GM70 シングル 配線作業開始

2016-05-14 10.17.42

シャーシに各部品の取り付けが終りましたので、配線作業にはいってまいります。最初は AC 100V の電源まわりから配線していきます。

2016-05-15 13.10.48

  • AC 100V インレットから電源スイッチ(STBY, MAIN)を経て、電源トランスとスイッチング電源の配線
  • ヒータートランスから、866A のヒーター配線
  • スイッチング電源から GM70 のヒーター配線

が本日配線できたところになります。AC のラインはよじって配線しましょうなどの、推奨される配線ルールをやってる余裕が無いので、ストレートに配線しています。

GM70 シングル シャーシの加工がほぼ終り

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ゴールデンウィークつぶして出来たのがここまでです。底板にスイッチング電源などを貼り付けしました。カバーの無いスイッチング電源2つは GM70 のヒーター用、パンチメタルカバー付きスイッチング電源は、ファンと Arduino UNO のファンコントローラー用電電。Arduino UNO のファンコントローラ基板の4つです。これにて大物はなんとかなった感じです。これから配線していくフェーズになります。

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今日の作業はここらへんにて終了。

GM70 シングル シャーシ加工中

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本当に鳴るかちゃんと検証しないまま、シャーシ加工に突入して何日目でしょうか。フロントパネルとリヤパネルがつきました。寝惚けてたので、穴開けしたあとアルミ板の表裏間違えていることに気がつきましたが、気にせず進むことにしました。一般的なアンプでしたら、ここから配線開始となるわけですが、このアンプは底板にもパーツを付けていかないと全部入りません。

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底板に付けるスイッチング電源類の位置を検討中の図。真空管アンプ製作のACラインとDCや信号ラインをうまいこと分けましょうというルールは既に守れない状況です。シャーシ内に入ることが目標になっちゃってます。ガンバロ

GM70 シングル シャーシ加工開始

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タカチのケースが届きました。加工を始めます。物の配置が決まっているのは上面だけで、フロントとリアはあとからレイアウトを考えます。ハラワタに入るものが多いので現物あわせしていく予定のため。

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ドローソフトで各パーツを描いてそれをシャーシにペタペタ。

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ポンチ打ってぇ

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ボール盤で穴空けて

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ニブラーや、サークルカッターなどのいわゆる手動工具でトランスの角穴と真空管ソケットなどの丸穴開けてひとまず上板が出来たところです。2mm 厚のアルミ板との格闘で案の定握力を使いはたしてしまいました。

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ソケット類を乗せてみて様子見。UX4 ピンソケットがエライ手前に来てしまいましたが、今回はこのレイアウトでいきます。

GM70 シングル シャーシレイアウト案

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物も揃ってきたので、実際の組み立てにいきたいところです。大きな紙に購入を検討しているタカチのケースの天板の大きさをマジックで描いてみました。ターゲットのケースは SRDSL-20 というのと、WO-99-50-33 というケースです。そこに部品を置いてアレコレ検討しました。

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検討の結果 SRDSL-20 では面積不足のため WO-99-50-33(黒)に決めました。ものすごくデカイケースですが仕方ありません。作ったあとの「どーすんだこれ?」問題は今は考えたくありません。通販でポチったので後戻りしません。前に進んでまいります。

あとは、Draw ソフトに各パーツの採寸した結果を描いていって、シャーシ加工の準備にはいっていきたいと思います。

GM70 シングル 初段 6SL7 直流点火の整流回路作成

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なんとも、見た目がアレなラグ板が写っていますが、初段 6SL7 を直流点火するための整流回路です。ブリッジダイオード -> 0.36Ω -> 10000uF × 3 で作りました。
次段の 6SN7 は交流点火のままにしておきます。

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負荷装置で 600mA (6SL7 ヒーター電流2本分)流すように設定して電圧チェックした結果 6.3V 付近になりました。よしよし

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リップルは 132mV pp でした。これで初段がヒーターハム拾う可能性を取り除くことが出来ました。

