3C30 シングルアンプ完成

3C30 シングルアンプの作成1という記事で着手しましょうという旨を書いたのですが、それから丸2カ月経過してしまいました。現在の進捗ですが音出し完了しております。以下製作途中の写真などとともにコメントをいれておきたいと思います。

まず、前回の記事で LTSPice を用いた簡易的な直流回路の設計を行いました。あれから何回かやり直した結果、最終組み上げたアンプの回路図は以下の通りです。クリックすると大きく表示されます。

3C30 ロードラインは B電圧 360V 程度、14kΩ 負荷、グリッド電圧16Vあたりでプレート電流 40mA としました。前の記事とは微妙にずれましたがほぼ誤差の範囲なので最大出力 4W 程度という見積に変更はありません。また、6SN7 / 6V6 バイアス電圧見直しの結果6SN7/6V6のB電圧は変更しました。

回路自体はコンデンサカットで段間つないでいるため特筆するところはありません。B 電圧も手元にあった JJ GZ34S を使用した一般的な整流回路となっています。ただ、B電圧調整のため、チョークインプット状態で組み上げ、整流管につなぐキャパシタの容量を徐々に増やして希望の電圧を得るという手法で調整をおこなっています。コンデンサインプットよりかは残留リプルが出やすくなりますので、後ろのリップルフィルタの電解コンデンサは盛っています。

3C30 は直熱ハイミュー三極管ですので直流点火いたします。ヒーターが 5.6V / 2.5A と電流が大きいためブリッジ整流後のキャパシタを増やしても残留リプル除去は厳しい状況。先人のアイデアをお借りし秋月電子から販売されている 「TPS7A4700使用 超ローノイズ・プログラマブル可変電源キット」を用い、これに電流ブーストトランジスタを取り付けることで 5.6V の出力電圧設定とリップルフィルターとしました。電流ブーストのトランジスタは発熱するためシャーシに取り付けて放熱することが必要です。とはいっても、基板のディップスイッチで電圧設定ができるため非常に便利であります。

電源トランス、出力トランスなど部材がそろったので、レイアウト案を検討。何パターンかやってみて気に入った案を決めます。

レイアウトが決まったら、穴あけとスプレーを吹きます。

ヒーター回りを配線し、あとは回路部分を組んでいきます。

一通りの配線を行い、通電してみるところまで。テストを行い問題なさそうなのでシャーシを起こします。

ということで完成。

無帰還の特性です。シミュレーションでは 40dB 程度と踏んでいましたが 右 44dB 左 42dB となりました。このままでもいいですが負帰還かけた状態にします。

負帰還をかけて 34dB のゲインといたしました。

入出力特性は -20dBV(100mV) で 4W ですね。グラフ的には 5W 出ますが横這いになっているのでここら辺が限界ぽいです。もっと直流流せる出力トランスを買えばさらに出力アップは狙えますが財布も情熱も足りないのでここら辺でいいとします。当初決めた動作点で試算した 4W 程度の結果が出ていたので正解です。

まだ短い時間ですが使用してみた感想、音源による得手不得手はないアンプに仕上がったと思います。帰還効いてる加減もあり、パンチあるボーカルとか響く弦とかは言いませんが、十分良く鳴ってくれるいいアンプになりました。

B電源のドロップに使用している抵抗の発熱が大きいのかして、ちょっとニオイがします。これは経過観察して今後の対応を決めたいと思います。

3C30 シングルアンプ作成1

関西ハムシンポジウム2020にキットの他 SONY スカイセンサーのラジオを出展していました。当日は残念ながら売れなかったのですが、後日隣のブースに出展されていた方から連絡があり、やり取りの結果スカイセンサーのラジオとこの真空管が物々交換され我が家へやってきた次第。

やってきたタマはハイトロン3C30というやつで送信管です。ヒーター 5.6V/2.5A な直熱三極管でプラスバイアスで動作させます。

LTSpice のモデルを作成して、超えてはいけないプレート損失を赤線で、10k と 14k の負荷線を 350V/40mA の動作点でプロットしてみました。Ep-Ip のグリッド電圧は -5, 0, 5 のように 5V 間隔でプロットしていますので、プレート電圧 350V/ 40mA のときのグリッドは +15~+20V のあいだ(18Vあたり)になる感じです。

