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真空管アンプ・スピーカーなどの製作記・試聴記


エレキットTU-8600 (300Bシングルステレオパワーアンプ) 製作記

2018年11月27日  会友 中村 宏
           
この写真はエレキット様ホームページから転載させていただきました。


宮崎真空管アンプ愛好会の会友、中村様からエレキットTU-8600(300Bシングルアンプ)製作記の寄稿が有りましたのでそのまま紹介します。優しく丁寧に解説してありますので初心者の方にも分かり易いと思います。


  今まで真空管アンプは色々作りましたが、キットは初めてです() 愛好会会員の方々は、自分の考えた・好きな回路、部品選択、シャーシ加工、部品取り付け~完成を、最初からされる方々ばかりで少々気が引けます。本当はそうしたかったのですが、諸々の事情でキット選択になりました(諸々事情は後で出てきます)

今回の記事は初心者の方にも分かりやすく、真空管アンプの面白さを伝えたい思いで作成しました。文中に専門用語が出てきますが理解しやすい表現や解説にして、わずかですが今までに私が習得した製作ノウハウも書いています。ときにはジョークを交えて()

真空管の基礎知識(真空管の種類や回路によっての音の違い、それと動作原理や歴史など) は真空管アンプで音楽を聴くのであれば、知っている方がより楽しくなります。

●真空管アンプとは

現在はほとんどなくなった増幅素子です。半導体(トランジスタ)にとって替わられていますね。楽器のエレキギターやベースアンプの世界では、半導体アンプでなく真空管アンプでないと音じゃないと生き残っています。

 真空管は現在でも生産されていて、ロシア、中国、チェコスロバキア(現在はチェコとスロバキア共和国) の3国が主な生産国です。ロシアは大量生産で主にギターアンプ関係の球、中国も大量生産でオーディオ関係、チェコは家内工業生産中心です。

 真空管は半導体と比べて、サイズが大きい、構造的に電極を過熱するヒーター電源が別に必要で電気効率が悪い、製造コストがかかるなどの理由でなくなっていきました。 ではなぜ現在でも真空管アンプが生産・販売されているのか? ネットなどで検索すると多くの理由がヒットしますね。ハイエンドオーディオ(高額で性能が高いの意味) の世界ではなんと数百万円の真空管アンプもあります!

 なぜかは皆さんで調べてみて下さい。 私は「真空管アンプしか出せない音・音楽があるから」と思っています。

 TU-8600(エレキット、300Bシングルアンプ)とは

 販売会社は()イーケイジャパン(福岡本社) でエレキットは商品名です。昔から手堅いアンプや電子工作キットを販売している会社です。

アンプの紹介HPは、https://www.elekit.co.jp/product/TU-8600R

2017年の限定販売品ですぐ完売してしまい、20189月に再販売されています。

主な特徴は(HPより抜粋)

エレキットは今まで300Bアンプキットをいくつか販売していましたが、今回のアンプは音楽表現豊かなアンプを目指し回路の見直しを徹底的に行い、ヘッドフォンでの使用にも満足出来る低ノイズと音質を実現。
  
電源回路の強化、性能の高いトランスや整流器(交流電圧を直流電圧に換えるもの、アンプは直流電源で動作します) を採用しノイズを抑えた。電源トランスは真空管に必要な電源別(ヒーター、プレート、バイアス)に巻線を独立。
  
NFB回路(負帰還といい、アンプの特性を向上させる回路のこと) は局部NFBを採用し、アンプの特性の悪化を抑えた。
  
バイアス方式(バイアスとは真空管を動作させるに重要なもの) は自己バイアスと固定バイアス方式の2種類あり、それぞれ特徴は異なります。本機ではバイアス値を自動調整する回路を採用して両方のいいとこどりをしています。
 
300Bをドライブする電圧増幅段は、増幅管をパラレル接続(並列接続) し300Bをしっかりドライブします。
  
電圧増幅管は2つの真空管(増幅段) を1つにした双3極管というものです(増幅段が2つある便利なもので真空管の本数を減らしたり、色々と回路を工夫出来る)
  
300Bにやさしい設計、電源スィッチONで電圧増幅管が十分暖まってから300Bのフィラメントが点火する回路を採用。これは電圧増幅管より300Bの方が先に立ち上がって、300Bに負担がかかるのを防止しています、高価な300Bの寿命を延ばしていますね。
  
ここまででも専門用語が色々出て来ています、分からないものはネットで検索してみて下さい。
  

 今回このキットを選択したのは、新規設計~製作の時間がとれなかったためと、なんといっても価格の安さです()10万円を切る価格でこのキット内容は...向かうところ敵なしの感じ(注:真空管は別途購入です)

●真空管300Bとは

300B(サンビャクビーと発音) は信号を増幅する出力段の真空管の名前です、出力管といいます。真空管は数多くの種類があり、全盛期には製造メーカーも日本、アメリカ、ヨーロッパ諸国多々ありました。構造は二極管、三極管、多極管などがあります、極は真空管の電極の数ですね。フィラメントを過熱する構造で直熱管と傍熱管で種類があります。 「フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』で真空管は、
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E7%AE%A1

