２Ａ３ＰＰアンプの製作

　Ａ級１６Ｗ（差動７Ｗ）　　　　２Ａ３ＰＰアンプの製作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１３．０５．０５　　　Ｋａｔｏｕ＠刈谷

２Ａ３はSYLVANIA製２枚プレート

２Ａ３代替パワーＦＥＴモジュール装着時

＜製作の経緯＞
　・’１１年冬、お寺大会の自慢会に出品された「４５シングル」を聞いて、久しぶりに直熱古典球も良いかな、と思ったのが始まりです。
　　手元に４０年以上昔に買った２Ａ３が何本か有ります。
　　　高校時代に浅野勇氏の「魅惑の真空管アンプ」に魅了され神戸の「サンセイエンタープライズ」から購入した球です。
　　当時ＷＥ３００Ｂ,５０，ＤＡ３０，ＳＴＣ４３００Ａ等が遥かに安価で販売されておりＰＸ２５、ＡＤ１、ＷＥ３４９Ａ等を入手しました。
　　　ネット通販や銀行振込みなど無い時代ですから、無線と実験誌の広告を見て往復はがきで問合せし、現金書留で送金しました。
　　　名古屋でバスを乗り継ぎ「ツゲ電機」を捜し歩いて８０１Ａを買ったこともあります。
　　　タマの入手は（特に地方では）現在より遥かに困難でしたから、現物を手に取ったときの喜びはひとしおでした。

　　・球は買いましたがトランスを買う余裕は無く、何時かはＴＡＮＧＯ，サンスイやＬＵＸと組んで格好良いのを作ろうと夢見ていました。
　　　大学生になると半導体ＤＣアンプに凝り、古典球では良い音が出せないと思う様になり大半の球を売却してしまいました。
　　　幸いＷＥ３４９Ａと２Ａ３は今も手元に残っており、若き日の夢を実現すべく直熱古典球の２Ａ３でアンプを製作することにしました。
　　　

　　悪への誘い「魅惑の真空管アンプ」　
　　　　左：オリジナル　　　　　　　　　右：復刻版（広告無し）
浅野勇氏著「魅惑の真空管アンプ」

　　記事中「魅惑の真空管を語る」大座談会にて
　　故浅野勇氏　２Ａ３が１９３５年にでたでしょ、あれに皆飛び
　　　　　　　　　　　ついたんですよ、あまりいい球じゃないですね
　　故伊藤喜多男氏　私はＡ３でいい音出したことはない・・
　　　　　　　　　　　　　　　Ａ３はどうしてもいい音しなかった　

　　　　各社２Ａ３

　　　　左　：　シルバニア　２枚独立プレート　　　造り◎
　　　　中左：　カナダマルコーニ　Ｈ型プレート　　造り○
　　　　中右：　ＲＣＡ　ＪＡＮ－ＣＲＣ　Ｈ型プレート　造り雑
　　　　右　：　エレクトロハ－モニクス　ロシア製ﾐﾆ３００Ｂ ◎
　　　　　　音質はエレハモを除き大同小異
　　　　エレハモは３００Ｂ似の１枚プレートで３００Ｂの音がする
　　　　　　　これは安価で良い球だと思う

＜構想＞
     ・２Ａ３は真性鈍球です。　最初期の１枚プレートは素晴らしい様ですがＨ型プレートは鈍い音で知られています。
　　　４５が持つ繊細で透明な音は望めませんが、多少の馬力は持ち味です。　３００Ｂは馬力と量感を兼ね備えた名球です。
    　そこで回路等の工夫で２Ａ３の鈍さをを打ち消し音もパワーも３００Ｂシングルに勝るとも劣らないアンプを目標としました。

　   ・シングルでは３００Ｂに太刀打ち出来ないのでプッシュプルとし出力１０Ｗ以上を目指します。

　   ・私は１台で複数球を楽しむ汎用アンプ派ですが、本機は２Ａ３専用アンプとし、最良のチューニングを追求します。

     ・貴重な２Ａ３を壊さないようボンネット付きで、なるべくコンパクトかつ格好良いアンプとします。
　　　手元のリード「ＭＫ-３５０」シャーシ（Ｗ３５０×Ｄ２００ｍｍ）を活用することにします。　ボンネット付きですが比較的安価です。

＜主要部品・レイアウト検討＞
　　①主要部品　　　　　　　　　　　　
　・出力トランスはＬＵＸの「ＯＹ１５-６」を用います。　このＯＰＴは同社の真空管プリメイン「ＳＱ３８ＦＤ」後期型からの取外し品と思います。
　　　ネット通販で購入した中古品で二次巻き線は８Ωのみ、一次はP1-B-B2のみで接続銘板も資料も無いことから格安でした。

