低電圧動作ミニチュア管アンプ集

 120V 程度のプレート電圧にて動作する 6AN5, 6AS5, 30A5 の超三結アンプ、同パラレル超三結アンプ、パラレル SEPP アンプ等を試作しました。 これらのアンプは実用的には十分の出力と音質が得られましたが、種々の出力管の動作実験のために分解・転用し復帰計画もないので、一つのページに集約・整理しました。

目次
1 6AN5/30A5 超三結アンプ
2 30A5 パラレル超三結アンプ
3 6AN5 パラレル SEPP アンプ
4 6AS5 超三結アンプ
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2001/08 宇多 弘

1 6AN5/30A5 超三結アンプ (1998/08〜2001/03)

6an5.jpg

1.1 6AN5について

 筆者は 6AN5 というミニチュア 7ピンの球は使った事がなく、相当前の CQ 誌に、50MHz の送信機の終段に使用した製作記事例があったことから「そんな球があるんだ」と、その存在を知っていた程度でした。
 その後、T さんから「6AN5 を使ってアンプを作りましようよ。」のお誘いに対して、私の反応は「ヒェー貴重な VHF に使えるパワー RF 球をオーディオ・アンプにするとはモッタィネーですよ」という三昔前の発想です。
 と言うのも、6CL6/2E26/6146/829B 等の入手可能で、以前触ったことのある球を使ってオーディオ・アンプを作るには抵抗はないのですが、初対面で畏れ多いという感覚です。

1.2 30A5 について

 一方 30A5 は、1965 年頃の五球スーパー時代末期に製造されたトランスレス五球スーパーの電力増幅管として大変有名な球ですが、一時 30A5(T) パラの OTL などが取り沙汰されたことがありました。 私の場合はトランス式のトランスレス球使用の四球スーパーの再現製作 (1997/6) にて、30A5 を始めて使用しました。
 また、1965 年当時のオーディオ装置は、殆どステレオレシーバ(チューナ+プリメイン)、アナログプレーヤ、スピーカシステムの三点セットが標準でしたが、一部の廉価な装置には、伝統的なキャビネット一体型で、中央上面にアナログプレーヤを装備した製品が残っていました。このクラスの装置は大抵は 6BQ5 s または電源トランスのコストを省いた 30A5 s/pp でした。
 この種のセットは、一般のオーディオ機器よりは大事に使われたらしく、1975 年頃までは TV セットと一緒にしばしば粗大ゴミとして道端に打ち捨てられていました。 その際は折角だから、裏蓋を開けて 12BE6,12BA6,12AV6 等の球を頂戴しました。
 セットメーカーによっては自社系列では 30A5 を製造していないのか、30MP27 という改良・類似球を開発・製造して挿していました。 ただし pp の場合は 30A5 とは混用しないほうが無難でしょう。

 30A5 も所要 B 電圧が低く 6AN5 とほぼ同じなので、一緒に並べて製作するため同じシャーシを二台作りました。

1.3 球の規格概要  

6AN5
種類      電力増幅五極管
ソケット接続  7BD   1=G1,2/7=K/G3,3/4=H,5=P,6=G2
ヒーター電圧  Eh=6.3V
ヒーター電流  Ih=0.45A
用途      A級増幅
陽極電圧    Ep=120V
陽極電流    Ip=35mA
格子偏キ電圧  Eg1=-6V
遮蔽格子電圧  Esg=120V
遮蔽格子電流  Isg=12mA
陽極抵抗    Rp=12500
相互コンダクタンス Gm=8000

30A5
種類      トランスレス用電力増幅五極管
ソケット接続  7CV   1=K/G3,2=G1,3/4=H,5=G1,6=G2,7=P
ヒーター電圧  Eh=30V
ヒーター電流  Ih=0.15A
用途      A級増幅
陽極電圧    Ep=100V
陽極電流    Ip=43mA
格子偏キ電圧  Eg1=-4.7V
遮蔽格子電圧  Esg=100V
遮蔽格子電流  Isg=3mA
陽極抵抗    Rp=記載なし
相互コンダクタンス Gm=9300
出力      Po=2.1W
歪率      KF=10%