3C30 のドライブには 6V6GT のカソードフォロワでいきます。春日無線変圧器 4B-20MA を使用します。これの抵抗分は965Ωらしいので、20mA いっぱいですが 3C30 のグリッドバイアスがとれます。ここは現物あわせで調整する予定のところです。

前段は 6SN7 2段増幅です。ここは特に特筆するものはないですかね。今時点のざっくり回路は以下のようになります。

1段目の 6SN7 グリッドバイアス 3.5V / 3.3mA 。
2段目 6SN7 グリッドバイアス 6V/2.3mA
3段目 6V6GT 18.5mA でカソードチョーク17~18V。
3C30 のグリッドバイアスは 6V6 のカソード電圧でプレート電圧 350V あたりで動作

となれば、6V6 のカソードチョークがパンクしなければ調整個所少なく組めそうな雰囲気であります。回路図帰還抵抗100k は帰還しないときの確認でわざとおおきくしてあります。実際にはもっと小さいです。

動作点から±15V 振ったとして 740V-60V=680V 電流60mA-12mA=48mA ワット=680*0.048/8=4W が仮決めした動作点の最大出力の目安になります。十分かなと思います。

タマは揃っていますがトランス類がまだです。トランスが届けばバラックで組んでみたいと思います。

46 シングルアンプ製作2

前回投稿から間が開きましたがアンプは完成しています(;´・ω・)

富士シャーシに取り付けするべく配置検討中。まぁこんなもんでいいでしょうということで、加工開始

ボール盤とニブラーで穴あけします。スプレーを吹くのでペーパーをかけました。写真はペーパーがけしたところのものですが、もっとがっつりやった方が良かったと後から反省。

門扉用つや消しスプレーを吹いて、だいぶ乾いたところ

下手っぴなので、ハラワタはあまりお見せしたくありませんが、こんな感じで配線をしました。

ひとまず完成いたしました。

f特は 20Hz ~ 30kHz です。以前作った 71A シングルより出力に余裕があるのでいい感じに仕上がりました。

46 シングルアンプ製作1

以前の記事で、46シングルアンプの初段・終段・電源まわりをこんな感じで作ろうというところまでやりました。今回は MDF 板にバラック組みして動作点とか確認してみようと思います。

電源周りです。トランスの 280V 巻き線を整流管で両波整流したあとリップルを取り除いて、46 の動作点例 プレート電圧 250V グリッド -33V プレート電流 22mA × 2本が確保できたらいいです。が、トランスから作る電源は、トランスから取り出す電流が増えると電圧が下がる。整流管も流れる電流が増えると電圧降下の電圧値が変わるため、ここは作ってみて調整するという感じです。

チョークインプットのリップルフィルタだとトランスの巻き線に近い電圧が出るというのをどこかのサイトで見た記憶があったので、チョークインプットの回路を組んでみました。

イメージというか、実験したのは上記回路です。150Ωと 100μのフィルタ三段です。余分に 100μ つけていますが、パーツボックスにあったので付けちゃいました。フィルタは計算サイト100Hzで-19dB(0.11倍)程度取り除け、それが3つなので0.11*0.11*0.11=0.0013 でおよそ100分の1になります。手前にチョーク+100μ入っているのでリップルは十分取れる感じです。

この回路に電流流したときのDC出力は 228Vと低い状態でした。思いの外チョークがリップルを全力で取るために電圧降下があったぽいです。この対策は後で行ないます。

次に、前段・終段のカソード抵抗やカップリングコンデンサなどを載せたラグ板を作りました。今回真空管ソケットに部品付けない方向でというやつです。

出来るだけパーツボックスにある部品を使用している関係で、段間コンデンサ1μとか大きいものを使っています。実際には 0.1μで十分です。ここから配線して初段の 6SL7(6SL7WGT)が動くか確認。

6SL7 の回路は消費電流がほとんど無いので、トランスからの電源だと無負荷400V近く出るため電源装置を代わりにつけて確認しています。バイアスの電圧など確認してOKでした。

