211アンプ

２１１シングルアンプ

70才の年齢を迎えて真空管アンプ作りもいよいよ終わりが近づいて来ました。 ”これが人生最期の真空管アンプだ！”と言える真空管を捜した結果、UV211が最も相応しいと判断しました。大きさと言い、形と言い、直線性などの性能と言い、文句の付け様がありません。ただ、1,000Vに近いプレート電圧を掛けないと良い結果が得られないと言われており、感電すると一発で死ぬ恐れがあるためこれまで二の足を踏んでいました。平均寿命まであと10年となった今、感電死覚悟（大げさ！）で作って見る事にしました。電源トランスと平滑用チョークコイル以外の大物パーツを新規に購入しましたが、貧乏人の悲しさでタンゴやタムラの出力トランス又は電源トランス1個の値段より少ない予算（5万円以内）で完成しました。因みに、UV211との組み合わせが最高と言われる有名なタンゴの出力トランス（X-10S）はネットオークションで1個6～8万円で取引されています。貧乏人は指を咥えて見ているしかありませんが、出てくる音の差はどの程度あるのでしょうね。中国Chorale製の211シングルステレオアンプが7～8万円でネットオークションに出品されていますが、やはり自分で設計、部品集め、製作まで行ったアンプの方が愛着があります。
ところで、アンプが完成して出て来た音は正に「真空管の音」でした。トリタン球特有の音で中高音が輝いています。JBLのホーンスピーカーからのトランペットはまるで本物の様です。音量を上ても音が破綻しないのは大型真空管と50W級コアボリュームの出力トランスが寄与しているものと思います。実は、完成直後に小さい音量で聴いた時には、「何じゃこりゃ普通のアンプと変わんないよ」と半分がっかりしましたが、音量を上げるに従って本領を発揮するアンプだと確信しました。多分（本当か？）、新規に真空管アンプを作るのはこれが最後になるでしょう。

211

中国製のUV211です。メーカーは不明ですが長さが20cmもありとても大きく重いです。ネットオークションでゲットしました。古いUSA製だと1本で5万円くらいします。USA製の方が良い音を出すとは思いますが、小生の駄耳ではどの程度違いがあるか分からないので安い中国製で我慢します。セラミック製のソケットも特殊で同じくネットオークションでゲットしました。

マウスを画像に重ねると画像が拡大されます。（以下同様）

5AR4他中国製整流管5AR4（新規購入品）とRCA製12AU7A（クリアトップ管として有名）、Philips ECG製 5687です。直熱真空管211はヒーターが十分温まってからプレート電圧を加えるのが常道なので傍熱管5AR4で遅延整流回路を形成しています。電源オンと共にダイオード整流により460Vが生じ、その後5AR4が温まると徐々に910Vに上昇します。なお、5AR4は現在最も効率の高い整流管と言われています。

OPT UV211の最適負荷抵抗は10kΩと言われていますが今回はプレート電圧が850V程度と低く電流も少し大きめに流す予定なので5kΩとします。タンゴとかタムラ等の由緒正しいシングル用出力トランスは 50W規格だと1個で7～8万円もします。貧乏人の小生はとても手が出せないので、菅野電機（SEL）製の安い出力トランスで我慢する事にしました。50W規格で1次インピーダンスは5kΩ、2次インピーダンスは32、16、12、10、8、6、4Ωです。性能は余り期待出来ませんが何しろ2個で3万円以内と言うのが魅力的です。

211のヒーターは10V/3.25Aでこれの2巻線を備えた電源トランスは出力トランスと同じくらい高価です。そこでヒータートランスを購入する事にしました。6～12V/5Aの2巻線を備えた物が5,000円ちょっとで購入出来ました。これで今まで811Aや300Bシングルアンプに使っていた電源トランスがそのまま使えます。5Aの容量があるので1次を110V端子、2次を10V端子にしたところ丁度良い具合になりました。

