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                                         5687 P.P.P Plus
   

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P.P.PPlus 

<おきらくごくらく>
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情熱の真空管
私のアンプ設計マニュアル
オームの法則 その1
オームの法則 その2
ロードライン その5
ロードライン その6
電源の設計 その4




   

 

何時もの様にネットを徘徊していると、LUCY様のblogにて、
十万Hit記念企画のご発表をされていたのが06年の九月末頃。
今回は、「5687で出力UP!」「プレートチョークでフル・スィング!」「セレン整流器で音質UP!」
の方向で検討中とのこと。結果的には更に「完全モノラル構成!」という展開になりました。

5670P.P.Pアンプでも別段不満も無く楽しんでいるこの素人に、果して其処までのアンプは必要
だろうかという思いも有ったりしたんですが、お気軽に入手出来る三極管の種類が少ない現在、
この機会を逃したら、次の三極管を使用したアンプの製作は何時になるか分からないと、
例によって半分衝動的にアレしてみました。

この冬は、故浅野先生の「魅惑の真空管アンプ」なんて読み始めてしまい、
「何時かは2A3でロフチってみなけりゃな、漢は」なんて、変なスイッチが入っていますので、
是幸いと三極管の音色の違いを堪能させて頂きましょう。

 

 

 

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注文した部品が届き始め、最初に行なったのが「5670P.P.P」の出力トランスの換装だったり。
「5687P.P.PPlus」用に手配したのは、東栄さんのOPT-20P(5KΩ)なんですが、
これを無理矢理ばざーらさんのOPS10W-D(10KΩ使用)と交換してみました。

んー、流石に20W級の出力トランスはこのシャーシに収まらず、食み出したままです。
しかも上下逆に、更に只据え置いただけという、自作野郎に有るまじき体たらく振り。
目的は「出力トランスによる音の違いを体感してみよう」というものなんですが・・・。

「負荷抵抗を半分に減らしといて、音の違いも糸瓜も無えだろうに、この莫迦素人が。」と言う
お叱りはご尤もなんですが、「だって違ったんだもーん」とお気楽なもんです、この莫迦素人は。
出力トランスの一次側負荷の違いに付いては、LUCY様が「こちら」でご説明なさっています。

果して、トランスの違い(或いは負荷抵抗値の違い)による音の違いは有るのかどうか?
交換直後は冴えない音だったのが、一週間を過ぎた頃から良さげな音に変化し始めました。←ぷらしーぼ?
なんか、中高域が華やかに聞こえて、とても好みな反面、CDによってはキツめに感じたりします。
これが「ひずみ」成分増量の効果?

低域も、以前よりたっぷりと鳴り響きます。時には「明らかに響きすぎ!」と思える位に。
これがSE/PP兼用出力トランスとPP専用出力トランスの性能差?

ぺるけ様の「こちら」より、5670の内部抵抗値を2KΩとして、ざっとD.F値を計算してみると、
10KΩ負荷で凡そ1.56だったものが5KΩ負荷では凡そ0.78程度になっている様です。
んー、この低域の見事な響きっぷりはPP専用トランスのお陰で、
この低域の響き過ぎっぷりはD.F値の下がったお陰ってことでしょうか?

当然、無信号時の動作点もずれている筈だし、流れているプレート電流量も違っている
筈なんですが、それらを含めての今聴いているこの音なのでしょう。

結局、出力トランスの違いを聞き比べたのか、負荷抵抗値の違いを聞き比べたのか、
何が何やら良く分からずに終了してしまうその姿勢に好感が持てる素人の換装でしたが、
言える事は、基本設計より50%も負荷抵抗値が違っても、時には違和感を感じるにしろ、
その音を華やかだと思ったり良く響くと思ったりする、駄耳どころか腐耳の持主であった
と云う事実が今回明らかにされたことこそが、唯一の収穫と申せましょう。・・・orz

 

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完全モノラル構成という事で、どんなケーシングをするかが最初の悩み処となりました。LUCY様の作例の様な、デュアル構成も魅力的だったんですが、きっちりと収めるには適当な筺体が見当たらず、かと言って一体型とすると、電源、出力、プレートチョークトランスが合計六個に基板が2枚と、結構大きな筺体が必要になりそうで、この方式もパスってことで検討が進みました。