入力に 1Vpp 入れて 90V弱出ているので十分増幅されていました。

46の終段も配線してひとまず音出しは OK。

ここで最初に言ってた 228V の電源電圧を上げる調整をします。整流管から出たリップルをチョークコイルがあらかた取り除きますが、その分みかけの抵抗は大きくなって電圧下ります。チョークコイルに入るリップルを減らすとチョークコイルが楽になり電圧上ります。整流管とチョークの間に小容量のコンデンサを入れてどうなるか確認。手持ちの 0.47μと1μでやってみたところ 0.47uF を入れて 234V 。 1uF 入れて 270V になりました。 270V の時の 46 のプレート電圧 266V、カソード抵抗 31.8V (20mA) だったので、データーシートの推奨動作点に近くなったので、これでいいやと電源まわりも確定としました。

回路はこんな感じになりました。整流回路のリップルフィルタが多いのは当初考えてたチョークインプットの名残りですがラグ板に組んでしまったのでそのまま使用します。あとは苦手なシャーシ加工を残すのみです。。。

次の真空管アンプは 46 シングルになりました

何年か忘れましたが、関西ハムフェア北神電子サービスさんのご主人さんから買いました。(おいくら千円で買ったかも忘れました)そのまま、真空管箱に放り込んだままでしたが、最近作っていないので、またぼちぼち作り始めようかと引っ張り出してきたところ。

46 は 4極管なので、スクリーングリッドをグリッドにつなぐと B級プッシュプルで使えるようになり、スクリーングリッドをB電源側につなぐと、いわゆる3結動作になります。今回2本しか所有していないので 3結接続A級シングルアンプ構成になります。

真空管(Electron tube) 規格表データベースさんに掲載されている 46 のデータシートでは、

  • プレート電圧 250V max
  • グリッド電圧 -33V
  • プレート電流 22mA
  • 増幅度 5.6

が動作例で示されています。ということなので終段の 46 は基本このままいこうかなと思っています。一応7k負荷のラインは引いてみました。

360V – 110V = 250V
0.057A – 0.007A = 0.05A
0.05A / 8 = 0.00625
250×0.00625= 1.56W 程度。実際には1ワッターいうくらいになりますかね。LTSpice で直流回路のあたりをつけたいので、モデルファイルの準備します。Ayumi’s Lab. さんの Spice モデルを利用させてもらっています。

LTSpice で 46 のモデルを取り込みまして、EP-IP 特性を書かせると pdf のグラフと合いませんでした。B級の特性で作成されているようでした。

Ayumi さんの手順(統計ソフト R を使ったモデル作成)に従って、3結特性をプロットさせ、それをモデルファイルとして出力させて再度 LTSpice で特性図を描かせてみました。

LTSpice でもそれっぽく出ましたので、ひとまず OK ということに。

終段は、バイアス電圧とプレート電流の関係からカソード抵抗 1.5k は出ますのでこのままで。

前段は 6SL7 増幅 + 6SL7 カソードフォロワでいいかなと思い1回目の回路を引いてみます。

抵抗値は、適当です。初段バイアス 1.6V前後。次段バイアス 2V 程度(カソード電圧は 140-150Vあたり)になりました。実際に配線するときは、カソードフォロワ側のヒーターはバイアス必要となります。シミュレーションの結果増幅度は 34dB(50倍)位。携帯機器からの小出力な機器では 46 のバイアス -33V 中心にフルスイングさせるには微妙な感じですがライン出力ありの CD プレーヤーなどは十分かなというところ。46 も増幅度あるので、ここはこんなもんでいいかな?ひとまず仮確定です。

次は電源ですが、買った電源トランスの2次巻き線の最小電圧が 280V からです。これを整流して得られる電圧がいくらくらいなるか LTSpice で見てみます。

手持ちの整流管は傍熱管 GZ34、直熱管 5R4GY(B) で、LTSpice では、10mA から 100mA まで 10mA ステップで負荷を変動させたときの出力電圧グラフを見て検討します。

GZ34 は高率が良くドロップ電圧も引くく50mA としたときの電圧は約340V になりました。

5R4 モデルで計算したとき 50mA 負荷でおよそ 310V の電圧となりました。前段、終段とも 300V も要らないので、ドロッパ抵抗の発熱を控えめに出来る直熱整流管を使用する方向にしたいと思います。

次の記事以降でばらばらに検討した回路をくっつけたいと思います。





電池2本版 ダイヤモンドバッファアンプ(頒布決定)

MUSES8832 + ダイヤモンドバッファアンプですが、前回の生地では基板製造をお願いするところまで進捗しました。基板が届いて一回目のテストでは、基板にミスがあってボリュームを右に回すと音量が下がるというミスがありました。再度基板製造を依頼し必要な機能確認を実施中です。