トランス結合の音は811Aや300Bで充分堪能したので当初は6CW5の3結カソードチョークドライブで試作しました。カソードチョークに使えそうなチョークコイルをいろいろ捜した結果、SEL製の C3035という安価なチョークコイルが見つかりました。インダクタンスは30H、電流容量は35mAであまり大きくなくコストパフォーマンスは最高です。何と2個で3,000円程度です。菅野電機さん、いつもお世話になり有難う御座います。ところがアンプが完成して出て来た音がトランス結合と似ていて少し粗削りな音だったので最終的に普通のCR結合に変えました。そのためこのチョークコイルは初段とドライブ段のB電源のリップル低減のための平滑回路に活用する事になりました。

木製シャーシ安く作るための小生の得意技です。40cmx30cmx厚さ2mmと30cmx20cmx厚さ2mmのアルミ板を買ってきて一部切り取って50cmx30cmのアルミシャーシを手作りしました。その後幅60mm、厚さ10mmの木板を切断して接着剤で固定しました。木枠を含めると52cmx32cmになり、このサイズがステレオラックに収容可能な限界の大きさなのと1,000Vに近い高圧を掛けるのでシャーシ内は広々とした方が良いと考えました。なお、この時点では木枠は塗装されていませんが最終的にニスで塗装したので多少の艶は出たと思います。

回路図はネットでいろいろ調べてから決めました。トランス結合は811Aや300Bで充分堪能したので当初はカソードフォロアドライブにしましたがトランス結合の音と余り変わらない事が判明したので単なるCR結合に変えました。初段の12AU7Aは直線性に優れたSRPP、ドライブ段の5687は211を強力にドライブするためパラレル接続とし、2本の真空管は直結して音質に影響を与える段間コンデンサを１つ減らしました。直結にすると真空管の特性変化や抵抗の誤差等に伴いプレート電流の安定性に問題が生じるのでドライブ段のカソードにLM317による10mA 定電流回路を挿入しました。元来211は1,000Vで55mAくらい流すのが普通ですが、今回は830V で60mA流し負荷抵抗5kΩで使う事にしました。なお、チャンネル間クロストーク改善のため終段にもデカップリング回路を設けました。211は直熱3極管ですが送信管のため内部抵抗が大きくダンピングファクターが小さいので、5dB程度のオーバーオール負帰還が掛けられる様にNFBスイッチを設置しました。小生の駄耳ではNFB無しの方が好みの音です。残留ハムはNFBオフでも1mVでありヒーター電圧10Vのアンプでは優秀な値です。

いきなり完成したアンプをアップします。厚さ2mmのアルミ板の穴あけは相当手こずりました。電動ドリルだけの粗末な工具しかないためヤスリやリーマーの出番が多く手に豆が出来ました。そんな訳でアンプ完成まで1ヶ月近く掛かり途中で写真など撮る気になりませんでした。見ての通り全く対称性がありません。パーツの位置も方向も一貫性がありません。実は電源トランスからの電磁誘導ハムが出力トランスに入るため、最終的にこのような不自然な配置になりました。出力トランスを出来るだけ電源トランスから離し、誘導ハムが最小になる様にしました。出力トランスを45度傾けると誘導ハムは極小になりますがさすがにそれは止めました。シャーシの木枠はケヤキ色のオイルステインを塗った後、透明ニスと1000番のサンドペーパーで3回ほど磨いたらそこそこ艶が出る様になりました。

アンプの背面です。20kgくらいあるでしょうか、とても重いです。持ち運ぶ時はぎっくり腰に気を付けないといけません。真空管上部の空間が狭く冷却に問題があるのでステレオラックの背部から扇風機で風を送っています。AC100Vの小型扇風機の電源はアンプ背部のアウトレットからアンプの電源スイッチに連動させています。また、本機は名実共にメインアンプになるので他のアンプやチューナーなどの電源に分配するためのACアウトレット端子4個を設備しています。

シャーシ内部には1,000V近い高圧が掛かっているので安全対策として2枚のMDFボードによる底板を設置しました。底板は100円ショップで買った厚さ3mmのA4サイズのクリップボードの金属部分を取り外した後に放熱対策として30mm径の穴を開けたものです。底板の固定は接着した木片にM4サイズの埋め込みナットをねじ込みました。