     ・電源トランスはＴＡＮＧＯの２Ａ３専用トランス「ＭＳ３６０」を用います。　秋葉原のアポロ電子で新古品を衝動買いしました。

     ・チョークコイルはＬＵＸの「４６０５」でこれもネット通販で入手した中古です。同社の「ＭＱ６０」等からの取外し品でしょうか、
　　　小型でコンパクトな本機にぴったりです。

     ・ブロックケミコンはＪＪの５００Ｖ１００μＦ×２を用います。　このケミコンは比較的高電圧となる電圧増幅段の電源に用います。

     ・シャーシは既述の通りリードの「ＭＫ-３５０」で送料無料の通販ショップから買っておいたものです。

　　②レイアウト・意匠
　　・主役の２Ａ３を最前面に４本一直線に配置し引き立てるレイアウトとします。　熱干渉防止と見た目のバランスから８５mm間隔としました。
　　・２Ａ３は背が高くボンネット内に収まらないので１０ｍｍ程沈めて取り付けます。放熱穴付きサブプレートをヤフオクで入手しました。
　　「ソケットプレート」の名称で販売されています。

　　・２Ａ３のＩｐとバランスを調整するボリューム及びチェック端子をチャンネル毎に２Ａ３中央に配置します。上面から調整でき非常に便利です。

　　・後部は左から出力トランス、チョークコイル・ケミコン、電源トランスを配置します。　後部に重量物が集中するため、内部にアルミアングル
　　　を適宜配置し補強します。アルミ１．５ｍｍ厚シャーシですが十分な強度となります。

　　・出力トランス下の補強部材には入力レベルとＮＦのボリュームを取付け、ツマミとシャフトで連結します。ＮＦボリュームは後述する初段回路
　　　基板と一体化し低レベル信号配線の短縮を図ります。

　　・前段管は出力管とトランスの間に４本一列に配置します。シャーシの四隅を黒色塗装し前後面に飾りのアルミバーを接着、LUX風にします。　　　　　　　　　　　　　

　　　　　「粗組み状態」
　　　　　シャーシ上面にＩｐバランス・Ｉｐ調整ＶＲを回す穴
　　　　　及び、Ｉｐバランス、Ｉｐ確認ジャック端子を設置。

　　　　　「サブプレート、補強部材取付け状況」
　　　　　入力とＮＦＢのボリュームはシャフトで遠隔操作。
　　　　　　　トランス間を繋ぐ部材が剛性を高めます。

＜回路設計＞
　　①出力段　　　　　　　　　
　・２Ａ３の強い個性「鈍い中低音」を緩和し持ち味の「美しい高域」を生かすため、カソード定電流回路を用いたＡ級動作とします。

　　・ＯＰＴが６ＫΩですのでＥｐ=３１０Ｖ　Ｉｐ=４８ｍＡを基準としました。赤線がプッシュプルのロードラインで予想出力は約１３Ｗです。
　　　　　　　　　　　＜２Ａ３のＩｐ／Ｅｐ特性図＞
　　　　　　　　

    ・カソードパスコンをスイッチでＯＮ／ＯＦＦし、非差動／差動切替え式とします。

　　②カソフォロ段
     ・電圧増幅管の負荷を低減し低歪領域で余裕を持って２Ａ３をドライブするためカソフォロ段を設けます。ヒーター・カソード間耐圧
　　　を考慮し手元のＴＶ球から１２ＢＨ７Ａを選択しました。

　　③電圧増幅段
     ・２Ａ３は電圧増幅管の音質により音が大きく左右されます。馬力感と豊かな量感を引き出すべく電圧増幅段には豪放で量感豊か
       な球を選定します。鈍い２Ａ３に量感の無い球、例えば１２ＡＵ７や１２ＡＸ７を持ってくると特に中低域で鈍さが一層際立ちます。
       馬力と量感を合せ持つ球を持ってくることで鈍さが緩和され、直熱管特有の高域の透明感が引立ち２Ａ３の良さを引き出せます。
　　　候補は相互コンダクタンスが大きく内部抵抗が低い６ＢＱ７、６Ｒ-ＨＨ２、６Ｎ１Ｐ、６ＤＪ８、５６８７、７０４４、７１１９等です。