結局、電源部とアンプ部のセパレート方式としてみました。
電源部はタカチのHIT型であっさり決定ですが、アンプ部の筺体が、きっちり収まるサイズのものが見つからず、何時ものリードのP-11となりました。んー、見た目のバランスが揃わないかも。 

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先ずは電源部から組上げて行きましょうかね。
トランスの二次側線材はぺるけ様の教えに則り、それぞれにピッチを変えて撚ってみました。「こちら」の何処かに、その教えが記されている筈なんですが、何処に在ったか分からないっす。

セレン整流器は、ご立派な放熱板を搭載している電源部筺体に取付け、その冷却効果に期待しましょう。
セレンを検索して知ったことは、どうやら放熱フィンの様な構造物が中に入っているらしいこと位ですかね。あとWikipediaによると、ショットキーに似て、高速で動作するとか。
んー、良い音がしそうな、ぷらしーぼ効果が高まって参りました。

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アンプ部との接続用には、七極のプラグを手配しました。
で、何気にハンダ付を始めたんですが、マンドクセー('A`)ぞっと。
きっちりと接続先のピンに線材を合わせ長さを揃えないと、きちんとハンダ付が出来ないと途中で気付き、一度やり直してるなんてことは無いです。多分。無かった様な・・・。・・・有ったかな・・・。

更に完成後は、ルーペでハミ毛のチェックも必須の様です。
海辺でのハミ毛なら、恥を掻いたりハァハァしたりするだけですが、
電源部でのハミ毛となれば、一触即発即昇天で御臨終必至でしょう。えぇえぇ、二本も食み出していましたとも。セクスィーでしょ。
セオリー通り、線材に予備ハンダを行なっていれば、そんな手間は掛からなかったんですけどね。手抜きをした罰でしょう。

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一見、超高級極太ケーブルを投入したかの様な完成度に、一寸自己満足。しかしてその実態は、315円の「SFチューブ」にトランスからのケーブルを押し込んだだけ。筺体側の取付部分は210円の「キャプコン」を使用という貧乏人仕様。流石にプラグは一個980円もしましたが。ま、気分だけ高級機仕様ってことで。

今回、あの電線の殿堂・オヤイデさんでお買物という事で、「壱萬円の電源ケーブル、買っちゃうぞ〜っ」なんて意気込んでたんですが、この貧乏人にそんな代物ポチっとする度胸など有る筈も無く、結局450円の電源ケーブル(哀)を購入し、取付けてみました。
それでも、通常の三倍はアレな価格ですから、さぞかし音も(ry
NUITRIKのコネクタが寂しげに見えるのは、何故だろう・・・。

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電源部筺体内はこんな仕上がりです。
Rコア・トランスが二個並んでいるだけでは面白味も何も無いので、セレン整流器をお洒落に演出する為に斜めに取付けた、
ってか側面の放熱フィンの間にネジ穴が開く様に取付けたら、斜めになったというだけなんですが。
どれ位熱くなるんでしょうかね、セレン整流器というものは。

スパークキラーはUTiCd様の教えに則り、各電源トランスごとに取付けたので二個搭載しています。あと、ノイズ・フィルターも取付けた方が良いんでしょうけど、LM3886 BTLが頓挫したきりなので、投入の機会を逸したままになってしまいました。

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次はアンプ部の組立ということで、軽く仮組みしてみたら・・・。
なんか、問題点が続出してるんですけど・・・。orz

「RCAジャックと0.47μFがバッティングする」とか「入力とチョークの端子台にアクセスできねー」とか「リプル・フィルタのTrが、当初の計画では取付困難」とか。特に致命的なのはTrの取付方法となりそうです。当初の予定だと「嵌め殺し」になっちゃいます。

配置を検討した結果、Trは基板から離して取付けるしか無さそうとなり、その場所を含めての追加加工の検討が必要の様です。んー、余り深く検討せずにレイアウトしたのがモロバレっすねー。