真空管の歴史、種類やプレート、カソード、フィラメントといった各電極構造など見てみて下さい。

●300Bは直熱三極管です。

アメリカ、ウエスタン・エレクトリック(WE) が開発・生産した球で、主として昔の映画劇場拡声アンプ(トーキー用) として使われていました。WE社の300B(WE300B) は音がよいことで有名で、他の真空管メーカーも同じ規格の球を生産していました。WE社は1988年に製造を中止した後、1997年~2006年にかけて3回ほど再生産をしています。世界的にWE300Bの人気や生産要望が高かったためでしょう。特に熱心な日本の直熱三極管愛好者が居たからこそと思います。2018年にも再生産のニュースが入ってきました。

 現在では中国、ロシア、ヨーロッパで数多くの300Bが生産されています。価格は2本ペアで1万円から30万円位と結構開きがあります。300Bは真空管アンプ愛好者にとって憧れの球で「真空管の王様」と言われています。

●シングルアンプとは、真空管とは

真空管パワーアンプの増幅の種類になります。 アンプは主に2種類あって、「プリアンプ」と「パワーアンプ」でプリアンプはレコードプレイヤーやCDTVの音声出力を繋いで、音量や各種音の調整をします。パワーアンプはプリアンプからの出力を繋ぎ、スピーカーを鳴らすための信号を増幅します。今回の製作アンプはパワーアンプになります。 パワーアンプ増幅の種類は主に「シングルアンプ」と「プッシュプルアンプ」に分かれます。シングルアンプは左右の片チャンネルを1個の真空管で信号を増幅し、プッシュプルアンプは複数の真空管で増幅します。それぞれで音や音調は異なります。また真空管が三極管なのか多極管なのか、その中で球の銘柄によっても音は異なり、アンプの回路や部品の種類でも違ってきます。この辺がアンプ製作者の腕の見せ所であり、製作で悩む所でもあります(苦笑)

シングルアンプは1つの真空管ですから出力は少なくなります、300Bで出力89W位が標準です。一般家庭のスピーカーを鳴らすのには十分な値ですね。シングルアンプはシンプルな回路構成で球の持ち味がよく出て、プッシュプルアンプは出力が大きくなり音のエネルギー感が増し厚みがあります。

ギターアンプはほとんどがプッシュプルアンプで、ディスコやライブハウスの音量と低音(爆音という、笑)を出そうとするとプッシュプルアンプの出番になります。

また真空管は構造により「三極管」と「多極管」2種類に大別できます。三極管の方が多極管より古い球です。 音の特徴は大雑把に言って「三極管」は繊細で間接音の広がりがあり、「多極管」は音の立ち上がりが俊敏で明晰な音でしょう。

どれを使うかは、聴かれる音楽の好みによります。例えば、クラシックやボーカルファンは三極管、ジャズやロック派は多極管が多いですね。

真空管の寿命は「増幅度が30%低下するまでの時間」と言われています。

寿命症状は全く音が出ない、音が歪む、ノイズが大きい、チリチリ・ガサガサ音がするなどがあります。

真空管の種類では電圧増幅管10,000時間、出力管5,000時間、整流管1,0002,000時間などと言われていますが、各真空管の動作条件で異なります。真空管には「最大定格」、動作する電圧と電流の上限があり、定格に対してどの位余裕をもった設計によるかで寿命は大きく異なってきます。

 文面の都合で、かなりはしょった説明です、真空管やアンプの薀蓄(うんちく)は長くなるのでこの辺で...




1 開梱~部品

まずは梱包を解いて、部品の不足や破損をチェック。梱包は2重ダンボールでしっかりしています。大きな基板の存在感が凄いです。

部品を種類ごとに選り分け整理(これ、大事です)

オーディオグレードの抵抗とボリューム(実は付属品から取替えで用意したもの、個人的趣味)
製作にかかる前にマニュアルをよーく読むべし、とにかくよく出来たマニュアルです。
初心者向けにハンダ付けのやり方が書いてあるといいのにと思う。ハンダ付けはとても大事なので別に書きます。


2 基板切断
1枚基板は5枚に分かれます。板チョコを割る感じで折り分けて、断面をヤスリで綺麗にします。

部品のハンダ付けにかかる前に、基板の銅部分をエタノールでふきふきします(ハンダの「乗り」をよくするためです) 写真は無水エタノール(エチルアルコール) でクリーニング後は残留物がなく、接点
のクリーニングに適しています(ドラッグストアで販売していますよ)
切り分けた基板です。基板はガラスエポキシ樹脂でできており耐久性はよいですね。



3 抵抗・電解コンデンサ取り付け

マニュアルに従って背の低い小さな部品から取付けて行きます。大きな部品やトランスなどは後順になります。これは小さな部品からだと、後作業で邪魔にならないためです。またハンダ付けは熱を発しますから熱に弱い部品(ダイオードや半導体など、抵抗は熱に強い)は後で取付けた方がよいですね。


抵抗取付け前にテスターで抵抗値を実測し値を確認します。抵抗は電力系が酸化金属被膜抵抗で他は、0.5W、誤差5%のカーボン抵抗になります。測定の結果はおおむね誤差1%以内でした。

抵抗も色々種類があり、回路によって使い分けします。W数は抵抗に流せる容量を示します。
今回、一部の電源回路抵抗以外の全てのカーボン抵抗とプレ-ト抵抗をオーディオグレード品に取替えました(コレ全くの趣味です、笑) 採用したのはアムトランス社のAMRS型とAMRG型です。

   https://www.amtrans.co.jp/%e8%87%aa%e7%a4%be%e8%a3%bd%e5%93%81/resist/amrs

   https://www.amtrans.co.jp/%e8%87%aa%e7%a4%be%e8%a3%bd%e5%93%81/resist/amrg


オーディオグレード品といってもそんなに高価なものではありません。世の中には抵抗1本が数千円もするものがあります。主に宇宙や軍需産業用で高い重力加速度や温度変化、衝撃などに耐える仕様です。
部品類は耐久性が要求されるものは高額ですが、造りは堅牢で精度が高いですね。