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6SN7 2本交流点火 + 直流点火(電子負荷で 600mA設定)で通電したときの電源トランス 6.3V / 2A の巻線の電圧は 6.48V でした。6.3V よりかは高いですが、まぁ、問題ないです。どうしても気になるようになった場合はドロッパ入れることにします。

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ヒートシンクは 40℃を下回るあたりで落ち着きました。シャーシ内ではこれ以上の温度になりますので、ヒートシンクはこのままにしておきます。

GM70 シングル アンプ全体のゲインと負帰還の目安を調べた

GM70ロードライン

GM70 のロードライン更新版です。最終的な動作点はプレート電圧 950V より少し上でプレート電流 80mA のところになりました。右上りの赤い線はカソード抵抗 1.2k のラインです。右下りの青い線は出力トランスの 9.5k のライン。動作点のところに引いている縦線は gm を見るため、淡い緑っぽい線は、プレート内部抵抗 rp を調べるための線です。

GM70 のデータシートには、gm 6mS と μ 6.7 ありますが、グラフ読み取りしておおよその値を調べました。今回使う動作点あたりでは
gm: 4.5mS
μ: 8
rp: 1.8k
ぐらいの数字になりました。ということで、トータルゲインの試算

増幅率(倍) 増幅率(db)
6SL7 40.0 32.0
6SN7 26.0 28.3
GM70 6.7 16.6
OPT 0.03 -31.0
トータル 197.4 45.9

グラフから出力電力も目分量で求めた結果20W 程度 8 掛けとして 16W 程度が実質の最大出力となり、電圧換算は 11.3V でした。
ひとまず 150mV を入力の目安とした場合、必要な増幅率は 11.3V / 0.15V = 75.3倍(37.5db) です。

帰還抵抗 β Gain(倍) NFB(db)
100 0.500 2.0 40.0
2100 0.045 19.8 20.0
3900 0.025 33.3 15.5
9100 0.011 62.8 10.0
20000 0.005 99.6 5.9
47000 0.002 139.1 3.0

10db の帰還で 62.8倍の増幅率なので、帰還量 10 db は組込む予定。電圧の高いライン出力を持つ機器の対策はどうしましょうかね。アッテネータで減衰さすのが簡単なのですが… 検討ですね。

GM70 シングル 片 ch だけ音出ししてみた

とりあえず、バラックのままで音出ししてみました。その結果
・ハムがひどすぎる
・ブレッドボードに回路組んでるので、周辺ノイズを拾いまくる
と散々な状況です。

ブレッドボードの中にある金具はそういうもんなのでノイズは仕方ないにしてもハムがひどい。
切り分けのため、終段 GM70 のグリッドを 100k で落とし、アイドリング電流が流れているだけの状態にしてスピーカーからハムが出るか確認。この結果ハムは聞こえませんでした。前段に問題ありそうです。次に、6SL7/6SN7 を直流点火して変化あるか確認。この結果ハムはかなり減りました。ギターアンプでもわりかしハム出てるやつとかあったりしますがそんな感じの状態。

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直流点火は、ひとまず安定化電源で供給したので狭い机が限界です。ヒーターの直流点火回路はラグ板に組んでしまいたいと思います。

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確認ついでに GM70 のヒーター (20V/3A) 用のスイッチング電源の出力もオシロでちょこっと確認したところ、スイッチングノイズが乗っているので、ノイズフィルター入れといたほうがいいと判明しました。定格 50% 以下で使ってるけど結構ノイズ出てますね。

GM70 シングル 全体の整理もはじめてみる

□増幅回路
・入力
RCA ジャック -> 100k ボリウム
・増幅
6SL7 – 6SN7(パラ) – GM70
段間はコンデンサ結合とし、各段はカソードバイアスの回路とします。
・出力
ソフトン RW-40-9.5 (9.5k の巻線使用) を使用し
スピーカーターミナルには 8Ω を出力します。
・負帰還
帰還量を 2,3 段階変えられるようロータリースイッチを前面に配置します。(無帰還, -3db, -6db を目安とします)