 6AN5 の外観は、まるで普通の RF 用受信球ですが、ナントTさんが指摘するように 6AH6 (メタル管の 6AC7 相当)とソックリですが、少し違う点は、6AN5 はカソードとプレートが離れていることです。

1.4 脱線です

1.4.1 規格表
 そのポケットサイズ規格表は、昭和34年(1959年)オクムラ書店発行のものです。国産の戦時中の球「ソラ」が記載されている貴重書で、かなりゲテモノでも参照できます。 例えば、最近、準超三結アンプに仕立てた1626 をはじめ、P/G がトップに出ている電池管 HY114 とか、トッププレートの 5U4GB の親分みたいな「つの付き」整流管 RK60 の規格を発見しました。

1.4.2 ピン接続の怪モロモロ
 6AN5 のピン接続の (7BD) はピン 2/7 が K(カソード)で、それに G3 が内部接続された 6AG5/6AK5 と同接続です。 6AH6/6AU6/6BA6/6BD6 (7BK/7CC) グループはピン 2 が G3、ピン 7 が K と独立です。  なお 6AS6/6BH6/6BJ6 (7CM/7CN) グループのピン接続はピン 2 が K、ピン 7 が G3 となっており (7BD) の逆です。
 オーディオアンプでは、G3 を K と離す用法はしないと考えられるので、ソケットの 2/7 ピンをコモンに配線すれば上記の球は全部挿すことができます。
 メタル管および GT 管にも同様な G3 のピン接続の相違が 6AB7/6AC7/6SD7GT/6SJ7/6SK7/6SS7 (8N) のグループと 6SG7/6SH7 (8BK) のグループとの間にもあり、(8BK) は G3 が内部で K に接続されて、K が二箇所から出ています。
 なお、RF 関係では G3 を別にする G3 ミクサー回路の場合は (7BD/8BK) の球は使えません。  また、旧式の再生検波回路にて、K(カソード) が接地から浮いている、ハートレイ回路 (カソードタップ式) の場合、G3=K の球は、ボディエフェクトが出て悩まされます。 また G3 が別の球であっても、ソケットで G3=K の接続とすれば同様ボディエフェクトが出ます。

1.5 実装計画

●回路
 超三結V1とします。 所要部品が少なくてすみ、成功率が非常に高く、結構な音が得られます。 それよりも何よりも、これまで実験してきた各種の超三結V1アンプとの試聴比較をしたいのが最たる理由です。

●電源
 B 電源は100V-100V セパレーショントランスの120V タップからブリッジ整流して168V、終段のカソード電圧を 40V 程度にするのが精一杯です。 これでも例の出力トランスの直流抵抗 (=300Ω) による電圧降下は 300Ωx35mA=10.5V となりEp=120V の確保がヤットです。

●適正 Esg の供給
 しかも、このままでは Esg>Ep の動作となり、Isg が比較的大きい 6AN5 では、6Y6G/GT の超三結V1アンプ試作時に電圧配分を Esg>Ep とした場合の悪夢〜音の悪さ、ゲイン低下が思い出されるので、電源スイッチ off 時の B 電源の放電を兼ねた、SGドロッパ抵抗 2.7kΩを入れます。 カソード抵抗は規格表に従って Ip+Isg=35+12 で 47mA、40V/47mA = 850Ωですが、実際は1kΩとし電流値 (mA) を直読可能としました。

出力トランス
 7kΩ以下と踏んで、35mA に耐えられる小型出力トランスとします。

前段
 初期構成にて組み上げ一応動作しましたが、その後音が気に入らずに色々と試行錯誤の結局、下記のような構成に落ち着きました (1999/02)。

 ◇ 6AN5 アンプ 〜 2SK68A・5965/2・6AN5
 ◇ 30A5 アンプ 〜 2SK68A・5965/2・30A5

 シャーシ上の部品配置は、トランス相互間の干渉を避けるため、距離をとって並べます。 その結果、前記の写真に示すような配置になりました。
 下記に回路図を示します。

 6an5sch3.gif 


6an5sch2.gif

1.6 出来映えと用途
 省エネ且つミニパワーのアンプですが、超三結アンプの音を維持しています。 夜間に静かに音楽を聴くには何の支障もありません。


2 30A5 パラレル超三結アンプ(2000/03〜2001/03)