年を重ね、組立にはハズキルーペが欠かせなくなりました(苦笑)

説明書では抵抗は基板に密着させるとありましたが、放熱を考えて厚紙を挟んで少し隙間、約1mmを取りました。

基板裏、抵抗のリード線を折り曲げたところ。折り曲げ方向は基板の銅パターンに沿って、他のホール(部品を差し込む穴)に触れないようにです。抵抗に極性(リード線の向き) はありませんが、抵抗ピッチの始めと終わりがあるので左右でカラーコード(抵抗値をコレで読む) の向きは揃えました。


ハンダ付けします、ハンダは富士山の裾広がりがよいとされています。ハンダ付けに関しては別に書きます。今回は、まあまあの出来でしょうか?

  
ニッパーでリード線を切断。
基板面です。
基板を置いて作業するとき適当な台があると、基盤が斜めにならず効率的ですね、写真は菓子箱です。

電力回路の酸化金属被膜抵抗です、電流が多く流れ熱を持つので放熱のため基板から離します。リードの根元をよく見ると、広がっており基板に差し込む長さを決めてあります(流石、エレキット!)

プレート抵抗、オーディオグレード品です。ここまで抵抗だけで81本取付け()
電解コンデンサ(電気を溜めるモノ) の取付け、電解コンデンサは+-の極性があり、向きを確認してハンダ付け。基板まで差込ます。

基板に取付けする方法は他にもあって、今回はリード線を折り曲げ→ハンダ付け→余分リード線切断ですが、ハンダ付けの前に曲げたリード線を切ってからハンダ付けするや、リードを曲げないでハンダ付けして切断するなどあります。それぞれ一長一短あります、半田付けで大事なことはとにかく「ハンダ付けする部品をきちんと固定、動かないようにする」ことです。ハンダ付けの最中に部品が動くと半田が綺麗に乗らず、ムラが出来て非常によろしくない、不良ハンダの原因になります。後で部品が外れたりもあります。

また、ハンダ付けする部品を「母材」といいます。



4 ダイオード取り付け
ダイオードです、電流を一方向にしか流さないモノ。極性があり熱に弱いので注意します。交流を直流に変換など行います。

リード線を正確に綺麗に曲げるツールです、名はリードベンダー、コレとても便利です。基板の穴ピッチは部品によってだいたい同じサイズです、で曲げて行きます。



5 トランジスタ・ICの取り付け

これもリードベンダーを使います、ベンダーに挟んで付属の棒でリード線を曲げます。


電力用トランジスタ(ヒーター電源のリップルフィルター用) は放熱シートを挟んで基板にネジ固定です。

基板の銅部分で放熱ですね。

ICです(バイアス回路の安定化用) は発熱量が大きいのでヒートシンク(放熱器) を取付けます。




6 ブリッジダイオード取り付け

ブリッジダイオード、真空管ヒーター、フィラメント電源用です(交流を直流に変換)。ショットキーバリアダイオードブリッジ(長い!) で変換速度がとても速いものです。これも基板にネジ固定。



7 カップリングコンデンサ取り付け

カップリングコンデンサとは回路間で直流信号を遮断して交流信号だけを通すもので、真空管回路の間になります。電子回路に送られる信号というのは微弱な交流電流なので、一般に直流電圧に交流信号を重ね合わせて処理します。これをバイアス電圧といい、いわば微弱な交流信号に“下駄を履かせる”ことですね。 音声信号はもちろん交流信号です。音声信号が通るコンデンサになりますので、音質上重要なポジションになります。


上が付属のポリプロピレン フィルムコンデンサ(フルムコン)、下が取付けるオイルペーパーコンデンサ、
ハーメチックシールド(オイルコン) 容量はともに0.22μFです、オイルコンのサイズが異なるのは耐圧が違うため。 オイルコン取り替える理由は、コンデンサの種類によって「音が異なる」からです。 コンデンサにはたくさんの種類があってその中から選択するわけですが、フィルムコンデンサは特性が正確ですが「すっきりとした音」で、オイルコンデンサは表現が難しいんですが「絹ずれ音」、しっとりとした温度感があります、まあ好みもありますが()... 

コンデンサの種類によってなぜ音が異なるか? これは振動が関係しているのではないかと言われています。部品は電流・音声信号が流れると微細ですが振動します。コンデンサは種類によって内部誘導体の材質や内部構造が異なりますので振動の影響も違ってきます。オーディオでは「音がよいコンデンサ」や「オーディオ用高音質」が多々あります() ということで私は気に入っているオイルコンをストックの中からチョイス。モノはアメリカ、WEST CAP社とGUDEMAN社 で1980年代製造品です、もう製造はしていません。

取付ける位置は基板上の四角点線部のスペース。
制振材を用意します。
制振材を基板に重ねて貼付け。
制振材を基板に重ねて貼付け。

断面、コンデンササイズが大きいため、リード線をテフロンチューブで絶縁しています。このコンデンサには方向性はありませんが、内部誘導体の位置と外部シールドがリードのどちらに繋がっているかを考慮して、向きは統一しています(文字向き) 通常はシールドされている方をグランド側(電圧が低い方) にします。 基板面は裏側になりますから、部品は基盤からぶら下がった状態になるのでコンデンサを少し制振材に押し付けるようにしています。



