トランジスタ式ミニワッターPart5(19V版)の作成

ぺるけさん設計のアンプのコピーです。2016年11月に設計で2017年5月まで更新されていた物を今更頃(2019年8月)作成しました。作成の目的は音を聞いてみたいと思ったからです。記事が公開された2016年11月の時点で半導体部品は一通り集めていたのですが、集まるまでに他の事に手を出したりしていて今に至ります。なので、出力段のトランジスタは2SA1931/2SC4881(初期版)を使用しています。ただ、2SC4881がどうしてもhFEが180以上の物を当てられずhFE=156の物を使用しました。

門田無線の休みの日に秋葉原に買い出しに行ってしまったので最も必要とするタカス基板 IC-301-74 を売っている店を探すのに難儀しましたが、ラジオセンター2Fの山長で購入できました。秋葉原のパーツ屋さんがますます閉店していっているので寂しい限りです。

回路図と基板上のパターンはオリジナルそのままです。違いと言えば使用した銅線が全て線径0.45mmの物であるという事です。これ以上細いのを持っていなかったのとパターン上問題なさそうだったというのが判断基準です。

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全ての銅線パターンを先にはんだ付けしました。結構数があるのでこれだけでも大変な作業で、パターンの図を印刷してはんだ付けしては蛍光マーカーで塗りつぶすの繰り返しで付け忘れの無いようにしました。上に部品が重なったりするので後で付け忘れていたというのは大変な事になるので何としても避けたかったからです。

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電源回路周りの部品を実装し終わった所です。この時点で短絡等がおきていないか、電源として機能しているか(+V, -V, GND)を確認しておきます。

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全ての部品を実装し終わった所です。実際は左側を先に実装してその時点で各所の電圧チェックをしています。さすがに左右全部実装してからチェックするのは間違いがあった時に場所の特定が難しいと思ったからです。今回は1か所やらかしていました。GNDに隣接する部品を取り付ける時にGNDのパターンと半田ブリッジしてしまっていました。一見大丈夫そうだったのですが、30倍のルーペで確認すると何処からか紛れた細い線が付いていたのが原因でした。

出力段のトランジスタの放熱板には幅30mmのアルミ板を使用しています。後々のケーシングを見越して基板とぴったりとくっつく様に高さ調整をしました。写真上側に余裕が有るので5mmほど長くしてもよかった気がします。

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ケースに入れました。使用したケースはタカチのYM-200(200x40x150mm)です。幅と奥行きは問題ないのですが高さが40mmなので色々とギリです。放熱板が30mmで基板の厚さが2mm程度なので普段使用しているスペーサ(10mm)は使用不可能、そこで秋月電子通商で売っていた高さ5mmのオネジ・メネジ内臓のスペーサMB3-5を使用しました。かなりギリギリです。いっその事ケースと接触させるのも有りかと思いましたが、アルミ板の支えがトランジスタとのネジ付けのみなので、ケースに衝撃が加わった時に直にトランジスタの足の部分(はんだ付けした部分)に衝撃が伝わるのでギリギリでも良いので隙間を作っています。放熱のアルミ板がべらぼうに熱くなるので上下に通気用の穴を空けています。Bass Boostは使わない仕様としたのでSWは無しでBB回路部分を線材で短絡させています。BB回路の部品は実装しているので必要になれば線材を取り外して切り替えSWを取り付けるなりする事はできます。また、スパークキラーは電源SWに直付けしています。GNDはラグ端子を使ってスペーサ経由でケースに落としています。

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肝心の音は…まだ通電時間が短いので安定してきてから判断します。



2019/08/25追記
1日4,5時間音楽を聴きながら通電していました。7日目くらいで唐突に低音が出るようになると同時に全体的にクリアな音に変化しました。低音がモリモリ出てきます。もう少し様子見ですかね。
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Bluetooth Receiver LCフィルタ ver1.0(改)(その2)

周波数特性を計測してビックリです。なんと、周波数が2kHzから既に減衰し始めてだだ下がり状態です。改造中は低周波数側ばかりを確認していたので上側の周波数特性を計測していませんでした。

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この原因は直ぐに目星がつきました。元回路に入っていた帰還回路のコンデンサと接地側に入っていたコンデンサが原因です。これを付けたままそれぞれの抵抗値を10倍にしたので遮断周波数が可聴域に入り込んできたのです。この事を確認する方法はそれぞれのコンデンサを取っ払うのが手っ取り早いと思い、実施してみました(下図の赤枠部分)。

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コンデンサの取っ払いは失敗でした。発振してしまいました。もともと発振防止に取り付けられていたと思われるコンデンサを取っ払ったので当たり前ですね。なので、取っ払うのでは無く容量を小さくしてみました。