恒例のはらわた写真です。例によって配線は余り奇麗ではありません。最大電圧は約900Vですが特別な高圧電線は使わずなるべく電線が空中に浮くように配線しただけです。なので調整時はゴム手袋が離せません。

ラック内本アンプはステレオラックの最下段に設置しますが高さが十分でないので通常は扇風機で背後から送風しています。ヒーターが煌々と点灯している様は眺めていて楽しいですが夏場は暑いです。

211をEp=830V、Ip=65mA、Eg=-41V、負荷抵抗5kΩで動作させた時の最大出力を計算して見ました。プレート特性をインターネットから借用して負荷抵抗5kΩのロードラインを引きました。グリッド電圧が負領域のA1級動作では計算上の最大出力は9.0Wとなりました。また、グリッド電流が流れる正領域まで振るA2動作では最大出力は14.5Wとなり下記の入出力特性の測定結果とかなり一致しています。負荷抵抗を大きくすればロードラインが寝てくるので使えるプレート電圧が広くなり最大出力は増えますが小出力のA1級動作ではむしろ出力は低下します。普段小さな音量で音楽を楽しむ小生の場合は5kΩの負荷抵抗で全く問題はありません。

周波数1kHzにおけるLチャンネルの入出力特性です。NFBオフでの電圧ゲインは約40倍で、出力8W くらいまでまあまあリニアですが9Wを超える辺りから波形がつぶれて来ます。歪を無視すれば最大出力は13Wまで出ます。アンプゲインを概略計算すると、初段の12AU7Aで12倍、5687のパラレルアンプで12倍、211で7倍、出力トランスで1/25倍、トータルで約40倍となります。8畳の狭いオーディオルームでは2～3W程度のパワーで充分なので普段はA1級動作での使用となります。5dBのオーバーオール負帰還を掛けると電圧ゲインは約23倍になりますが最大出力は同じです。ダンピングファクターは無帰還で1.2、負帰還を掛けても2.5しかなくとても小さいです。211の内部抵抗が大きいので仕方ありません。負帰還量をもっと増やせばダンピングファクターは大きくなると思いますが、小生は大量負帰還の音は余り好きではないのでこのままとします。

NFB-OFF応答波形小生は周波数特性の測定が面倒臭いので矩形波応答がメインの測定項目です。応答波形を見れば大体どの様な周波数特性であるかが推定出来ます。さすがに無帰還の100Hzではシングルアンプの悲しさでサグが発生していますがある程度音量を上げれば低音不足の感じはありません。無帰還の1kHzはまあまあ普通の波形です。粗悪な出力トランスだと1kHzではっきりわかるリンギングが現れますがこのアンプは問題ありません。無帰還の10kHzでは波形の立ち上がりがやや鈍くリンギングも見られます。安価な出力トランスなのでこの程度のリンギングは致し方ないと思います。念のため 2次側の配線を替えて疑似的な負荷抵抗を今の5kΩから6.7kΩ、10kΩに変更して最大出力とリンギングがどう変わるかテストしましたが、最大出力が幾らか増大する代わりに波形の立ち上がりが悪くなると共にリンギングも大きくなったので5kΩが最善と判断しました。

NFB-ON応答波形念のために5dBの負帰還を掛けた状態で100Hz、1kHz、10kHzの応答波形を観測しました。100Hzと 1kHzのサグが若干小さくなり、10kHzのリンギングが少し大きくなりました。このことから負帰還を掛けると周波数特性が低域まで伸びると同時に高域での凹凸が少し大きくなったのではないかと推測されます。負帰還の有無による音質の変化ですが小生は負帰還無しの音が好みです。音が前に出てくる感じが好きです。負帰還を掛けると音が柔らかくなりますが何か物足りない感じがします。これは個人の好みの問題だとは思いますが・・・。

真空管オーディオへ戻る