8 その他機構部品取り付け
端子、スイッチ類です。



9 真空管ソケット取り付け
真空管に種類があるように真空管の足(ソケット) も種類があります。

300B用ソケット(UX)、右は付属品、左はアメリカのアンフェノール社品でステアタイト型(陶磁器)です。
材質は他にベークや樹脂、テフロン(価格は高い) があります。ステアタイト型は高温に強く、耐圧も高いのでソケットに適していますね。ただ陶磁器ですから製造でゆがみなどが出来やすいのでモノの確認が必要です。両社で足端子部の形状が異なってます。


よく見ると4つある足穴の大きさが異なっています、大小の2つ。大きい方がヒーター用で、小さい方はプレートとグリッド用です。真空管の足の太さは異なっています、これが差し込みの向きですね。ただソケットによって間違った向きに差込出来るものがあります、これは注意が必要です。間違った向きで通電すると最悪球が壊れます。ヒーター電圧5Vにプレート電圧約400Vがかかるわけですから。


WE300Bを挿したところ、数回抜き差しして勘合(かんごう) 具合をチェックします。硬くてもダメ柔らかくてもダメ。真空管にとってソケットは非常に重要なパーツです、ここが悪いと最悪、球やアンプが壊れます。 高圧電圧がかかるのですから。

付属品ソケットの接続状態、球の足と接触面が斜めになっている箇所があったので、曲げて直しました。

アンフェノール品の接続状態。

基板への取付け状態、スペーサーで浮かせてありますね。真空管が垂直になるように調整してネジ止めして、ソケット端子をハンダ付け。


電圧増幅管用ソケット(MT9ピン)、上は付属品でモールド型(樹脂製)、これは下のステアタイト製に取替えます。中国製で足は金メッキしてあります。


ソケットを基板に差し込んでハンダ付けなんですが、ソケットのみだとグラグラするので、きちんと固定するため使わなくなった真空管(MT) を挿して垂直をとってビニールテープで固定し、慎重に裏返してハンダ付けの絵(苦笑)



10 電源基板

構成パーツです、基板、電源スイッチ、ACインレット(電源コード差込)、ヒューズ、ヒューズホルダー、ソケット、スパークキラー(名の通り、電源ONのときスイッチ内部の接点のスパーク防止用)


部品を取付け後、100V回路の導体パターンを強化しようと...
基盤のパターンは銅箔ですが薄いため断面積を稼ごうとのもくろみ...使うケーブルはオーディオ用線材。

パターンの沿って取付け、ハンダ付けのときケーブルが動かない様にクリップで固定します。
今度は本ちゃんケーブルが動かない様にホットボンドで固定。
基板表面、電源ソケットは100Vに取付け。




11 スピーカー端子取り付け
ラチットスパナで基板にバインディングポスト(スピーカー端子) 取付け。

メイン基板とスピーカー基板との接続は、90度で交差している銅箔にハンダ盛りとマニュアルにあります。ハンダだけでの導通は気味が悪いので、電源基板で使ったケーブルを間に入れ増強してハンダ付け。

完成の絵、真ん中のスイッチはスピーカーのインピーダンス切替用。

このスピーカー端子は内部に空転する端子があり、ケーブルを締めるとき痛めない構造になっている優れものです。残念なことに1個空転しないものがあり、購入店に問い合わせたら2日後に取替え品が届きました。ほんの小さなものですがクレーム処理は素晴らしいですね。

購入店はサンバレーです。


 https://www.kit-ya.jp/




12 メイン基板
メイン基板裏面完成。
メイン基板表面完成、ソケットがありますね。
スピーカー端子部。


パーツ取付け確認、回路図と基板の実体配置図を用意して間違いないか確認します。

本機は基板のみの製作になるので、主な確認箇所はパーツの間違い、極性、ハンダ付けになりますね。

回路図と配置図。、パーツは間違いはありませんでした。ハンダ付けでハンダ不足が1箇所あったので直しました。

チェック後、基板のクリーニングを行います。ハンダにはフラックスという、ハンダ付けを良好にするものは入っています、通称ヤニと言われています。ハンダ付け後、フラックスが基板に付着します。電気的にはこのままででもよいのですが、ハンダ付けで「ブリッジ」(お隣のハンダ箇所と間違って繋がっている状態、NGです) やハンダチェックのとき、フラックスが残ったままでは視認性が悪いのでクリーニング(根が掃除好きなので、笑)

スピーカー端子部、ビフォー。
クリーニング中。
スピーカー端子部、アフター。
基板、ビフォー。
基板、アフター。

空中配線の例です、同じ300Bシングルアンプ(B会員作) 基板型と全く異なりますね。



13 ボリューム

付属品ボリュームは、とても小さい(頼りない)ので取り替えることにしました。左から、アルプス社デテント 端子型、アルプス社デテント基板取付け型、東京光音電波社 プラスチックフェーダー型、付属品(アルプス社)

ボリュームも音声信号がストレートに通り、回転角度によってインピーダンスが変化する厄介もので種類によって音が異なります。 東京光音電波社のものが滑らかな音で使いたかったのですが...


付属品のボリューム取付け基板をチェックしたら、アルプスのデテント型がピッタしはまるではないですか! 仮固定で様子をみたらドンピシャ!