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取付ける部品のリード線を加工し、並べて、「製作開始!」の図。
抵抗器類は定番のRS-2B、RN-65の他、信号周りにはTRWのMIL規格品とやらを投入してみました。カーボン抵抗ですが、RNもMILってことで、軍需品で纏めてみようかなと。
電源部にはTDOの酸金と、KOAの金皮を4本です。「何故4本?」なのかは、素人なりにより良い結果を求めての選択なんですが、果して吉とでるか凶とでるかは後のお楽しみってとこです。
同じく桃色KOAも、完成後のお楽しみにとっときましょう。

コンデンサ類も定番品ですが、赤いのはフィルム・コンです。
必須部品ではありませんが、おまじない代わりにあちこちに貼り付けるつもりで手配しました。

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製作の先行しているくましろ様の御人柱ご報告では、指定の抵抗値では出力段のプレート電圧が
低めになってしまうとの事。「100Kで240V程」という有難い情報を基に、リプル・フィルタの抵抗値を
算出することから製作を始めました。もちろん情報通り、100KΩあたりの抵抗器を用いれば、指定の
プレート電圧値の250Vに苦労なく近づけられますが、この部分には試したいことがありましたので。

頒布された2SD1409のDatasheetを見ると、hFEが最小値で600とのこと。高耐圧Trでは貴重な
ダーリントン接続の石の様です。hFEが高いとベースに流す電流が微量で済む為、大きな値の
抵抗器を使え、結果、リプル・フィルタ効果も高まるという、実に有難いTrの様です。

このTrの素性を知って最初に思ったのは「ん?ブリーダー電流を流せる?」でした。
初めてTrでリプル・フィルタを組んだKT88超三結アンプの製作の際、茄子様より頂いたアドバイス
(KT88 STC・電源部はどうする? 4)トランジスタ・リプル・フィルタ回路 高安定版編 参照)より、
「ブリーダー抵抗による電源電圧の安定化」を試してみる時が訪れた様です。
つまり「こちら」の、Trによるリプル・フィルタのご説明にあるR2を取付けてみようと。

さて、どこから手を付けたら良いのかなっと。・・・んー・・・分からんっ!(www

取敢えず、Ep-Ip特性図を基に5687の動作点を検討することから始めました。
Ep-Ip特性図を眺めてみると、バイアスは11V〜12Vあたりが中心となりそう、かな?
プレート電圧が250Vでバイアスが11V程だとP-K電圧は240Vあたり、かな?
240Vだと15mA程流せばバイアス電圧が11V強あたりになる、のかな?
240Vで15mAだとプレート損失が3.6Wで最大定格の4.2Wの86%でOK、かな?
んー、微妙に高めの様な気もするけど・・・。
初段、PK分割段は・・・まぁ、多くとも2mA〜3mA位だろう、かな?
で、片chあたり、15mAX4で60mAに3mAで、凡そ63mAの電流が流れそう、なのかな?

2SD1409のhFEが600でベースに流す電流は0.1mA程で60mA程流れる様になる、かな?
「ベース電流は、バラツキや変動分を見越して二倍程流せ!」と云う説がある様なので、
ここはベース電流を0.2mAにしとけばOK、なのかな?
茄子様の教えに依れば、
「ブリーダー電流はベース電流に対し100%で1/2、150%で1/4、200%で1/5、程に変動が抑えられる」
とのことですので、ここはブリーダー電流を0.3mA程流し、ベース電流と合わせて0.5mA程にすれば、
電圧の変動を1/4程に抑えられるのだなぁ。うん、そうしよう、0.5mAなら区切のいい数字だし。
それに、あまり欲を掻けば抵抗値が小さくなり、肝心のリプル・フィルタ効果が薄れる様ですし。

えーと、他に必要な数値は・・・、整流直後のコレクタ電圧ですかね。
ぺるけ様の公式を用いれば、我が家の場合は220Vタップで295V前後になる筈なんですが、
セレン整流器の場合は電圧降下が大きいとのことで、くましろ様の人柱データを参考に、
100kΩに0.2mA流すと電圧降下が20Vで、エミッタ電圧が240Vだからコレクタ電圧は260V?
我が家の商用電圧は105Vあるので1.05倍して273V前後のコレクタ電圧となる、のか?
それでいいんだな?我が家の場合は、コレクタ電圧が273V程でFAなんだな?