　・出力管が要求する駆動電圧はＰ-Ｐで約１２０Ｖ、低歪での出力管駆動とカソフォロ段ロスを考慮し出力２００Ｖ以上を目標とします。
　　　そこで電源電圧は４００Ｖ弱とし比較的高電圧運用可能な５６８７、７０４４、７１１９の中から先ずは５６８７を選択します。

　　④初段
　　・２Ａ３が要求する駆動電圧は60／√2≒42Ｖｒｍｓ、負帰還量６ｄＢ、入力電圧１Ｖｒｍｓ＠最大出力、カソフォロロス６％とすると全体
　　　で９０倍程増幅が必要です。電圧増幅管が５６８７なら増幅率は８倍程度でしょうから初段は１２倍位増幅する必要があります。

　　・電圧増幅段と直結にしたいので、ドライバー段の電圧利用効率が高くなる半導体を用い位相反転を兼ねた差動で検討します。
　　手元の２ＳＫ３０Ａを選別してみるとＧＲランクからＩｄｓｓ≒３ｍＡが２ペアが得られました。データシートから１．５ｍＡ程度流すと
       相互コンダクタンスは２．２ｍＳ程度と推定されます。負荷抵抗は歪と周波数特性の両立から１２ＫΩとし差動ですから約１３倍
　　　増幅が見込めます。ＮＦＢ量は最大約６ｄＢに設定しボリュームによる０～６ｄＢの可変式とします。

　　⑤電源部
　　・出力段電源は２８０Ｖ巻き線をブリッジ整流後、極普通にチョークコイルによるπ型フィルターとします。　古典球ですから本当は
　　　整流管を使いたいところですが音質とレギュレーションを重視しファーストリカバリーダイオードで整流します。　チョークコイルに
　　　替えに半導体フィルターを用いれば更に高性能かつ安価ですが見た目重視でチョークコイルを用います。
　　出力段は定電流ですので定電圧化までは必要ないと考えました。

　　・カソフォロ段の＋電源（２１３Ｖ）は出力段電源から分技しＭＯＳＦＥＴによる定電圧回路を経由して供給します。＋側の定電圧化
　　は２Ａ３の強力ドライブが期待できます。－電源はトランスの８０Ｖ巻き線を倍圧整流し５Ｈのチョークコイルによるπ型フィルター
   　経由で－１８０Ｖを得ます。

　　・電圧増幅段電源はトランスの３３０Ｖ巻き線をブリッジ整流しＭＯＳＦＥＴによる定電圧回路経由て３７０Ｖを得ます。流石２Ａ３用に
      作られたトランス、３３０Ｖ巻線は便利です。

　　・初段＋電源はトランスの６．３Ｖ巻き線を６倍圧整流しバイポーラによる定電圧回路で約３５Ｖを作ります。
　　－電源は＋電源と同じ６．３Ｖ巻き線を半波整流後バイポーラによる定電圧回路で約－５Ｖを作ります。

　　・電源投入直後のカソフォロ管カソード電圧は－１８０Ｖになります。（定常時は－４５Ｖ）ヒーター・カソード間耐圧は１００Ｖですから
      危険です。　そこで２Ａ３のＢ電源・カソフォロ管の±電源をリレーにより約２５秒遅延投入する回路を組み込むことにしました。

　　　全回路図　（クリックにて拡大）

＜組立て＞

「内部」　　　　（クリックで拡大）　　　　　　半導体回路は５つの基板に分散し空きスペースに　　　　　　配置しています。	「初段基板」　　　　　初段差動回路と±電源、ＮＦＢボリュームを１枚に集約　　　　　基板はＮＦＢボリューム（青）が支えています。
「電圧増幅段基板」　　　　　－７２Ｖ電源、電圧増幅段の定電流回路と電流調整ＶＲ、　　　　　電圧増幅管のバランスＶＲ、ドライバー段グリッド電圧　　　　　設定ＶＲを１枚に集約。	「出力段定電流基板と380V・-170V電源基板」　　　　　（取付け前の写真）　　　　　基板は放熱板から出ているピンとパワーＴＲの足で支え　　　　　放熱板を接着剤でシャーシに貼り付けます。
「遅延リレーユニット基板」　　　　　（取付け前の写真）　　　　　リレー上部の平面を接着剤でシャーシに貼り付けました。　　　　　内部写真中央の基板です。　（裏面上になります）	「その他基板」　　（配線前の写真）　　　　　出力段Ｉｐ調整ＶＲとバランス調整ＶＲの取付け状況。　　　　　基板の表に７mm角の半固定ＶＲを取付け、シャーシ穴　　　　　を通じて上面から調整します。