どーもエレキットは2つのボリュームで試作していた気がします。 写真の下、青い基板が付属品です


アルプス社デテント型を基板にハンダ付けします。動かないように基板とボリュームを輪ゴムで巻いて、バイスに挟みハンダ付け。このバイスはとても便利で重宝しています。


さてボリューム用ツマミです。左は付属品、右は取替え品(デカイ) 部品ストックタンスをゴソゴソしていたら出てきた。付属品は色気がないので...

シャフトが長いので「丁度いい」で切断して角をヤスリがけ。



14 インシュレーター
ようはアンプの脚ですな、左は付属品、右は取替え品(ちょっと大きい)

インシュレーターに空洞があります。指で弾くと耳につくいやな音がします。この音が、音に影響しないのであれば気にしませんが、残念なことにはっきりと音に悪影響しますね。そのため、オーディオで使う制振材の一種、鉛粒で充填します(少しでも制振効果をねらって...) 隙間に鉛粒入れて、エポキシ接着剤(長時間硬化型) で充填して食器乾燥機で乾燥・硬化。


エポキシはもちろん鉛粒の飛散(悲惨) 防止、食器乾燥機はエポキシを柔くして内部下まで染込ませる手です。 コイルなんかへのエポキシ充填にも使えます。エポキシ接着剤は短時間硬化型より長時間硬化型の方が作業をバタバタしなくて済み、接着力も強いですね。あと硬化時のガス・臭い匂いも少ないです。充填後、指で弾くといやな音はなくなりました。

底板に取付け。



15 本体制振

本体構成ブツです。各シャーシは鉄製で精度はよいのですが、これも指で弾いてみるとカンカーン音がします。厚くするとよいのですが、重量とコストアップになりますね。 この共振音も再生音に悪い影響があるので制振材を使います。

制振材はオーディオアクセサリーの一種で色々販売されています。専用の特殊材を使ったもの、鉛テープ、上部に置くもの、貼り付けもの(貼りモノ)...今回は貼りモノの「オトナシート」(やぱし、ストック品です)

底板に放熱穴を避けて貼り貼り、壁クロス補修用ローラーで押し付け。
底板、ビフォー。
底板、アフター。
トランス部板、ビフォー。
トランス部板、アフター。

制振材貼付け後、カンカーン音がコンコン音になりました。結構ダンプされている感じです。オーディオの音質改善はこういった細かいことの積み重ねですね。 トランスカバーと真空管ベース部は電磁波吸収材など検討して、後日行う予定です。



16 トランス取り付け

電源トランス(Rコア型) と出力トランスです。電源トランスは入力100V交流(一次側) を使う回路の電圧に上げたり下げたりして供給するものです。これを二次側といって、本機では27555116Vになっています。 出力トランスの一次は3KΩ、二次側(スピーカー接続部) は58Ωです。二次側にNFB用巻き線がある特殊なトランスです。キット価格からみたら妥当なサイズでしょう。

 
電源トランスのベース部が鉄地金が露出していたので、サビ防止で塗装しました。

トランスをシャーシに取り付け、乗せてネジ止めする簡単な構造ですね。

左右の出力トランス、ネジに銅ワッシャーを挟んでいます()



17 本体組み立て
基板を底板に固定。
トランス部を乗せます。


コネクタ接続前に、コネクタ雄雌の両方をクリーニングします。

2 基板切断」で出てきた無水エタノールでももちろん構いません。こちらのPANDOはエアゾール式で、揮発して残留物を残さず、プラスチック類に無害です。エタノールより浸透力と洗浄力があり、用途によって使い分けています。コネクタの狭いところは「歯間ブラシ」が丁度いい、各サイズを揃えるといろんなところに使えます。

クリーニング後、コネクタ差込。
ステッカー貼付け。
トランスカバーをつけて、塗装しても面白そう。
真空管保護カバー乗せたところ、これは使わないですね。ツマミがでかく、よくも悪くもアクセントになってます。



18 真空管

出力管、中国PSVANE社、WE300B。現行品でWE(ウエスタン・エレクトリック)社のWE300Bを忠実に復元した球です。 ペアチューブで測定値が記録されています、ペアチューブとは、ある一定のプレート電圧とバイアス電圧をかけた状態で、プレート電流がほぼ等しくなる球の組み合わせをいいます。シングルアンプではペアである必要はないですね。プッシュプルアンプではペアチューブの方がいいでしょう。

価格は現行品のなかでは高額部類。
 

WE300B
2(知人からの借用品) 左は軍用品(CWナンバー) で製造は1951年、右は再生産品で2005年製造品です。完成後の試聴が楽しみです。



19 真空管エージング
エージング(バーンイン)

工業的には、
製品の加工や運動等を実際の運転によって適正状態に作り上げる「慣らし運転」。機械や電子機器などの出荷前に行われる稼動試験、または、使用開始前に行われる「慣らし運転」のこと。
だそうです。

真空管は製造後、いきなり高圧電圧やヒーター過熱をすると傷んで寿命が縮むと言われています。製造が古い球だとなおさらでしょう。そのため使用前のエージングを行います。
 


愛好会所有のエージングマシンです(H会員からの寄贈品) ヒーターに電圧をかけるのエージングとプレー
トとグリッドに低圧を印加して電流を流すエージングの2つのエージング機能があります。左のダイアルは ヒーター電圧の調整用、メーターはプレートとグリッドに流れる電流値を確認するものです。


