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2007年6月 9日 (土)

STAXイヤースピーカー用真空管ドライバ(5)

070609stax_driverどうやらSR-003に対して12AX7 + 12AU7 の組み合わせではゲインが高すぎるようです。そう言えば、ボリュームツマミを最小からちょっとだけ動かしただけでもものすごい大音量になります。B特性の250KΩのボリュームも相まって最悪です…
負帰還をかければいいのだと思うのですが、GW中と違いなかなか改造する時間がとれません。orz

仕方がないので初段の真空管も12AU7に変更してみました。
4本の12AU7としたところ、多少ゲインが下がり、
SR-003でもボリュームツマミが少し上げられて、
ボリュームツマミをいじった時のの音量が安定するようになりました。
N氏に借用したSR-202だとそれほど問題がないようなので、SR-007やSR-404なら平気かもしれませんね。

先に書きましたが、SR-003だと相変わらず低域が強調されているため調整が必要です。
現在電源トランスレス、容量過多の結合コンデンサといった回路ですが、
安全性の確保と、ある程度バランスのいい音とするのを当面の目標として今後下記のような修正を考えています。

1. 結合コンデンサの交換
0.1uFから当初の回路図通りの0.047uFへ交換
2. 電源トランスの組み込み
 ライン出力をしている上流の機器との接続に危険を感じています。
 絶縁を最大の目的としてトランスを入れようと考えています。
 リップルが減らせれば一石二鳥です。
3. 差動増幅
 位相反転回路をPK分割から差動に変更。
4. 負帰還回路への変更
調整は時間に余裕があるときに…
5. ボリュームの変更
 A特性のボリュームに変更したいですね。

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コメント

 PK分割を差動にするだけの計画ですか?出力段も差動ですか?差動は高音がサッパリ出ませんでした。初段を12AX7の差動にすると高音の出ないつまらない音になります。抜けの良い高音というのがStaxの良さだと思っていますのでやってみて実感するのもよいかと思います。むしろ12AX7のSRPPのほうがやるなら面白いのではないですか。やってませんけど。PK分割はそれほど悪いと思っていないので私のドライバはPK分割のままです。ただ、PK分割もSRPPもヒーターバイアスをかける必要があります。
 通常は50K程度のAカーブのVRを使うところを250Kというのは何か理由があるのでしょうか。私のは20Kで使っています。SR-003もこれからの時期はよく使いますが、ゲインが高すぎるという感じはないです。

りっちゃん様コメントありがとうございます。

>PK分割を差動にするだけの計画ですか?出力段も差動ですか?
出力段も差動にしたいと思います。
差動にしたい大きな理由は、回路全体の電流を抑えたいためです。特に、購入したトランスはサイズを優先するあまり最大電流値が少なく、トランスに依存した回路に変更する必要がでてきました。ただし、ゆくゆくは真空管4本を含めて小さいケース収まる(かな?)といった野望(?)があります。
また、PK分割後の波形の問題があります。これは簡単な回避策があるのかもしれませんし、計測すると問題ないのかもしれませんが、PK分割のシミュレーションの結果ではカソード側の波形が微妙になまっているようです。ただし、これはイヤースピーカー自体がプッシュプル駆動のため音となった時には補正されているはずです。
差動回路の場合、高音が出ないというご指摘ですが、単純に比較した場合にどのような違いとなるのか興味が湧きました。

>通常は50K程度のAカーブのVRを使うところを250Kというのは何か理由があるのでしょうか。
これはもともとのSTAXの推奨回路では250K〜500K(A)と記述があったためです。Bカーブを入手したのは無知だった為です…
ヒーターバイアスについてのご指摘ありがとうございます。今はどうにもならない回路ですがぜひ検討したいと思います。

SRPP回路面白そうですね。位相反転するためには上下ともにSRPPとする必要がありますか?

こんばんは。
差動だから高音が出ないということではないのですが、2段増幅で利得が60dBを得ようとすると初段である程度利得を稼ぐ必要があります。つまり内部抵抗の高い球を使うことになります。これが高音が出なくなる理由です。2段増幅のぺるけさんの6AH4GTでプロバイアスの回路を追加して鳴らしたこともありますし、12AX7初段そして12AU7出力段の両方を差動にして鳴らしたこともありますが、一聴にして高音の出ていないことがよくわかりました。6AH4GTだけでなく、EL34であっても2段増幅では高音が出ないのです。そのため、出力段のクロス中和なる方法も紹介されています。2段増幅の6AH4GTの音を聞いた時はガッカリしたものです。作られた方が口を揃えるように素晴らしい音だと言っているのが全く信じられませんでした。ま、このへんは3段増幅にするか2段増幅にするかで悩んだといった説明があります。EL34の3段増幅の全段差動も使っていますが、全段差動は実際に作ってみるとそれほど理想的なものではないというのが私の感想です。もちろん感じ方は人それぞれです。全段差動も2段ではだめですが、3段であればある程度改善されるはずです。内部抵抗の低い球で3段増幅にするか、2段増幅でSRPPかP-K分割にするのが私は良い結果が得られると考えています。 