30a5p.jpg
(30A5 パラレル・アンプです。)
2.1 経過

 1999/12 ある方のご要望に従い、以前の 6AN5 アンプと全く同様の仕様にて小型出力トランスを二個並列、電源を強化にした 6AN5 パラレル超三結アンプを作り、その出来具合〜パワー感が忘れられず、30A5 パラレル超三結アンプを実験的に組みました。
 回路は、前記の 30A5 アンプの終段部分だけをパラレル構成としました。 自己バイアスは各管毎に独立として、パラレルにした球のアンバランスにより、一方だけに負荷がかかって劣化が進行するのを抑えました。
 B 電源には適当なトランスの手持ちがなく、100V-100VA のセパレーション・トランスを一次 100V、二次 115V としてブリッジ整流としました。(2000/03)

2.2 回路修正

 後に、パラレル・アンプの場合 SG に挿入する SD=ストッピング・ダイオードは各球毎に独立にしないと音に影響することが、EL34 パラレル超三結アンプの調整中に判明しました。 そこで、本機についてもその原則を適用するため、回路図に訂正を加えました。 下記にその回路図を示します。(2001/03)

30a5ps.gif


3 6AN5 パラレル SEPP アンプ (1999/12〜2001/04)

6an5sp.jpg
3.1 経緯

● 6AN5 SEPP について
 「6AN5 何でもあり」アンプの製作が課題となり、6AN5 を取り敢えず 12 本預かりました。 思いつくのは 3 パラのプッシュプル、または 6 パラの超三結シングルアンプですが、これまでに相当検討はしたものの実物を手がけたことのない SEPP 〜シングルエンド・プッシュプルをこの際に実験しようと発想しました。
 本当は OTL みたいに+−の二電源にして直流を流さないシングルのマッチング・トランス出力を使用する形式にしたかったのですが、手始めに通常のプッシュプル出力トランス使用のトランス合成方式を試しました。

● アンプ構成について
 3 パラのプッシュプルにすると、90mA 流せる出力トランスが必要になります。 そこで 2 パラに話が後退。 それではまだ 4 本余ります。 そこで、2 本は既製の超三結シングルに使い、後の 2 本は三極管接続して P/K 分割の位相反転に使い、予定の12 本はナントカ消化しました。

3.2 回路設計概要

● 負帰還方式
 位相反転回路を前段と直結にすれば、出力トランスの二次側から over all NFB を 浅く掛けても安全ですが、一応 over all NFB はやめて、下側のアンプの出力を初段のカソードに電圧帰還する P/K NFB 一本で様子を見ることにしました。

●位相反転回路方式
 SEPP の終段入力信号は、位相反転を兼ねて二巻線の入力トランスによれば、非常に簡単ですが、何とか回路でカバーしようと参考書を調べ捲りました。 その結果、MJ誌 1998年 10月号pp17〜pp24 に記載の長 真弓氏の「6CW5 プッシュプルパワーアンプ」の記事の、下側のアンプの出力を P/K 分割の位相反転回路の電源として加える、NFB が掛かった位相反転ができる回路が簡単であり気に入りました。(回路図をご参照ください。)

●位相反転回路と前段との結合方式
 これまで、超三結シングルを多数実験してきたし、昔組んだプッシュプル・アンプも、P/K 分割にしてもカソード結合型にしても例外なく直結として問題がなかったので、何の抵抗もなく直結としました。

●位相反転回路の電圧配分
 6AN5 の三極管接続を位相反転に使う場合の負荷抵抗の見当がつきません。
 昔むかしのアンプの回路図を参照すると 6AR5 の三極管接続を P/K 分割に使って入る例があり、概ね 15kΩ〜20kΩ なので、一応15kΩとしました。 その場合、Epmax に近い Ebb=240V が掛かっても 30kΩが直列に入るので 6AN5 の三極管接続には 8mA 以上は流れない訳です。
  P/K 分割の電圧配分は、出力管がドライブ振幅が少なくて済むので、あまり気にせず大体 Ek=1/3Eb, Ep=2/3Eb となる辺りに一旦設定して、後は初段のバイアスを調整して出力がとれて且つ音の感じの良いと思われる所に再設定して終りとしました。

