７１Ａ Ａ級ＰＰフローティングＯＰＴアンプ

これまでに６ＡＮ５ＷＡ、６Ｃ１９Ｐと２作ほどＡ級動作カソード平衡出力アンプをご紹介しました。このアンプ形式の特徴なのかはどうかは判りませんが、音質的にかなり良い評価ができるのではないかと個人的には感じています。しかし、あまりにも効率が悪いことと、ドライブの難しさという点で大変製作し難いアンプですので、一般的に評価される事は無いだろうと思います。やはりカソードから出力を取り出すということは並大抵のことではありません。

では、出力をカソードではなくプレートから取り出したらどうでしょうか？この場合は出力段での増幅が可能ですから通常の動作例とほぼ変わらない結果が期待できます。もちろん出力トランスによる昇圧ができませんのでＢ電源はそれを見越した高い電圧が必要になりますが、ドライブ電圧は通常と全く同じ考えで通用しますので、カソード平衡出力アンプと比較してはるかに楽になります。この形式はラジオ技術誌のライターである氏家高明氏がフローティングＯＰＴアンプと称して、既に実践されておられます。氏家氏はチョークコイルを用いられていますが、これは定電流回路で置き換えることが可能で、基本的な考えは全く同じです。というわけで、本機はフローティングＯＰＴアンプという称号をそのまま使わせて頂くことにしました。

本機で起用した出力管は７１Ａです。これは以前に清水の舞台から飛び降りるような気持ち（大げさ！）で購入したのですが、製作を見送ったため、ず〜っとスタンバイしていた球です。フローティングＯＰＴアンプは、定電流回路での消費電力がカソード平衡出力アンプと変わりませんから、あまり出力を欲張ると出力の割には大掛かりなアンプになってしまいます。ここは７１Ａを選択し１．５Ｗ＋１．５Ｗ程度で、フローティングＯＰＴアンプと思えないくらいコンパクトに作ることを目指しました。

　回路図

本機の回路はフローティングＯＰＴアンプの元祖である氏家氏に敬意を表して、回路構成をほぼそのまま使わせて頂きました。私のオリジナリティーはというとチョークコイルを定電流回路に置き換えている点くらいです。出力段の動作点はＥｐ＝１８０Ｖ、Ｉｐ＝２０ｍＡ、Ｅｇ＝−４０．５Ｖというシングルの動作例と同一です。出力トランスは名機の誉れの高いＩＳＯのＦＥ−２５−８を使いました。これは前から使ってみたかったトランスです。噂に違わず大変良い結果を出してくれました。

電源回路では、まず直熱管である７１Ａのヒーター点火をどうするかですが、残留ノイズの点で有利な直流点火することにしました。電源トランスは、デザイン重視でＦＥ−２５−８と意匠が同じＧＳ−１１５Ｄを採用しました。６．３Ｖ１．５Ａの巻線からＤＣ５Ｖを作らなければなりませんが、６．３Ｖ巻線をブリッジ整流してもＤＣ６．６Ｖ程度しか出なかったので、それからＤＣ５Ｖをリップル無しに取り出すのは結構大変です。ポイントは定電圧回路の出力トランジスタをインバーテッドダーリントン接続にして飽和電圧を低くしたことと、ヒーターへのラッシュ電流を抑えるため、ヒーター電源をゆ〜っくりと立ち上げるようにしたことです。ヒーター供給電圧は、ほぼ５．０Ｖになるように調整しました。飽和電圧を低くしたとは言え減電圧状態は苦しく、約９３Ｖで５Ｖを割ってしまいます。が、９０Ｖに減電しても規定電圧マイナス１０％の４．５Ｖ以上は確保できていますし、５Ｖを割った時でもリップルフィルターとして機能しますので減電時に急にノイズが増えることも無く、まずまずの結果じゃないかと思います。定電圧化していますので、増電状態では全く問題無く５Ｖをキープ出来ますし、ヒーターが冷え切っている時でもラッシュ電流は流れませんので、希少な古典球には優しい気配りではないでしょうか。（直熱管はＡＣ点火じゃないと！という方もおられますが、もともと７１Ａはバッテリーでフィラメント点火する時代の球ですからねぇ。異論はあると思いますが．．．）