これで漸くベース電流を流す為の抵抗値と、ブリーダー電流を流す為の抵抗値を算出する
数値が全て出揃った筈です。多分。では、いよいよ本命の計算と参りましょうか。
ベース電圧が250Vでコレクタ電圧との差、23Vの電圧降下で0.5mA流す為の抵抗値は46kΩで、
ブリーダー電流を0.3mA流すには、抵抗値は833kΩになる、と。うーん、永い道程だった・・・。

緻密に推論に推論を重ね、と言うか、テキトーに妄想を炸裂させて抵抗値を算出してみた訳ですが、
果してこの答が正しいかどうかは実装してみないと分からないんですよね、えぇ。
もし、違っていたら・・・orz

おっと、本来のリプル・フィルタ効果も検証しておかないと。
オリジナル設計だと、ベース抵抗220KΩに33μFで、0.00022倍のフィルタ効果となる様です。
整流直後のCが33μFだとリプル電圧が4.1V程で、この0.00022倍で残留リプル電圧は0.0009Vですか。
ベース抵抗46KΩに33μFだと、0.001倍となり、残留リプル電圧は0.0041V程になると。
流石にダーリントン接続のTrのリプル・フィルタ効果は絶大の様です。
この0.0041V程という数値でも充分の様な気もしますが、取敢えず整流直後に100μF、
ベース部分に47μFを投入して、残留リプル電圧を0.001Vとしてみました。

最後に、どの程度電圧が変動するのか、ぺるけ様の教えも検証しておきましょう。
2SD1409のDatasheetのhFE-iC表より、
25℃で60mA流した時のhFEは500程で、ベース電流が0.12mAで46kΩでの電圧降下は5.5V程。
100℃で60mA流したときのhFEは1100程で、ベース電流が0.054mAで46kΩでの電圧降下は2.5V程。
つまり、その差3V程を1/4の0.75V程に抑える為にこれだけの手間を掛けたってことになりますが、
果して、これだけ手間を掛けた効果が有るのか無いのかどうなのかは、よく分かりません。(^^;

でも抵抗器一本の追加で、より良い状態にはなったと思うので、個人的には大満足だったりします。
↑の写真の左下にポツンとイレギュラーに付いている抵抗器一本にもこんなドラマがあった訳です。

「どうです?自作って楽しそうでしょう? ・・・一緒にハァハァしま(殴

 

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で、筺体に組込み、ぐりぐりと配線材を引き廻して、一先ずの完成です。
果して、適正な電圧値と成るのかどうか?・・・

「どうです?  わくわくするでしょう?」 ・・・ま、自分だけですが。

整流直後のコレクタ電圧は280V程でした。想定より一寸高目ですが許容範囲かな。
問題のベース電圧は249V程で、まぁ文句の無いところでしょう。まるで計算したかの様なその結果に、
お嬢様も瞳を潤めてうっとりと眺めてらっしゃいます。って何処のお嬢様だそれ?ってか計算したし。

さて、その電圧差31Vで46kΩなら、流れている電流は・・・0.7mA?想定より多めだけどいいのかな?
ブリーダー電流は0.3mA流れるからベース電流は0.4mA流れる、と。
んー、想定の二倍は流れているみたいですが、この余分な0.2mAは発熱となって消えるってことかな?

で、出力管のプレート電圧は245V程・・・あはは、出力トランスでの降下分を見積り忘れてるし。orz
出力段のカソード電圧は12V程なので、1kΩのカソード抵抗で12mAのプレート電流ってことですか。
初段のプレート電圧は140V程でやや少な目だけどOK、ってことで。

まずは指定に近い電圧値となり、ほっと一息なんですが、片ch当たり50mA程の電流が流れるとして、
ベース電流の0.4mAはどう考えたら良いのか、知識が乏しい素人には良く分からなかったりして。(^^;

しかして問題点は、又もやヒーター電圧だったりします。なんと今回は大台の7V超え
なんて景気がいいんだろ。もう景気が良すぎて、使い物に成りません。
我が家の商用電源電圧が高目とはいえ、Rコアのヒーター電源は高目に為り易い・・・のか?