＜完成後のトラブル＞
　　・本機はまともに音が出るまでトラブル続きで苦労しました。　特に発振は原因が分からず特定まで２ヶ月要しました。

　　＜発振＞
　　・配線完了後電源を投入し音出しすると両チャンネル共発振している。
　　　オシロで各ラインの波形を観測するとそこらじゅうに波形が飛び交っており何処が元かさっぱり分からない。
　　　発振波形

　　　　　　　　　　そこら中に謎の波形が・・・？？
　　　ある時片ＣＨの球を全て取外して音出ししてみると発振しない。そこで外した球を順に戻してみると電圧増幅管で発振と分かった。
　　試しに電圧増幅管のグリッドにフェライトビーズを挿入したが収まらない。散々やって、これは電圧増幅段用電源回路の発振しか
　　　ないとの結論に至り回路図を睨めっこしていると定電圧電源回路のドレイン側・ソース側ケミコンが１本のブロックコン（100μＦ*2）
　　　になっていることが気になった。　そこでソース側を１００μＦの単独ケミコンに変更したところ見事に収まりました。苦労しました～～
　　　発振波形

　　　　　　　　　犯人はブロックコン！！
　　＜バランス不良＞
　・右ＣＨ電圧増幅段のＩｐバランスが取れません、初段差動回路の２つの２ＳＫ３０Ａドレイン電圧に差があります。
　　　２ＳＫ３０ＡはＩｄｓｓ≒３ｍＡのペアを選別して用いましたが、取外して確認すると１本が１．７ｍＡでした。Ｉｄｓｓ計測時のメモミスです。
　　　３ｍＡの物に変更し再組込みしバランスが取れました。　尚、２本の２ＳＫ３０Ａは貼り合せ熱結合しています。また一方のソースと
　　　ドレインを逆に用いることで基板配線を容易化しています。
　　　 2SK30Aペア

　　　　　　　　　　　　　　今度は大丈夫かな？

　　＜ノイズ＞
　　・２ＳＫ３０Ａ交換後に音を聞いてみると今度は右ＣＨからザーとノイズが出ている。入力ボリュームを絞り切るとノイズが出ない。まさか
　　　と思いボリュームＭＡＸで初段入力側２ＳＫ３０Ａのゲート電圧を計ると１．２Ｖある。　ゲート漏れ電流です。　バランス不良２ＳＫ３０Ａ
　　　交換時の熱ストレスで劣化したのでしょうか、ババ物を引いたのでしょうか・・　昔の２ＳＫ３０はゲート漏れが少ない物を選別しました
　　　が最新のＴＭタイプでは初めての経験です。　　入力側ボリュームは１００ＫΩなので僅かな漏れ電流でも高い電圧が発生し、電流が
　　　スライダーを経由するのでノイズが発生すると思われます。　一方ＮＦＢ側ボリュームは１ＫΩでかつスライダーを通らず接地するので
　　　２ＳＫ３０Ａを入力側とＮＦＢ側で入替えれば漏れ電流の影響は無視できる程度に減少出来ると考え、入替えてみた結果解決しました。
　　　　　　　　初段回路

　　上下の２ＳＫ３０Ａを入替え　　　　　　　　　　使えるものは使おう！

＜完成後の調整＞
　　・先ず２Ａ３のハムバランスＶＲを雑音最小点にセットします。　このＶＲは殆ど効きません、固定抵抗で十分でした。

　　・次に５６８７の電流設定用２０ＫΩＶＲで２管合計のＩｐを１１ｍＡに設定し、カソード側の１００Ωでバランスを取ります。更に出力管の
　　　Ｉｐバランスを取り、各管とも４８ｍＡに設定します。最後に２Ａ３のハムバランスＶＲ中点が約１５Ｖになる様カソフォロ管グリッド電圧
　　　調整用１０ＫΩＶＲを調整します。ところがこの回路定数では約２０Ｖまでしか調整できませんでした。直列の２０ＫΩを増やせば調整
　　　可能ですが、実用上問題は無く、交換作業が面倒なのでこれで良しとします。

　　・スピーカーとＣＤプレーヤーを接続し試聴します。　始めはＮＦＢボリュームを「０」とし無帰還に設定。　２Ａ３としては高水準だと思うが
　　　強い個性「鈍さ」が残っており物足らない。　ＮＦＢ量を増やしていくと多少締まってくるが満足出来るレベルではない。電圧増幅管を
     ５６８７⇒７０４４に変更すると少し良くなる。さらに７０４４⇒７１１９に変更し及第点レベルとなりました。この変更により増幅率が向上、
      ＮＦＢ量は最大約１０ｄＢとなりました。