電流流れ出し型の定電流回路は、適当なＩＣが見つからないのでディスクリートで簡単に済ませました。ステレオで計４個の定電流源が必要で、それぞれが約２．８Ｗの消費電力で合計約１１．２Ｗとなりますので、放熱板に取り付けなければなりません。出力トランジスタと同じものをダイオードとして放熱板に一緒に取り付け、温度補償しています。放熱板がやや小さめなので�凾s＝５０°弱の温度上昇がありますが、温度補償のおかげで電流変化はほぼ無視できる程度に収まりました。定電流回路の電源は独立した巻線から取らなければならないのですが、ＧＳ−１１５Ｄには空き巻線がありませんので豆トランスを追加しました。ここは殆ど電流を食わないので、整流後にＤＣ８〜２５Ｖ程度で３０ｍＡ以上とれるトランスならば何でも使用可能です。（回路図にはノグチのＰＭ０８０１と書いてありますが、実際はほぼ同スペックの手持ちのジャンクトランスを使用しました。）

回路の実装は、いつもながらサンハヤトの蛇の目基板に実装しました。下の写真は本機の要である定電流回路の実装状態です。

水谷電機のＥＳ（７７）という放熱板（Ｌ＝７５ｍｍ）に基板とトランジスタを取り付けています。基板上の回路を切り出して下図に示します。氏家氏のオリジナル回路であればチョークコイルが４個必要ですが、本機ではこれで定電流回路が４回路実装されていますので、よりコンパクトに納めることが可能です。調整時はシャーシへの取付ネジを外して放熱板を下にして倒した状態で調整するのですが、大変やり難いです。組んだまま調整できるよう半固定抵抗をアングルタイプ（横型）にするべきでした。定電流回路はそれぞれ２０ｍＡになるように調整します。この回路は４つの出力を同時に取らないと動作しませんので、もしコピーされる方がおられましたらご注意下さい。組み上げてから調整するよりも予め調整した方が良いと思います。

次は電圧増幅回路の実装状態です。最近はこのように基板型の真空管ソケットを使用して回路を基板に実装していますが、コンパクトに実装でき、その結果ノイズに強い方法だと思います。ソケット側の基板と部品側の基板は錫メッキ線で接続しています。

電圧増幅回路を実装状態に即して書き直したものを下図に示します。

こういった実装をすると、後から部品の定数を変更するのは大変ですので、組み上げてから調整の必要な部品（本機では図中のＮＦＢ素子）は基板に予め実装するのではなく、錫メッキ線を端子にしてそれに半田付けを行います。次に調整ですが、まず７１Ａのグリッド電圧が大体７〜８Ｖ程度になるようにグランドに落ちている方の半固定抵抗を調整します。それから出力トランスの一次側巻線の両端をテスターかオシロスコープでつまんでＤＣ電圧がゼロになるようにもう一方の半固定抵抗でＤＣバランス調整をします。完璧を期すならば、数時間運転した後でもう一度ＤＣバランスを取ります。本機はＤＣバランスサーボ回路は搭載していませんが、しばらく観察しても０．３Ｖ以上バランスが崩れることはありませんでした。もちろん限りなく０Ｖに近いことが望まれますが、出力トランスの最大許容不平衡電流が７ｍＡ、巻線の直流抵抗が２８５Ωですから、一次側巻線の両端の電圧差が約２Ｖ以下であればスペックを満足できる計算になります。

次はヒーターの直流点火回路の実装状態です。定電圧回路の出力トランジスタは小型の基板型ヒートシンクに取り付けています。７１Ａプッシュプルだと２本あわせても０．５Ａの出力でＯＫですからこの程度で済みますが、これ以上の定格を持つ直熱管だともっと重装備しなければなりません。

最後は主電源回路です。本機では出力段のプレート側に定電流回路がありますので、出力段のＢ電源（＋３２５Ｖ）は少々リップルがあっても全く問題はありません。４７μＦのコンデンサを２本パラレル接続にしていますが、１本だけでもノイズが増えるようなことは無いと思います。それに対して電圧増幅段（３６０Ｖ）はリップルがあるとノイズが増えるので、それなりにリップルフィルタを入れ、低域のクロストーク対策として左右を分けて給電しています。

ヒーター直流点火回路と主電源回路は、置き場所に困ったので取付金具 を作ってそれにネジ止めしています。（下図参照、金具はトランスの取り付けナットで共締めします。）でも、この金具はあまりお勧めできません。なぜなら取り付けおよび配線が大変やり難いからです。もうちょっとよく考えるべきでした。ちょっと失敗、あ〜ぁ゛。

本機のシャーシは図面 を書いて、ＭＪ誌の広告で見た長野県のエヌテクノロジーというところに製作してもらいました。最近はアマチュアアンプビルダーらしく頑張って自分で加工しなければ！と自分を戒めていますが、このアンプを製作した頃はシャーシ加工がどうにも手がつかなくて、図面を書くだけで後は業者まかせになっていました。エヌテクノロジーの標準シャーシは裏蓋が落とし込み構造になっていて裏蓋が見えないのですが、本機は少しでもコストを下げるために、構造を簡単にしています。一台こっきりの裏蓋付シャーシが塗装込みで２１，０００円でした。どうでしょうか？相場はよく判らないのですが、良心的な価格ではないかと思います。