●初段管
 6AN5 とスタイルを合わせるため、7pin MT 管となりますが、6AU6 ではゲイン過剰だし、6C4 では NFB を掛けるゲインの余裕がないので、自動的に 12AX7/2 に近く動作例が同一の 6AV6 の三極管部と決まってしまいました。

3.3 回路図
 このようにして書き上げた回路図は、6AV6 のプレート電圧〜負荷抵抗〜6AN5 の三極管接続との直結部分の電圧配分の調整以外は、全く直さずに動作しました。 

3.4 実装計画

● 電源
 B 電源は一次100V- 二次100V 二系統のセパレーショントランスの二次を直列にしてブリッジ整流して負荷時に 230V を得ました。  ヒーター電源は 6.3V3A 二系統のヒータートランスから、初段〜位相反転段〜下側アンプの各球のヒーターに一系統を、上側アンプの各球のヒーターに他の一系統を充てました。

● 出力トランス
 一次側が別巻線になっているタンゴ CRD5 を使いました。 その後で、某社のセンタータップ型プッシュプル用トランス (写真) の一次側中点を分解して別巻線に改造したものと置き換えてみましたが、これも良く動作しました。 但し、この改造は絶縁等の点から、筆者はお勧めできませんし保証も責任も持てませんのでゼッタイに真似しないで下さい。

● シャーシと配置
 写真に示す通り、200mm x 350mm x 60mm 1.2mm 厚の穴なしシャーシの妻面下縁に10mm x 20mm 1.5mm 厚のサッシ・アングルをビス止めして補強しました。  例によって、電源トランスと出力トランスの距離をとるため、縦型配置にしたのですが、初段〜位相反転段と終段の間が開いてしまい、余り気持ちの良い配線ができませんでしたが、動作上は特段の問題はありませんでした。

3.5 動作試験および試聴結果

 出力段の各 6AN5 の自己バイアス値 (Rk=120Ω) を当たってみたら、マア揃っていないこと、思いおもいの値なので呆れてしまいました。 でも 4.8V 前後のグループと 5.1V 前後のグループとに見事に分かれています。 気を取り直して、R チャネルには小さいグループ、L チャネルには大きいグループを挿し直して、気休めとしました。 音には殆ど影響ないみたいです。
 オシロスコープで波形の様子を見ようとしたら壊れていて使えず、発振の点検はスピーカ端子をテスターで当たり、大入力時に全波受信機で100kHz から上をスキャンして、ピーク時の発振の点検に止めました。 特に発生していない様子でした。
 久しぶりに、伝統的回路のアンプを組み、鳴らして見ました。 超三結シングルアンプばかり作っては聴いていた耳には、やや猥雑でありかつ物足りなさが感じられる反面、何か懐かしいシットリ落ち着いた、気楽にリラックスできる音が得られました。


4 6AS5 超三結アンプ (1999/6〜2000/07)

6as5.jpg

4.1 始めに〜球の規格
 6AS5 の規格を、類似の 6AN5/30A5 および 6DS5 と並べて表にして見ます。

表 6AS5 (6AN5/30A5/6DS5) 規格一覧

管球型名
標記
単位
6AN5
30A5
6AS5
6DS5
構造上の分類
ビーム
電力増幅
トランスレス
五極
電力増幅
ビーム
電力増幅
ビーム
電力増幅
口金接続形式 7BD7CV7CV7BZ
ヒーター電圧EhV 6.3306.36.3
ヒーター電流IhA 0.450.150.80.8
最大プレート損失PpPp 4.27.55.59.0
最大プレート電圧EpmaxV 120150150275
最大スクリーン電圧EsgmaxV 120150117275
最大スクリーン損失PsgW 1.41.51.02.2
動作例 A 級増幅A 級増幅A 級増幅A 級増幅
プレート電圧EpV 120135150250
スクリーン電圧EsgV 120100110200
制御グリッド電圧Eg1V 120Ω-6.7-8.5-8.5
無信号時プレート電流Ip0mA 35453529
無信号時スクリーン電流Isg0mA 122.82.03.0
内部抵抗Rp 12.522-28
相互コンダクタンスGmμmho 8,0009,3005,6005,800
所定出力時の負荷抵抗RLΩ 2,5003,0004,5008,000
出力PoW 1.32.72.23.8