PSVANE WE300B
にヒーターのみ印加します。まず定格電圧5V50%2.5V20時間、次に定格の70%3.5V20時間、次に定格100%5Vでこれまた20時間、 最後にヒーターとプレート・グリッドに印加して20時間エージング、計80時間。電流計の針が動いています(球の定格電流値内であればOK) 合い間にMT管もやってますね。 アンプ製作の間を使ってのエージングです。

人によってはエージングはしない方もいます、ダメになる球は動作中にダメになると。 まあ現行生産管はともかく、昔に作られた球は優しく扱ってます。 





20 測定
ちょっと難しい専門用語も出てきますので、我慢して() よく出てくるインピーダンスというものは交流での抵抗という意味です。

机の上に各種測定器を並べ、測定の準備。


交流電子電圧計(通称ミリバル) テスターでは交流微小電圧はテスターでは測れないので、残留ノイズや各ポイントの電圧を測定します。

低周波発信器(オシレーター) 正弦波と方形波を発生してアンプに入力します、周波数は変えられます。

ファンクションジェネレーター、低周波発信器で、上記低周波発信器と使い分けします。

オシロスコープ(略称オシロ、2現象型) 2現象型は2つの入力表示が出来るものです(この機種は上下 に表示)

インピーダンスカップラー(自作品) 測定器の出力インピーダンスは600Ωで、アンプの入力インピーダンス は高いためアンプ入力部に接続してミスマッチを防止します。中身は600Ωの抵抗が入ってます。


ダミーロード(自作品) アンプのスピーカー端子に接続します。中身は抵抗で8Ωと16Ωの切替が出来ます。アンプ測定でスピーカーを繋ぐと盛大な音は出る、スピーカーのインピーダンスは周波数によって変化するので、きちんと測定出来ません。そのためスピーカーの代わりに純抵抗のダミーロードを繋ぎます。 測定で音を聞きたい場合にはスピーカーを繋ぎますよ。


真空管をアンプに挿して、スピーカー端子にダミーロードを繋いで入力ボリュウムを絞って、各部の電圧をチェックしました。全てのチェックポイントで基準電圧でした。測定時のAC100Vコンセント電圧は104Vでしたから、アンプのトランス二次側はこの分が増えますね。 それから丸1日間通電してエージングを行いました。

 ダミーロード:http://www.op316.com/tubes/tips/b570.htm

それから測定です。

オシロスコープは昔のアナログ式(デカイ、重い、データ取り出しが不便)で、いまではデジタル型が主流です(液晶画面で薄い) パソコンにソフトをインストールしてオシロとして使えるものや、スマホでオシロがある時代になりました、価格も安くなりましたね。

なにらや操作スイッチが多々ありますが、23時間遊んでいると測定方法や調整のコツが分かってきます。

オシロを使ってのアンプの基本的な観測方法は、

発信器から各信号波を入力して、オシロで入力波形と出力波形を比較します。波形の変形やつぶれなどで歪みなどが分かります。入力周波数を変化させて周波数ごとに観察などですが、他にも色々測定できます。

参考サイト、

http://hayashimasaki.net/tubebook/tubebook31.html

https://blogs.yahoo.co.jp/yokoyama3322/1814829.html

電圧、電流は目に見えませんがオシロを使うと目視観察できますね。


まず入力をショートして出力(SP端子)にダミーロードを繋ぎ、残留ノイズをミリバルで測定します。このアンプは徹底的にノイズ対策をしており、仕様では残留ノイズ:36μVrmsとなっています(μは百万分の一単位、rmsは交流電圧実効値)。通常はmV単位(千分の一)ですから恐ろしく低ノイズですね。測定値は0.1mv以下で能率の高いスピーカーを繋いでも残留ノイズは皆無です(サーとかシーの音) 実に素晴らしい結果で、優秀なアンプ! (残留ノイズは球によって異なります)



片chの入力に発信器とオシロ入力(上側)、出力にオシロ(下側)を繋ぎ、入力と出力の差異を観測します。信号は正弦波、1KHzにて(波形のサイズは同じになるように調整しています) ほとんど差異はありませんね。
 
今度は方形波、1KHzです(方形波応答測定) 波形が変化していますね。この形でアンプの立上り、立下り時間やスルーレートを測定します。
入力をファンクションジェネレーターに替えて正弦波、1KHz
方形波、1KHz
三角波、1KHz

方形波、10KHz。周波数が上がると角が丸くなり、立上り時間が少々遅くなります。
残りのchにも同じ様な測定を行います。
信号は正弦波、方形波、ノコギリ波、パルス波などで、出力は0.1W1W、最大出力(9.2W/8Ω負荷)を測定します。 また入力信号の周波数を色々変えてみます。周波数によって波形の変化具合やアンプの出力周波数特性が測定出来ますね。 オシロを使った測定は、他には無歪最大出力、高域発振の発見、各動作点の設定(バイアス電圧など)色々あります。

測定結果はNFBアンプということもあり、ほとんど無歪みといえる波形で左右ゲインもピッタリ揃っていますね。とても優秀なアンプということが分かりました。アンプの健康状態は良好ですね。

よく言われることですが、「よい音のアンプはおしなべて測定結果はよいが、測定結果のよいアンプがいい音とは限らない」 だそうです。

参考に家庭電源100Vの波形です。綺麗な正弦波でなく頭がつぶれており滑らかな形でないですね。電力会社からの商用電源は汚れていますね。

21 完成・試聴
PSVANE WE300Bにて、電圧増幅管はブライマーやテレフンケンなどを使用。まだまだ真空管や古いカップリングコンデンサのエージング不足で音は硬いですが、基本的によい音ですね。音楽を初めて通すアンプなので、アンプはまだ音楽を理解していません() 300Bの片鱗が聴き取れます、ゆったりとした音の響きが美しいですね。高音域の情報量が多いです。