　はらわた

　Ｒｃｈ回路

　電源部

　後ろから

　測定データ

仕上がり状態の測定データです。

周波数特性	Ｌｃｈ（−３ｄＢ）	１．３５Ｈｚ
（１Ｖ、８Ω負荷、１ｋＨｚ基準）	（−３ｄＢ）	２３６ｋＨｚ
	Ｒｃｈ（−３ｄＢ）	２．９０Ｈｚ
	（−３ｄＢ）	２５１ｋＨｚ
最低雑音歪率	Ｌｃｈ（１００Ｈｚ）	０．０３４０％（０．０７Ｗ）
（８Ω負荷、１０−３００ｋＨｚ）	（１ｋＨｚ）	０．０３７５％（０．０７Ｗ）
	（１０ｋＨｚ）	０．０３９６％（０．０５Ｗ）
	Ｒｃｈ（１００Ｈｚ）	０．０３６１％（０．０３Ｗ）
	（１ｋＨｚ）	０．０３５４％（０．０３Ｗ）
	（１０ｋＨｚ）	０．０３９４％（０．０３Ｗ）
ダンピングファクタ	Ｌｃｈ	１０．５３（１Ｖ　→　１．０９５Ｖ）
（８Ω負荷、１ｋＨｚ、１Ｖ）	Ｒｃｈ	１２．３５（１Ｖ　→　１．０８１Ｖ）
仕上り利得	Ｌｃｈ	１１．９５ｄＢ（ＮＦＢ＝１１．６５ｄＢ）
	Ｒｃｈ	１２．２１ｄＢ（ＮＦＢ＝１２．４４ｄＢ）
クロストーク	Ｌch　→　Ｒch	−９０．４８ｄＢ（２０kＨｚ）
（２０〜２０ｋＨｚ）	Ｒch　→　Ｌch	−８６．０５ｄＢ（２０kＨｚ）
残留ノイズ	Ｌｃｈ	１９３．６μＶ（１０〜３００ＫＨｚ）
（８Ω負荷、ＶＲ最小）		２３．８２μＶ（ＩＥＣ−Ａ）
	Ｒｃｈ	１３８．２μＶ（１０〜３００ＫＨｚ）
		１１．５８μＶ（ＩＥＣ−Ａ）
消費電力	無信号時	５７．１Ｗ（１００Ｖ、０．６７４Ａ）

以下に測定結果をグラフにしたものを列挙します。

大変広帯域のアンプになりました。素直な高域特性は、出力トランスに拠るところが大きいと思います。低域での盛り上がりが若干気になりますが、スタガー比が足りなかったようです。しかし、ピークが１ｄＢにも満たないのでとりあえず良しとしました。

無帰還状態と仕上がり状態の周波数特性の比較のグラフ（上図はＬｃｈ、下図はＲｃｈ）です。

本機もフリッカー雑音に悩まされて、歪率特性カーブが小出力領域で波打ってしまいました。歪率はまずまず低い方かなと思います。目標とした１．５Ｗ＋１．５Ｗは確保できたみたいです。

中低域のクロストーク特性はハムノイズよりも低いレベルですし、２０ｋＨｚにおいても−９０ｄＢ程度取れているので優秀な方ではないかと思います。

　総括

ＦＥ−２５−８＋７１Ａ＋フローティングＯＰＴと三拍子そろったアンプです。最初から悪かろうはずがないと予想していましたが、近作の中では一番のお気に入りとなりました。フローティングＯＰＴアンプは大げさなアンプになりがちですが、７１Ａの出力規模が小さいことも手伝ってコンパクトに納めることが出来た上、私が製作したアンプにしては珍しく温度的にも全く問題がありません。暑い夏の間でもアンプの熱さを感じることなく使用することができます。いくつか小さな失敗はありましたが、全体的にはナ〜イスな選択だったと思います。

本機を氏家高明氏が幹事役でお世話いただいた徳島ＯＦＦに持ち込みましたが、試聴の際に、当の氏家氏からお褒めの言葉を頂戴することができました。いちおう満足です。（余興で無帰還状態にすると．．．．でしたが。）

直熱管を使うのは中学生の頃に２Ａ３のシングルアンプを製作して以来のことです。いったい直熱管が良いのか、その中でも７１Ａが特別なのか、よく判りませんが非常に繊細に音の表現をしてくれるアンプのように感じます。もしかしたら出力トランス良かったのか、あるいはフローティングＯＰＴ回路の特徴なのかも知れません。いや、三拍子そろっているからかも。

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