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発振せず、周波数特性も良さそうです。欲を言えば10kHz以上で少し上がり気味ですが、ここをなだらかにする丁度の値を見つけられず、元回路のままとしました。

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Bluetooth Receiver LCフィルタ ver1.0(改)(その1)

通勤時に Apple AirPods や Bluetooth を使ったヘッドホンを使っている人をよく見る様になり、ちょい聴きには良いのかなと思っていたが、私はCDリッピングで十分だったので我が家のオーディオシステムに組み込む予定はなかった。妻がBluetoothのヘッドホンを買うまでは。妻が便利便利というので重い腰を上げてみようとしたと同じころ、ぺるけさんのHPにBluetoothレシーバー(BTR)の記事がUPされてあれよあれよという間に改良が進んで行くのを見ていて、いよいよ作成する気になった。作成するのは部品点数の少ない LCフィルタ Version1.0。これなら手持ちの部品にチョイ足しで作成できるとチャレンジしてみる事に。

私が購入したのは Type1 の基板の様なので、記事に沿って作成してみた。場所の関係で極力小さく収めたくタカチ YM-50に詰め込んでみた(この時点の全体の写真を撮るのを失念していた)。

BTA1_001.jpg

スマホ(Android)に Function Generator をインストールしてミリバルで大体の周波数特性を確認して問題なさそうだったのでそのままメインアンプに繋いで音出しをしてみた。実は私はスマホで音楽を聴くことが無いのでスマホに1曲も曲が入っていないのだ。そこで、YouTubeを利用してMV等を再生して確認した。スマホはまるでWiFi→Bluetooth変換器になって感じがしないでもないがわざわざ曲を買うのもどうかと思ったもので。

音は普通。欲を言えばクリアさが足りない感じがするが、これがLCフィルタ1発の限界なのかなと。それ以上に気になる事が、聴きはじめと何曲か流した後の音が違う気がする点だ。メインアンプの特性は十分に理解しているのでこの変化はBTRの方だと確信しつつ、作成前に回路を追ってメモ的に書いていた回路図から、BT64Xモジュールとオペアンプ間に挟まっているコンデンサのせいではないかと疑念が出てきた。チップコンデンサでこの大きさとなると十中八九積層セラミックコンデンサであると思われ、容量的にもC0G品なんて使われてないだろうとこのコンデンサを取り換える事を検討した。

ちょうどそんな時にこの基板の各部品の値を計測されて回路図を掲示板に挙げられているのを見て、大改造する事にした。ぺるけさんの調整方法は入力のHPFの低周波数部分をオペアンプの帰還回路にコンデンサを入れる事によって相殺するという方法。この方法だとHPFにそもそもバラつきが多い積層セラミックチップコンデンサを使っているので、個体依存が高いのと、電源ON初期にDC印加で静電容量が変化するので完全な中和は望めない。という事でこの考えをスッパリと捨て、帰還回路は抵抗のみにする。その変わり入力のHPFのカットオフ周波数を低周波数側に寄せる。ついでにうちのシステムでは出力が1.7Vというのは大きいので若干下げるというのを同時にやってみました。

BTA1_002.png BTA1_003.png

HPFのカットオフ周波数を低くするにはコンデンサの容量を大きくする事と抵抗値を大きくする事で、コンデンサは入手できる中でサイズ等の関係で3.3uFのフィルムコンデンサで容量を約3倍へ、ただこれだけではカットオフ周波数はそれほど低くなってくれないので後続の抵抗器を10倍の値にしました。この変更を全体でバランスをとったのが右側の回路図です。回路インピーダンスが上がってしまうのは痛いところですが、割り切ります。

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狭い所に無理くり詰め込むので実装は大変でした。2012サイズの抵抗なので付けられなくもないのですが、フィルムコンデンサが大きくなるのでリードタイプの抵抗を使ってリード線と半田面の設置面積を増やして強度を強くしています(上図の様にチップ抵抗の2パット両方を短絡するような取り付け方)。赤枠の所に付いていたチップ抵抗とコンデンサは取り外しています。油断して1uFのコンデンサの端を溶かしてしまいました…。

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三段全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その9)

出力トランスをRコアの物にしても結局の所、100Hzの歪み率は妙な曲がり具合(1kHz,10kHzとは明らかに異なる)になっていました。データとして保存していませんでしたが…。

出力管、出力トランスと変えてきて音の良い方向への変化は有ったもののやはり歪み率は気になります。ここまでくれば、ドライバ管も変更してみることに。これに関してはあーでもないこーでもないとグダグダと長い間決めかねていました。が、決まるときは一瞬でした。何と、6BQ7Aのピン配置と6DJ8のピン配置が同じなのです。ヒータの使用電流が少し異なるくらい。もちろん、真空管としての特徴は全然異なりますが、アンプビルダーなら誰でも知っている6DJ8です。私も数は少ないですが、手持ちに同等管のE88CCがあったのでこれを採用することにしました。