□電源
電源スイッチは STBY スイッチと MAIN スイッチの 2 スイッチ構成とします
・STBY スイッチ: 水銀整流管ヒーター回路
– A 電源 2.5V(11A)
・MAIN スイッチ: 水銀整流管ヒーター以外の回路
– A 電源 (6.3V)
– B 電源 (800V)
– B 電源 (280V)
– スイッチング電源 TDK ラムダ HWS150-24

□ざっくりの出力計算(負荷9.5k BIAS=-100V Ep=1000V)
GM70-2
(傾きのゆるい方が 9.5k の線です)

グリッドを -20 から -180 までの 160Vp-p振ったときの面積から
1500V – 450V = 1050V
140mA – 30mA = 110mA
1050/(2*√2) * 0.11/(2*√2) = 371 * 0.039 = 14.5W

グリッドを 0 から -200 までの 200Vp-p振ったときの面積から
1600V – 300V = 1200V
150mA – 20mA – 130mA
1600/(2*√2) * 0.13/(2*√2) = 566 * 0.046 = 26W

ぐらいの出力と計算できるますが、前段のゲインと負帰還並びにカソード抵抗のバイアス100V分の電圧があるので、動作点はもっとゆるい方へ移動し実際の出力は減ります。

□今後の検討
・スピーカーのミュート回路を設けるか否か。スピーカーセレクター(アンプセレクター)のようなもので代用するか。
・6SL7 の直流点火必要性(とりあえず交流点火で組んでハムがひどい場合は直流にする。軽くハムが出る程度なら対処しません)
・ 水銀整流管は、ヒーター加熱による水銀蒸気が十分に発生していない状況で、B 電源投入すると水銀整流管を壊すことになります。電源スイッチは STBY ON -> MAIN ON -> MAIN OFF -> STBY OFF の順で操作する想定ですが、トグルスイッチだけでは誤操作を防止できません。なんらかの誤操作防止の仕組みは必要ですが、現状ノーアイデア。
・シャーシ内にクーリングファンを設けたいが、ファンの種類など未定
・シャーシはタカチ SRDSL シリーズもしくは WO シリーズをとりあえずの候補とします。

暫定版の回路図は↓です。動作保証はありません。
GM70回路図

GM70 シングル 前段まわりを整理する

前の記事でリップルフィルターの出力電圧の傾向がわかりましたので、6SL7 と 6SN7 の動作点をエイヤで決めてしまいます。

6SL7ロードライン

6SL7 は 0.5mA 程度で動くよう設定しました。電圧 240V と仮定して 0.5mA ですからプレートの負荷抵抗は 480k とでますが 470k の抵抗を使用します。バイアスは -1.5V くらいにしようと思いました。グラフからそのときの電流は 0.3mA でしたのでカソード抵抗は 5K と出ました。今回は 4.7k + 帰還を入れる 100Ω = 4.8k としています。

6SN7ロードライン

6SN7 は 12mA 程度で動くよう設定しました。電圧 358V と仮定して プレートの負荷抵抗は 30k です。 バイアスは -6.6V くらいにしようと思いました。グラフからそのときの電流は 5.7mA でしたのでカソード抵抗は 1.2K と出ました。6SN7 はパラで使うので、実際の抵抗値は 1/2 になります。

ということで、ブレッドボードに回路組みまして動作確認開始です。

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6SL7 のカソード抵抗の電圧は 1.45V、 6SN7 のカソード抵抗の電圧は 7.23V でした。6SN7 は思いのほかズレていますが OK とします。
なんで OK としたかは 6SL7 を測ったときの AC 入力は 99.8V だったのですが、6SN7 を測ったときは 103V になっていたので、トランスの2次側 280V の巻線出力が 103V – 99.8 = 3.2V * 2.8 = 8.96V 上昇したので、動作点が少し動いたと判断しています。

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6SL7 の増幅回路は 1Vpp 入れて 40Vpp 出ました。40倍 32db です。

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6SN7 の増幅回路は 10Vpp 入れて 162Vpp 出ました。 16倍 24db です。

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6SN7 – 6SN7 の全体のゲインを確認しました。 280mVpp 入力で 170Vpp でした。170 / 0.28 = 607 55.7db の結果です。