　・ＮＦＢを掛けると高域が耳に付きます。ＮＦＢ量を最大（約１０ｄＢ）にしてオシロで１０ＫＨＺの矩形波を観測すると強いリンキングが発生
     しており、微分補正を行うことにします.。帰還抵抗１２ｋΩに４７ｐＦを２個パラに入れたところ少し不満は残りますがまあまの波形となり、
　　聴感もスッキリしました。
　　　　　　　　　　　　　　微分補正前　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　微分補正後
　　１０Khzﾘﾝｷﾝｸﾞ波形

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（上波形：Ｌチャンネル　　下波形：Ｒチャンネル）
　　・暫くＢＧＭで聴いているとまだ超高域が硬く感じます。そこで積分補正を行ってみます。ＯＰＴの二次巻線が８Ωのみなので抵抗は１０Ω
　　に固定し、聞きながらコンデンサの値を増減しました。結果、０．０４７μＦで硬さ感を解消できました。

　　・様々なジャンルを聞いていると何だか直熱三極管の柔らかさが足りない様に思えてきました。試しにと思いＢ巻き線を２８０Ｖから２４０Ｖ
     に変更したところぐっと円やかになり、これぞ「直火三極管の音」が得られました。この変更によりＢ電圧は３３２Ｖから２８７Ｖに低下し、
     最終的に２Ａ３の動作点は２６５Ｖ５２ｍＡとなりました。（回路図は２６０Ｖ巻き線に接続ですが、総合特性は２４０Ｖ巻き線接続時です）

＜試聴（視聴）＞
　　・私はＪＡＺＺ好きですからＪＡＺＺメインで聞きます。　本機に用いたＯＹ１５-６は明るめで抜けた音でした。　古くからのＯＹが持つ品格漂う
      いぶし銀の様な音とは少し異なります。ＳＱ３８ＦＤのＯＹも年代と共に近代化されたのでしょうか。

　　・２Ａ３の鈍さはほぼ払拭されスイッチＯＮ後３０分程経過すると滑らかさが増し直熱管本来の味が際立って来ます。手前味噌ですが、古い
      構成の３００Ｂシングルであれば凌駕するアンプだと思います。

　　・ではこのアンプの音が最高かと言うとそうでもありません。
　　個人の感想ですが、音は６ＣＡ７やＫＴ８８等の近代管プッシュプルの方が総合的に上だと思います。ＷＥ-３００Ｂより６Ｃ-Ａ１０や
      ８０４５Ｇです。　遥かに安価で非オーディオ球の５９９８Ａや６ＡＨ４でさえ上を行く音です。ですが近代管は見た目の楽しさに欠けます。

　　・古典球はグラマラスな容器とメカニカルな電極構造が美しくまるで工芸品です。正直、「タマはカッコが第一」です。本機は２Ａ３の中
      では電極の形が良い（私の好み）ＳＩＬＶＡＮＩＡ製の２枚プレートを最前面に４本ズラリと並べており、大きなＳＴ１６型バルブの中で薄っすら
      オレンジ色に光る４×２条のフィラメントと相まって見ても楽しめるアンプだと思います。音もハイレゾの現代ソースを全く問題なくこなす
      速度と柔らかさを兼ね備えておりレベルは十分高いと感じます。

・本機の出力管ドライブ能力はPtoPで約２２０Ｖ有り、３００Ｂクラスでも余裕で駆動可能です。　出力管を３００ＢやＫＴ８８に変更しＢ電圧を
      上げれば音も性能も更に向上しますが、若き日の夢は「カッコ良い真空管とトランスを用いたアンプ」ですので、これで完成とします。

＜総合特性＞　　　　　　　　　ＳＩＬＶＡＮＩＡ製２枚プレート２Ａ３使用、電源トランスＢ電源巻き線２４０Ｖタップ時の特性です。




残留雑音　Ｌ：０．４２ｍＶ　　Ｒ：０．３２ｍＶ　　　　　　　　　　ＤＦ　：　Ｌ/Ｒ共約１２＠ＮＦＢ約１０ｄＢ　　　　　　　＜使用計測機器＞　　　　　　　　　オシレータ：ＫＥＮＷＯＯＤ　ＡＧ－２０３　　　　　　　　　　電圧計　：ＫＥＮＷＯＯＤ　ＶＴ－１６５　　　　　　　　　　歪率計　：ＳＨＩＢＡＤＥＮ　ＣＲ－９Ｂ　　　　　　　　　　オシロスコープ：菊水　　ＤＳＳ５０４０

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