Model 8 ステレオパワーアンプ技術解説

●Model8シャーシ内部写真

この写真は解説の為、蓋を開けています。内部には高電圧が掛かっている部分がありますので絶対に開けないで下さい。

Model8-300Bの解説をおこないます。Model8-205Dは出力管が異なるのみで構成は同じです。

１．全体構成

Model8は下記の部分から構成されます。

３段直結固定バイアス回路
プレート電流自動調整機能
DC/DCコンバータによる直流点火回路
リップルフィルタによる高圧電源等の電源回路
Rコア出力トランス
Rコア電源トランス

AC100V電源配線とトランス、入出力端子・スイッチを除く全ての部品は１枚のプリント基板に実装されます。

２．3段直結固定バイアス回路

300Bは音の良い出力管ですが、下記の使いにくさもあります。

低感度で大きな駆動電圧が必要
最大出力付近でグリッド電流が流れ、動作が乱れる
バイアスが深く、自己バイアス方式ではカソード抵抗での電圧損失と発熱が大きい

これらに対応しModel8では

3段増幅とし十分な利得と大きな駆動電圧を得る
直結回路としてグリッド電流を吸収する
固定バイアス方式としカソード抵抗を排除する

を実現した3段直結固定バイアス回路を採用いたしました。

300Bを出力段とし、通常の方法で真空管式3段直結アンプを構成すると、図１のように各段のプレート電圧が積み重なり高い電源電圧が必要となります。

図１

また３００Bのカソード電圧も高くなり、３００Bのカソード抵抗からは大きな発熱が生じます。

Model8では電源電圧の上昇と３００Bのカソード抵抗からの発熱を抑える為に、PchのMOSFETとマイナス電源を導入しました。

図２

2段目をPch-MOSFETとします。Pch-MOSFETはマイナス電源で動作する真空管として働きます。
真空管のプレートに相当するドレインがマイナス電源側となり直結しても電源電圧がプラス側に積み上がりません。
さらにドレイン電圧がマイナス側になるので、VRを調整してドレイン電圧を-70V付近に設定すれば、そのまま300Bのグリッドバイアス電圧として利用でき３００Bをカソード抵抗の無い固定バイアス動作にできます。
これにより３００Bのカソード抵抗を排除でき発熱も無くなります。

３．プレート電流自動調整機能

残念ながら図２のPch-MOSFETを用いた3段直結回路はそのままでは実用になりません。
理由は初段真空管のプレート電圧変動やプラス電源、マイナス電源の変動により300Bのバイアス電圧が動いてしまうからです。さらに３００Bにカソード抵抗が無い為に、少しのバイアス電圧変動で300Bのプレート電流が大きく動いてしまいます。長期間安定動作をさせるには定期的なVRの調整を必要とします。

そこで、図２のVRを人手ではなく、自動的に調整するようにしたのが下図の回路です。

図３

出力トランスの電源側と+330Vの間にある91Ωはプレート電流検出用の抵抗器です。
この回路は、91Ωの両端に生じる電圧と７Vの定電圧ダイオードの両端電圧をPNP Trで比較し、
９１Ωの両端電圧が７Vとなるように自動調整します。
９１Ωの両端電圧が７Vの時のプレート電流は７V /９１＝約75mAです。

PNP Trは
91Ω両端の電圧が７V（プレート電流が75mA）より小さいとONになります。
つまり、図2のVRの値が小さくなったのと同じで、Pch-MOSFETのドレイン電流が増え、
300Bのバイアスは浅くなり、プレート電流が増えます。

逆に91Ω両端の電圧が７V（プレート電流が75mA）より大きいとOFFになります。
図2のVRの値が大きくなったのと同じで、Pch-MOSFETのドレイン電流が減り、
300Bのバイアスは深くなり、プレート電流が減ります。

こうして、真空管や半導体特性の温度変化や消耗、電源電圧の変動が生じても300Bのプレート電流は
75mA一定に保たれます。

さらに、固定バイアス形式であるにも関わらず無調整にて３００Bを交換できます。

４．DC/DCコンバータによる直流点火回路

低雑音を実現する為にフィラメントを直流点火します。
従来は３端子レギュレータ等のアナログ安定化電源が用いられ、安定化電源で大きな発熱が生じていました。
Model8では最新のDC/DCコンバータICを採用し低雑音ながら省スペース、低発熱の点火用電源を実現しました。
DC/DCコンバータはスイッチング動作を用いた電力の変換器です。
Model8で用いたST1S10は900KHzという高周波スイッチング動作により93%の高効率を得ています。