 SRPPはうまく説明はできませんが、この点では問題無いと思います。初段を12AX7のSRPPとして良い結果を得ている方がいました。SRPPは上だけでよいと思います。SRPPの利点である出力インピーダンスが低いことをいかせると思います。
 
 ここまで考えてくると球の見直しにも悩むことになると思います。Staxのドライバによく使われている球は限られています。6FQ7、6SN7GT、6BX7、といった内部抵抗の低い双極管ですね。6DJ8や5687といった球も比較的よく使われているようです。5687や6BX7は大飯喰らいですからダメですね。

 Staxのもとの回路での250Kですが、これは当時はCDではなく、LPを再生するのが前提だったからだと思われます。SR-3掲載の回路はヒーターバイアスがかけてありませんし、200Vの倍電圧整流も当時はまだプロバイアスも無く、できるだけ安い部品で作った部分もあり、直せるところは直したほうがいいです。平滑回路の電解コンデンサも耐圧450V程度の容量の同じものを直列に接続し、それぞれのコンデンサに同じ抵抗(700Kから1M程度)を抱かせて分圧させてやることで高耐圧のブロックコンデンサでなくとも安いチューブラー型でも安心して使うことができます。SR-3のマニュアルのBのほうの回路は海外のWebで今も公開されていますが、作ってみたもののDCバランスが取りきれない回路だと聞いたことがあります。

 ヒーターバイアスですが、12AX7のH-K耐圧は180Vだったと思うのですが、ヒーターバイアスをかけずに使い続けると絶縁が破壊され、ノイズが出るようになります。カソードの電圧が50V以上あるような場合はヒーターバイアスをかけたほうがいいです。これはハムに対しても効果がありますので、初段と出力段へは別巻線からヒーター電源を供給するようにしています。ヒーターバイアスをかけずに使用したところ2年程でノイズが出るようになり、現用のドライバではかけています。2年以上経過しましたが、1度も問題は出ていません。

 あれこれ悩んでみてください。良い結果が得られたらぜひ公開してください。2年以上Staxのドライバは作っていないので考えてみたいと思います。

りっちゃん様コメントありがとうございます。

差動増幅回路で使用する真空管の内部抵抗について
大変勉強になります。差動増幅回路の場合、「真空管の内部抵抗が高いと高域が減衰する。」ということなのですね。PK分割の場合には内部抵抗の影響はないのでしょうか。
ご紹介いただいた6FQ7はちょっと高価なようです…。規格表を見比べてみると6FQ7、6SN7GTの特性は低い内部抵抗値も含めて12AU7とほぼ等価と考えてよさそうですね。だとすると、前段12AX7、12AX7でPK分割のままとし、最終段のみ12AU7の差動回路とすると、全体の電流を抑えつつ高域特性にも優れた回路となる可能性があると考えてもよろしいのでしょうか?折角説明していただいているのにもかかわらず、あまりきちんと理解できていないかもしれません。時間がとれるようになりましたら、こつこつ試してみたいと思います。

SRPP回路について
STAXの現行機種の場合、「中間の電極が+580Vの電位に対し、片面がプラスに振れて反発した場合に、反対の面が同じだけマイナス側に振れて引きあうことにより振動する。」と理解しています。SRPP回路とする場合上だけでOKということですが、イヤースピーカーへ接続する際にはトランスによる位相反転接続が必要となりますでしょうか?

