しているので、この効果がどのくらい出てくれるのかも使用する電流値や温度で変わってくるので少々厄介な部分でもあります。ま~、使用用途が出力段の電源なので、多少のブレは無問題なんですがね。

机上であれこれ思案していても解決はしません。モヤモヤ感を払拭するためにも電源部を作って実験です。

電源部のMOS-FETの出力部分までをラグ板上に組んでその時の電圧を計測します。回路は次の図の様に出力端に目的としている電圧が得られたときに実使用する時に流れる電流値(127.17mA)となるセメント抵抗(合成抵抗値1kΩ)を付けています。更に電源トランスのヒーター用の端子にも流れる電流値(1.25A)になるようなセメント抵抗(5Ω)を付けています。高電圧側は抵抗にかかる電力が16Wに達するので4つの抵抗で分散しています。

6p43p_power_fet_test_schematic.png

RIMG0652.jpg

実際に測定したところ、セメント抵抗の両端で129.4Vとなりました。

RIMG0643.jpg

本来はここは出力段の電圧(118V)と負電圧(-4V)の両端となるところなので、122V付近が欲しかったのですが、若干電圧値が大きくなっています。そこで、手持ちの中から…といても1/2Wの抵抗器なのでE12系列並みな揃えしかありませんので、そこから電圧値を逆算して当初MOS-FETのゲート電圧を決めている分圧抵抗を82kΩ + 1.2MΩ としていたのを、130kΩ + 1.2MΩ に変更して測定したところ、125.4Vに減らせました。もう少し下げたかったのですが、下げすぎになりそうだったのでこれで良しとしました。

RIMG0644.jpg

引き続き、初段の定電圧電源部分も組み、本来のGNDからの電圧値としてそれぞれの電圧値(V1+, V2+, V-)を測定すると、程よい値になっていました。V2+はツェナーダイオードを2個使用しているので、どのくらいの誤差が出るか心配でしたが、目標の35Vより少し高い36.9Vとなってしまいましたが、この誤差はさほど問題になる誤差ではないので、良しとしています。

RIMG0645.jpg RIMG0646.jpg

RIMG0647.jpg

不定であった部分が確定してきたので、初段増幅回路部分もちゃっちゃと作成して、電源部と接続して各電圧値のチェックを行いました。初段のJFETのドレイン側の電圧値が1か所だけ23Vと想定よりも大きな値を示していておかしいと思い調査すると、半固定抵抗の足が半田不良だったことが判明、直ぐに半田を付け直して計測したところ、21Vとなり4つのJFETの電圧値がほぼほぼ同じになったのでほっと胸を撫で下ろしました。

RIMG0648.jpg

ここまで来たらもう出力段も作成するしかありません。アルミ板の切れ端に真空管ソケット用の穴を4つ開け、ソケットとLラグ板を取り付けて出力トランスと、ダミー抵抗を取り付けて各所をバラック状態でつなぎ合わせて電圧値の確認をしました。

RIMG0649.jpg

測定中に片チャネルの出力段のグリッド電圧がフラフラとふらつく現象が発生していて何だこれと電源を切りつつ考える場面がありましたが、出力トランスの配線を左右(?)間違えており、正帰還になっている事に気が付き、プレートに接続していた配線を入れ替えると電圧値が落ち着きました。

この後、ケースに入れることになりますが、そうすると裸利得を計測するのが厄介になるので、バラックの状態で利得の計測を行いました。


裸利得
左:21.28倍、右:19.61倍

負帰還後の利得
左:5.35倍、右:5.26倍


裸利得が左右で少々ばらついていますが、負帰還をかけるとま~誤差範囲かと…。何となくやな気持ちもありますが、これで進めてみることにします。

6p43p_test_measure.jpg

tag : 6P43P

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