試しにそのままの電圧とプレート抵抗(33kΩ)でロードラインを引いてみると、動作点は2mA,128Vで、バイアスが-4Vと問題なさそうなので、6BQ7Aと入れ替えるだけにしてみました。

3diffpp_6p43pe_ei_36.png

この構成(2SK30A + E88CC(33kΩ) + 6GC5, Rコア)で歪み率を計測した結果が以下です。

3diffpp_6p43pe_ei_37.png

100Hzもグッと下がって全体的に全段差動プッシュプルらしい曲線に成りました。気になる点としては右下がりになっている部分で、ここはどの時間に計測しても100,1k,10kHzがそろう事が無かったです。周波数毎に固有の雑音が発生しているのでしょうか。

音出しをしてみると、6BQ7Aの時とは全く異なった味があります。高音から低音までしっかり出ていて特に中音から低音がしっかり出過ぎているのではないかといった具合です。一部の低音はスピーカのバスレフポートからボスボス出過ぎてスピーカの性能の限界を感じます。

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三段全段差動プッシュプルアンプ_6P43P-E(その7)

2段構成、3段構成共に低音がスッキリと出てくれないという現象が続きました。3段構成では100Hzでの歪み率が悪かったのですが、出力トランスは違えど2段構成では100,1k,10kHzで同じ曲線を描いていたにも関わらずです。2段構成と3段構成では1点を除いて全て異なるといっても過言ではないです。その1点とは…出力管の6P43P-Eを使用しているという点です。なので出力管を代えてみる事にしました。

出力管を代えるにあたって今回の実験で注意する点は極力他の所に変更を入れない事です。初段、ドライバ段はもとより、電源周りや出力トランス類も代えない。そうすることによって、出力管を代えた事による変化を知ることが出来るのではないかという狙いです。

とはいえ、私の手持ちの球は円高時に激安の球を集めた球なので、そもそもヒーター電圧が6.3Vというのが少ない。また9ピンMT管となると更に少なくなり、それでいて出力管に使える物をリストから見つけ出す…………6GC5というのがありました。何をもって購入したのか今になっては忘れてしまった球です。五極管で三結のデータは無いですが、実測されたデータを見つけました。三結時のEp-Ip特性は6P43P-Eに似ています。プレート電圧を220VにするとSGの電圧が定格オーバーになるのですが、三結だし…、100Ω挟むし…、いけそうな球がこれしかないし…というので6GC5を使ってみる事にします。

3diffpp_6p43pe_ei_29.jpg

写真左から6P43P-E, 6GC5, 12W6GT, E34L。

見てわかるように6GC5は6P43P-Eに比べるとデカイ(太い)です。また、ヒータ電流も1.2Aと6P43P-E(0.625A)の倍くらい消費します。電源トランスにPMC-190Mを使っていて左右チャネルでヒータを分けていたので容量は十分に足り、ヒータ周りの配線はそのまま使えます。懸念はヒータで電力消費が増えた分、B電源側の電圧が想定以上に低下しないかだがやってみないと分からないので実験を続行します。

3diffpp_6p43pe_ei_30.png

出力管だけの変更と言っても、ピンの配置が異なるので出力管周りの配線を変更します。6GC5はGrid(3,6)とSG(1,8)がそれぞれ2つのピンに出ている事から、この球はピンからも放熱したいのだろうと思いましたが、実験のための球入れ替えなのでその辺は気が付かなかったことに。

通電して各所電圧チェック。少し通電しっぱなしにしてから再度電圧チェックで様子見、出力段のDC電流の調整をして音出しをしてみました。出てきた音は明らかに違います。低音もしっかりと出てくれています。出力段の球だけ変更する事はこれまでに実施したことがなかったので球変更でこれほどまでに音が変化するのかと驚きました。

気になる歪み率を計測してみました。

3diffpp_6p43pe_ei_31.png

んん、、、、っ。ノイズ分を差し引くと同じに見えます。100Hzが変である傾向も。となると歪み率は出力管ではなく初段、ドライバ段、回路構成、出力トランスの特性の何処かで決まっているらしい。初段は回路そのものが使いまわしなのでドライバ段なのか出力トランスなのか…。情報を求めてググっているとどうやら出力トランス(PMF-25P)の特性にそのような傾向がありそうです。出力トランスを変更しての計測………やってみようか…悩みどころです。

今回の実験で分かったことは、歪み率と実際に聞こえる音に大きな相関関係はなさそうだという事です。ここまで音が変化しているのに歪み率はさほど変化なし。この事実は体感しておいてよかったと思います。


後で分かったことですが、6GC5という球はどうも6W6GTの親戚の様です。なので、SGの定格オーバーは大丈夫な可能性が大きいです。

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