可変抵抗について
可変抵抗の抵抗値についてのお話ですが、確かにトランジスタを使用したアンプを作成されている方は低い抵抗値のボリュームを使用されているようです。実は100KAカーブのボリュームを入手済です。次回はこちらを使用しようと思います。

耐圧の低い電解コンデンサの使用方法について
部品数が多くなる事から抵抗による分圧をしていないのですが、一応420V耐圧の電解コンデンサを直列に接続することで高耐圧の回路としています。分圧については次回新規に構築する時に検討したいと思います。

STAX SR-3マニュアル内の回路Bについて
真空管の数が多いだけでなく調整も難しい回路なんですね。大変参考になりました。

ヒーターバイアスをかけないデメリットについて
今回の12AX7と12AU7は現在も生産されている真空管のため、2年程度で使い捨てることにあまり抵抗はありませんでした。が、このままだとここからハムノイズがのるということですね。次回調整時にはヒーターバイアスについて検討してみたいと思います。
とは言う物の、今回の改造は大掛かりな変更が必要です。現状のボリュームやスイッチの位置には不満もあります。現状の回路はそのままにしてもう1台組んだ方が早いような気がしてきました(笑)ただ、そうすると足りないのはSTAXのPROソケットです。今回ご好意で譲っていただきましたが、たくさんSTAXドライバーを自作されている方はPROソケットが足りなくなったらどうされているのでしょうか?

>あれこれ悩んでみてください。
>良い結果が得られたらぜひ公開してください。
そうですね。ぜひともなんとか時間を作っていろいろ試してみたいと思います。

 3段増幅にするか、初段がSRPPかP-K分割の2段増幅が良い結果を得られると思います。球は内部抵抗の低い双極管を使う。SRPPかP-K分割は上側のユニットのカソードの電位が高くなるのでヒーターバイアスをかける。カソードが50V以上であれば50V程度かけるのが普通かと思います。回路の中で使える電圧を見つけるか、適当なところがなければ分圧して必要な電圧を作ればいいです。SRPPの上というのは意味を取り違えていたようです。このへんはよく理解していませんので、初段をX7のSRPPにした製作例は多いのでそれらを参考にしてください。SRPPの解説のあるものもあります。

 最終的に小さく作るのはいいと思うのですが、最初から大きさにこだわってしまうとあとでつらいかもしれません。小さく作るのは実装技術も必要ですし、手直しがむずかしく、メンテもいずれするのであれば小さく作ることにこだわる意味はあまりないと思っています。小さく作ってどこも直さずにうまくいけばいいのですが、こりゃだめだぁとなった時にあまりに密度の高い実装をしてしまった後では手を入れるのもためらってしまいます。電源トランスに関しても同じです。私のドライバはノグチのPMC-100Mを使っています。200VのタップをCTを無視して400Vに見立ててブリッジ整流して580Vを得ています。回路構成が決まり、プレート電流をどれだけ流して動作点はどこにするかが決まればプレート抵抗もB電圧も決まってきます。電流は全体でどのくらいかもわかります。X7はユニットあたり0.5ml程度ですか、U7は3mlから4ml程度でしょうか。

 Staxのドライバのポイントはやはり高域特性を考えたものとすることだと思います。あと、バイアス電圧をどう作るか。電圧だけで電流はほとんど流れないのでバイアスを別巻き線で単独で作るのもいいかもしれません。やったことはありませんが。500Vから600Vの間でバイアス電圧を変えてみるのも面白いと思います。

 平滑回路の電解コンデンサの直列接続についてですが、ぺるけさんのところの設計マニュアルに解説がありますので、参考にされてください。
 コンデンサは直流を通さないとされていますが、それでもわずかながらに漏れ電流が流れる。この漏れ電流は経年変化などによりバラつくこともある。よって直列に接続したそれぞれのコンデンサに流れる漏れ電流の値が同じにならずにかかる電圧がアンバランスになることが考えられる。これを回避するために高抵抗をそれぞれのコンデンサに抱かせることにより、漏れ電流よりも大きな電流を流してやることで確実に中間点の電位が調度半分になるようにしてやるというものです。コンデンサの寿命を考えてもこうしたほうが良さそうですし、私もそうしています。スペースが無いから省略できるものではないと思います。製作例で電解コンデンサを直列に接続している例は見かけるのですが、抵抗を使い分圧していない例もあります。また、抵抗を抱かせた場合は確実に電位が半分になっているか確認する必要があります。コンデンサとコンデンサを接続するのにタップリと半田をもっていると特に注意が必要です。ワット数の高い半田コテで短時間に確実に半田付けする必要があります。

http://home.highway.ne.jp/teddy/tubes/tips/data8.htm ここの最後に解説があります。

りっちゃん様コメントありがとうございます。

STAXバイアスを可変とする案面白そうですね。
STAX純正のドライバーによっては行っているハードもあるようですが、
丁度Bカーブのボリュームも手持ちにあることですし、改造が落ち着きましたら試してみたいと思います。

電解コンデンサの直列接続回路についてご意見ありがとうございます。次回高電圧に対応した回路を製作する際の参考にさせていただきたいと思います。

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