アンプは設計、部品選択で「いかようにも」音は変化します。エレキットの300Bアンプは、オーソドックスな回路構成で300Bらしさを出すアンプと思います。 音出しした翌日にB会員宅で300Bアンプ試聴会があり、持参して聴いて来ましたが本機はやはりエージング不足で音の粒立ちが粒子状で硬い。エージング後、音がこなれてきたらリベンジでしょう() 真空管の販売元の話だと、PSVANE WE300B2ヶ月位経たないと真価が出ないそうです。最初は低音が出らずそのため高音過多だと納得しました。

WE300B(再生産品、2005年製造)にて、聴いていて超心地よい、間接音が美しい、とにかく人に媚びる音...弦楽器の響きの...書いているときりがない。
WE300B(軍用品、1951年製造)にて、再生産品より素晴らしい!こんな音をいつも聴いていたら、人間がダメになりそうです() 年がら年中、温帯気候にいる感じかな。 私にとって臨終のときに聴きたい音ですね。
使用スピーカーです。 外側は強力磁気回路にコーン紙は江時代の手漉き和紙の20cmフルレンジユニット、コーン紙は勧進帳から製作されたもので文字が書いてあります(耳なし芳一みたいで、ちょっと不気味)箱はGOODMAN AXIOM80用で改造途中です。 中央は旧EXACT社の12cmフルレンジユニットでボイスコイルが2重になっています、英国ハーベス社の箱に取付け。 両方とも超ハイスピードな音調で音が飛び出してきます。そして可憐な音も奏でます()
試聴会後、だんだんと音がこなれてきました。やっと300Bらしい音調になってきました、身をゆだねて音楽を聴けます、やはりエージングですね。WE球には敵わないかな、いつまでも聴き疲れしない、ゆったりした中高域の間接音の美しさ、豊かな倍音...が出て来ました()

あとは電圧増幅管の選択をシビアにやっていきます(俗に球ころがしと言います)




22 オーディオ用ヒューズ

ヒューズとは、

定格以上の大電流から電気回路を保護、あるいは加熱や発火といった事故を防止する電子部品である。電気回路内に置かれ、普段は導体として振る舞う。しかし何らかの異常によって電気回路に定格以上の電流が流れると、ジュール熱により内蔵する合金部品が溶断(ようだん)し、回路を開くことにより回路を保護する。(百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』より)

皆さんがよくご存知の様にヒューズ管の中にはとても細い線(エレメント) があり、異常時にこれが切れて遮断します。ヒューズは必要悪でオーディオ機器の電源回路には入れたくない部品ですが(とても細い線、エレメントに電流が流れるので) でも入れないとPSEなどの問題がありますね。

 ・オーディオ用ヒューズなるものがあります。ヒューズで音質劣化が無いように作られたものです。効果がどれほどのものか試しにやってみることにしました。

本体カバーを外したところ、基板左上にヒューズがあります。
付属のヒューズです、定格5A、長さ20mm、ミゼット型です。基板にSLOWと表示があるのはヒューズの種類です。ヒューズは遮断特性で速断ヒューズ(FAST)、普通ヒューズ(NORMAL BLOW)、タイムラグヒューズ(SLOW BLOW)などの種類があります。サイスは他に長さ31.8mmのものがあります。

2種のヒューズを試してみます、以前は4社位から販売されていましたが、現在は2社ですね。

交換後、さて音は変わったか? これははっきりと変わりました。


最初のヒューズは、端子部は24Kメッキで方向性があります(SLOW BLOW) 高音域の音の伸びの良
さが印象的で歪み感が減りました。高解像度型で音の輪郭や粒立ちがはっきりしますね。

次のヒューズは、端子部はロジウムメッキでセラミック管です。こっちはまろやか路線、ふくよかな感じになります、芸術表現路線でしょうか。両者とも付属のヒューズより改善効果があり、対照的な音です。


付属のヒューズに戻してみると、少しうるさい感じで歪みを感じます。音に深みが出ない感じです。

アンプのエージングを兼ねて、2つのヒューズを比較しながら使っていくことにします。「球ころがし」でなくヒューズころがしかな? (球ころがし:メーカーの異なる真空管を差し替えて音の違いを楽しむこと。最近、増えています) また、ヒューズ取替えはあくまで個人責任になりますので、ご注意下さい。






23 作業環境
作業机です。小学生から使っているもので、あちこち傷や汚れあり。机上にフロアカーペットを載せて養生しています。フロアカーペットホームセンターで1枚:\300位です、お試しあれ。



24 工具・測定器類
ハンダゴテ、スタンド、交換用コテ先です。

温度調整機能付きハンダゴテです。どんなハンダゴテを使うかでよいハンダ付けが出来るか決まります。

ハンダは種類によって溶融温度が異なります。コテ先温度は360℃以下が望ましいですね。高い温度ではもちろんハンダが融けやすくなりますが、部品へのダメージと仕上がりが悪くなります。