 表から見る限りでは、6AS5 はヒーターが大飯食いです。 これも 6DS5 に似ています。
 ビーム管らしく 6Y6G/GT と同様に Esg を Ep より低くとって使うように指定されています。

4.2 実装設計〜回路構成と使用素子
 特段に考慮を要する部分はありません。 6AN5 超三結アンプのソケット接続を変更して、若干調整すれば、試験動作はなんとか終らせることができます。 しかし、6AN5 と並べて試聴比較したいので、6AN5 超三結アンプを丸コピーして電源附き独立アンプとして組み上げました。

 前段は FET 2SK68A の初段増幅兼定電流源の上に電圧帰還管を載せて、極めて単純な超三結アンプとします。 電圧帰還管は予定通り 6AN5 超三結アンプ にて実績のある 5965 としました。

 回路は 6AN5 超三結アンプと同様に、2SK68A のダイオード接続用法による非直線素子を含む P/K NFB を加えた超三結 V1/V3 併用型です。 

6as5sch.gif

4.3 電圧配分、電源、配置

● 電圧配分: 
 終段出力管 6AS5 の自己バイアス+前段動作用の電圧調整カサアゲの合計電圧を一方的に 50V と決めてしまったのですが、動作試験時にやや不安定でかつ B 電源電圧の不足の回復が困難なため 40V に変更し、自己バイアス+FET の動作に必要なカサアゲ電圧発生用の終段 6AS5 のカソード抵抗を Rk = 40V/(37+2)mA * 1000 から 1,000Ωとしました。
 プレート電圧 Ep を 150V とする動作にしたかったのですが、B 電源が厄介なので、Ep = Esg = 110V の動作を目標にしました。 B 電源電圧は、出力トランスでの電圧降下 5V を見込んで 5+110+40 = 155V 前後が必要です。
 6AS5 のスクリーングリッド供給電圧を B 電源電圧から 5V 下げるため、直列ドロッパとすれば、抵抗値は 5V/2mA = 2.5kΩとなりますが、SG 供給電圧を L/R 共通とし、1kΩ3W を挿入して良しとします。

● B 電源:
 市販の AC100V-100V 用セパレーション・トランスの AC120V 端子をブリッジ整流したところ、負荷時にDC135V 程度にしかならないで、セパ・トラの一次側をヒータートランスの一次側 110Vのタップ 〜オートトランスで持ち上げ〜 に接続して約150V を確保しました。

● ヒーター電源:
 6AS5 x 2 = 1.6A と12AT7 = 0.3A で 1.8A となり2A タイプなら丁度、3A タイプなら余裕十分です。

● 配置
 6AN5 超三結アンプに使用した小型シャーシの配置と同じにしました。 写真に示したとおり、いつものように電源トランスからの交流磁束を避けるため、出力トランスと電源トランスが縦長方向の両端に来るように配置しました。 このスタイルの配置が定着して、中型のアンプを新造する場合も、例外なく縦長とし前方をアンプ部分、後方を電源部としています。
 実は、このような縦長配置のシャーシは、配線がすこしゴチャゴチャするけど、間口が狭くてすみ、狭い私の部屋に多数のアンプを保管するには、大変便利です。

4.4 出来映えと用途
 6AN5 超三結アンプと特段の差異が見つからない・・・何の特徴もない、夜間に静かに音楽を聴くアンプとなりました。


改訂履歴
●1998/08 6AN5/30A5 アンプ初期の構成
●1999/02 音が気に入らず、初段構成を再検討し変更
●1999/06 30A5 アンプの分解・流用
●1999/06 6AS5 アンプの試作
●2000/12 6AN5 パラレル SEPP アンプ
●2000/01 30A5 アンプの復活
●2000/03 30A5 パラレル・アンプを追加
●2001/03 30A5 パラレル・アンプの SG 回路変更
●2001/07 本ページ 6AN5/30A5/6AS5 統合バージョンに集約
以上