…で、追追加加工の為暫し中断…

 

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とても人様の前には晒せない、悪い見本の抵抗器の付け方で、0.5Ωと2Ωを無理矢理取付け、ヒーター電圧を6.2V程に落として、漸くじっくりと試聴出来る環境になりました。それにしても、危うい抵抗器の付け方だなぁ。安心して試聴出来ないかも。

2SD1409はL型アルミに取付け、放熱に配慮してみました。
更にセオリー通り、コレクタ直近に0.1μFを、エミッタ側には「10Ω+0.01μF」の、ゾベルとかスナバとか呼ばれるらしい回路を、これまた無理矢理取付けてみました。この「10Ω+0.01μF」は発振予防策の様ですが、果してその効果の程は・・・?
これは、暫く聴き込んでから取付けてみて、その効果を確かめてみようと思っていたのですが、勢いで付けてしまいました。

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ゾベルとかスナバとか呼ばれる、この何の変哲も無いRとCの直列構造、出力トランスの二次側にあればインピーダンスの上昇を抑え、周波数特性を安定化し、エミッタ・フォロワ回路にあれば発振を抑え、安定度を高め、負帰還回路にあれば位相を補正し、周波数特性のピークを抑えるという、場所は違えどその果たす役割は多分同じと思われる、アンプ回路に於いては実に霊験あらたかな構造らしいのですが、悲しいかな、素人にはその有難味の仕組みが今一つ理解出来ていません。このRとCが直列になった時の動作の仕組みをきちんと理解出来たら、更なる進歩が待っている・・・様な気がしますが、その道は未だ遠く険しい・・・。orz 

ついでに、予定通りに見た目のバランスが激しく悪くて・・・。orz

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若干定数が違うとはいえ、回路自体は5670P.P.P.アンプと同じP-K分割型のプッシュプル・アンプ
ですので、「また同じ様なアンプを作っても・・・」などと思いつつ組上げたのですが、
こうして聴いていると、「5670P.P.P.とは別モノの音だぜベイベーッ!」ってな印象です。
えぇ、えぇ。「腐耳の分際で、寝言をほざくかこの莫迦素人わっ!」ってな御批判はその通りなんですが。

うーん、何でこんなに印象が違って聴こえるんざましょ。

違うとこといったら、球とか出力トランスとか整流器とかモノラル構成とかチョーク・コイルとか、
そんなとこ位なんですけどねぇ。まぁ、これだけ違えばかなり違うぞ!って気もしますが。
んー、球かなぁ。内部抵抗が低くなったし。モノラル構成かなぁ。クロストークが皆無だし。
いや、チョークかなぁ。交流負荷が強まったし。セレンかなぁ。逆回復時間が無いし。

それとも、ベースに付けたブリーダー抵抗が良かったのか、エミッタに付けたスナバが良かったのか、
コレクタに付けた積セラが良かったのか、電解コンにパラったフィルムコンが良かったのか。
はたまた、カソードコンデンサの容量が100μFから22μFになったのが効いたのか、
抵抗器をWelwynやRMGから、DALEやTRWに変更したのが効いたのか。

全く、良い音の神様は、これらの中の一体何処におわしますのやら。

もう、どこからどう聴いても、全段差動ppアンプに勝るとも劣らなく聴こえてみたり、
時には超えて聴こえてみたり、或いは「いや、そこは」と聴こえてみたりで、
そりゃもう大騒ぎなんですよ、腐耳がレビューすると。

今となっては入門向けの製作記事でしか登場しない観のあるP-K分割型ppですが、
物量を投入してきちんと作れば、十分良い音のアンプに仕上がるぞってことの様です。


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くましろ様のblogには、電源SW・DS-060シリーズのLED換装などという、正しく御人柱と崇めるに相応しい記事が載っていたりしますので、真似させて頂きました。重ねてありがとうございました。

LUCYカラーである桃色LEDに換装して、LUCY様に桃色リスペクトを捧げてみようと、3ΦのLEDを仕込んでみたのですが、何というか、紫色にしか見えません。果してこんなもんなのか、お店で間違えて紫色を送ってきたのか、どうなんでしょ?
まぁ、それ以前に、電源SWの狭い内部空間に3ΦLEDを無理矢理仕込んではみたものの、余りに危うい素人の工作技術では、長期に渡る信頼性など絶無だなぁ、と、自主規制で没案に。
桃色チップLEDの登場が待たれます。…って又やる気かよwww 

完成 07年03月                                                                      << HOMEへ >>