温度調整機能型はお値段は少々高くなりますが、温度管理の点で非常に優れています。このタイプでない場合は30W位の容量のハンダゴテがよいでしょう。

ハンダ付けに関してはノウハウなどがたくさんありますので、以下のサイトなどをご覧下さい。中級~上級の
方も勉強になります。

 https://noseseiki.com/index.html

 https://www.kogadenshi.co.jp/半田付けテクニック/上手な半田付けのコツ/

 http://handa-craft.hakko.com/

交換用コテ先各種

ハンダゴテを購入したときについてくる円錐状のもの(一番右)は、あまり使えません。真空管アンプの端子や基板では先が斜めのものや、マイナスドライバー状のものがよいです(写真、左から5番目まで)それぞれサイズがあります。コテがゴロゴロしている強者もいらっしゃいます()


下記参考サイト。

  https://noseseiki.com/handakote/index.html


ハンダ各種紹介。


左から、SILTECH社銀入りハンダ(オランダ、今回使ったもの)KSETER44(アメリカ、エレキギター愛好家にファン多し)、日本アルミット社KR-19(オーディオ用の定番)、オヤイデ社SS-47(日本、これのみ無鉛ハンダ、オーディオ用開発品)、上段、ハッコー社音響AV機器用(日本、銀入り)

この他にも多々あります。環境を考慮して、産業用は鉛が入っていない無鉛ハンダが主流ですが融点が
高く扱いづらいのでアマチュアは融点の低い有鉛ハンダが多いですね。オヤイデのSS-47は無鉛でありながら融点を350℃にしています。 私は時と場合で使い分けています()  KSETER44型はケムリの匂いが非常に香しい...

ハンダ付け用グッズ
ハンダ吸取り器、部品交換のとき余分なハンダを吸取ります。俗称はスッポン。左はハンダ加熱と吸取り部が一体のもの。
左からフラックス(ハンダの乗りをよくするもの)、チップリフレッサー(コテ先の酸化・劣化を防ぐもの)、ハンダ吸い取線(銅の網線です)
左から、基板ハンダ作業補助器具(青色柄、フック、ナイフ、スクレーバー、リーマーなど)、掃除用アルミブラシ2種、ヒートシンク(ハンダ付け時の熱から部品を守る放熱クリップ)
部品類固定器。左から、卓上万力、バイス、部品・基板固定器。あると便利なモノたち。
ハンドツール類、左からニッパー2(diagonal cutting pliers)、ラジオペンチ4(needle-nose pliers) 略称はラジペン、上段はワイヤーストリッパー(線の被膜剥き器)

ドライバー類(screwdriver)、左からプラスドライバー2(KTC)、マイナスドライバー2(KYC)、プラスドライバー2(PB)、ナットドライバー2(ベッセル社)

測定器、左からアナログテスター(sanwa)、デジタルマルチテスター(中国製)LCR測定器(中国製、L:コイル、C:コンデンサ、R:抵抗の値を測るもの)
工具類について
まだあまり持っていらっしゃらない場合は、¥100均ショップやホームセンターの売り場下段にある安価な工具でもよいと思います。使っているうちにもっと質の高いものにしたいと思われたら買い換えればよいでしょう。ただニッパーは切れ味のよいものを求めた方がよいですね。私はハンドツールフェチでリンドストローム、バーコ、クニペックス、スナップオンなどコレクションしています() それぞれ味があり面白いです。




●まとめ


久しぶりにアンプを組んでよい刺激になりました() ベテラン諸氏はともかく、初心者の方がアンプを自分で製作・組み立てて音が出ると、喜び、満足、充実感が素晴らしいです、愛着感もひとしおです。これはキットでも同じですね。 嬉しいことに真空管アンプキットは色々販売されています。お父さんのポケットマネーで十分購入出来る良質なものもあります。 「いかなる趣味・道楽も、結果よりその過程が面白い」でしょうか。

  

真空管アンプの魅力について


まず姿・形・佇まい(たたずまい)でしょう。フィラメントが薄っすらと点灯しているさまは、存在感があってなごみますね。半導体アンプはもうブラックボックス「箱」ですから、真空管のような魅力は乏しいでしょう。そんなこんなで、いつのまにか真空管の魅力にやられています()

それと音質面では、真空管アンプは「倍音」が豊富で、音に艶や潤いがあります。 真空管アンプは二次高調波と呼ばれる歪みを発生します。二次高調波は原音の2倍の周波数成分のことで、音楽的には「倍音」にあたります。倍音は楽器の音にも豊富に含まれるものです。

一方、半導体アンプの歪みは三次、五次など奇数倍の周波数で、原音と異なる音階の音が加わることになり、違和感を感じやすいです。そのため半導体アンプでは歪みをゼロに近づける色々な工夫がされています。

特性やスペックでは半導体に及ばない真空管ですが、その歪みにより半導体アンプを凌駕す音質で人々に魅了し続けています(マニュアルより抜粋)

愛好会会員の方で長年真空管アンプを使われている人ですが、生まれて初めて真空管アンプを製作された方がいらっしゃいます。それも真空管の王様のWE300Bアンプです。愛用のタンノイスピーカーからふくよかで馥郁たる音が流れています。もうかけがえの無いものでしょうね。アンプ製作はベテラン会員のマンツーマン指導がありました()

愛好会には真空管アンプの教授・先生が多々います。「真空管アンプに関心があるのだけど」「作ってみたいけど高額なのでは」などあれば愛好会に連絡下されば、対応致しますので..(半導体アンプも大丈夫です)

 http://miyazaki-vtc.sakura.ne.jp/joinus.html

真空管アンプは挑戦すれば必ず完成出来ます!

今度は多極管アンプを組みます()

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