出力カップリングコンデンサ 470μF 使用時の周波数特性です。アンプのゲインは 6dB(2倍) で 20Hz – 300kHz です。

歪率は -3dBV 1VPeakあたりまで。

頒布開始できるよう組み立て説明書・穴あけテンプレートなど資料の準備や、電池持ち時間の目安を測定したりしています。6月中旬以降頒布開始できたらいいなと思っています。初回は9セットです。

電池2本版 ダイヤモンドバッファアンプ(基板検討)

時々リスニングで使う OPAMP + ダイヤモンドバッファなヘッドホンアンプです。マルツのダイヤモンドバッファアンプキットの基板を流用して使っていますが、なんとも見た目がアレなので基板起こしてしまおうということに。
電池2本でもそこそこ鳴るようにするために、オペアンプはフルスイングタイプを使用します。またダイヤモンドバッファ部分にはブートストラップのコンデンサを追加しています。

KiCAD でレイアウトをいじっていたらアルトイズサイズに収まったので、基板製造をお願いしました。
基板きたらテストしてみたいと思います。また入門用にはいいかと思うので頒布も考えます。

Si5351 クロックモジュールのコントローラ作成


日本橋に立ち寄った際 Si5351 クロックモジュールを見つけました。i2c で設定してやれば任意の周波数のクロックが出せるモジュールです。
使うたびに配線してプログラムするのも面倒な感じでしたので、ジャンクボックスにあったタッチ液晶と Arduino UNO を使ってコントローラーを作成してみました。

使用したモジュール
Arduino UNO
https://www.adafruit.com/product/1651 2.8″ TFT Touch Shield for Arduino with Resistive Touch Screen
https://www.adafruit.com/product/2045 Adafruit Si5351A Clock Generator Breakout Board – 8KHz to 160MHz
https://www.switch-science.com/catalog/991/ Arduino用バニラシールド基板ver.2(青)
スケッチコンパイルに必要なライブラリ
https://github.com/etherkit/Si5351Arduino Si5351 Library for Arduino
https://github.com/adafruit/Adafruit_ILI9341 Adafruit ILI9341 Arduino Library
https://github.com/adafruit/Adafruit_STMPE610 Arduino library for STMPE610/811 resistive touch screen controllers
https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library Adafruit GFX Library
arduino ide の library フォルダに入れて、arduino ide を起動すれば利用可能となります。

配線自体は、クロックモジュールに i2c の SDA,SCK,電源をつけるだけなので速攻でおわり。組み立ては最初の写真にあるように基板を重ねるだけという簡単なものです。

操作は、周波数を入れて C0 C1 C2 のボタンを押すと CLK0 CLK1 CLK2 に周波数が設定されて出力されます。上の周波数表示のところを押すと出力の Enable / Disable が切り替わりるというシンプルな形になりました。
周波数変更や出力の Enable/Disable を変えると状態をEEPROMに保存するので、次回起動時は以前の状態が復元されます。

https://github.com/ngc6589/Si5351ClockContoller に Arduino のソースをあげておきました。

中華製お安い周波数カウンターモジュールを買った

お安い周波数カウンターです。
PIC マイコンで測るらしいのですが、ある周波数以上は MB506 プリスケーラ(懐かしい名前ですな)で64分周して最高 2.4GHz まで測れるらしいです。
まぁ、2000円もしないカウンタに期待してもいけないのですが、一応簡単な動作確認をするべく DC ジャックを探してきてはんだ付け。基板に 7805 の三端子レギュレータが入っているので9Vの AC アダプタで動かしました。


GPS 10MHz 基準信号装置など持っていません。アンテナアナライザの発信周波数で簡易調整。ひとまず 10MHz を合わせて 180MHz を出したところちゃんと表示しました。


adafruit の Si5351A クロックモジュールで、10MHz / 150MHz を出してみた時の測定値は写真のとおり。ズレはありますが、まぁ、誤差の範囲ですかね。問題ないかと思います。

ハンディトランシーバーでもあれば 433MHz帯カウントするか試せそうですが、残念ながらもっていないので動作確認はここまでです。Aliexpress でたくさん類似品(どれがオリジナルかわからない)がありますが動くと思います。