人生というものはそう長いものではありませんね。 Arts longa vita brevis (芸術は長く人生は短い)という諺もありますから、永遠なる芸術に対して数十年という人生はあまりに短いと言わざるを得ません。科学技術の研究分野では、多くの研究論文が蓄積されていて、同じ研究や失敗を二度と繰り替えさなくとも、先人の成果をもとに前に進めるようになっています。個人の道楽においても堂々めぐりをしないようにしなければ道は遠くなってしまいます。

音に最も影響の大きい分野は、やはりスピーカーだと思いますが、私も励磁型スピーカーの電源を随分とやってみました。アナログ的な電源に関しては、整流方式(半波,両波,ブリッジ,倍電圧),チョークインプット,コンデンサ・インプット,アノード・コモン,カソード・コモン,定電圧,定電流回路,整流素材に関しては整流管(直熱傍熱,水銀),セレン整流,タンガーバルブ,ダイオード,SBD,と随分と試して記録をとってきました。チョーク・コイルやキャパシタの種類やメーカーも試し、トランスも自分で巻いてみました。

続いて、アンプからスピーカー近くのトランスに向かって高電位の電線が部屋を横断するのは危険であるというご指摘があると思いますが、クラーフ結合で伝送しますので２線間には直流電位差はありません。しかしアンプ内部のグランドに対しては、これらの線は高圧になりますので危険は否めません。絶縁などの安全対策は十分に行う必要があります。さらにこのアンプではプレートへのＢ電源の供給は定電流駆動になっていますのでなおさらです。

シングル方式の魅力には抗いがたいものがありますが、今回は総合的な判断でPP方式を採用します。第一の理由は同じ程度のリソースと回路規模でシングルの２倍の出力を得られるためです。第２はクラーフ結合時にトランスに直流を重畳しないので、トランスの性能を最大に利用できる点です。このためＰＰ方式ですが動作は純Ａ級となり最大出力はシングルの２倍程度になります。（シングルでクラーフ結合を実現しようとするとどうしても直流をカットするキャパシタを入れる必要があります。）第３の理由はＰＰ方式によってトランスの直流磁化を防止できるためシングルよりもトランスの性能を生かすことができる点です。第４の理由はＰＰにすることによりB電源の供給を定電流にすることができ、場合によっては差動にも展開ができるということがあげられます。

トランスという素材は直流を流さず、また帰還をかけないで用いる限り、可聴周波数帯域では極めて高性能を発揮すると考えています。とくに小型のものは特性を出しやすくなるので、直流を流さないで使用するということは小型化のメリットもあります。よって本アンプでは、トランスの特性を最大限に引き出すためアンプへの入力を平衡入力とし、イントラで受けてこのトランスで位相反転してドライバー段を駆動します。ドライバー段もA級ＰＰ動作で増幅しクラーフ結合でインターステージ・トランスをドライブします。当然インターステージ・トランスに直流は重畳しません。回路自体はPPが２段だけで、２段のカプリングトランス自体でもゲインを稼いでいます(初段イントラで1.6X,二段目のインターステージで2Xです)。実はドライバー段の動作点設計では確信犯的にロードラインをかなり”寝かせて”あります。そのための増幅度の不足をトランスで稼いでいます。

詳しい方のご質問を想定してお答えすると、２段のトランス結合で特性的な問題が懸念されます。帰還がかけられない点はもちろんトランスのＰＰの上下の巻き線にも相違があってあたりまえです。これに関しては、まったく同じトランスをイントラ(入力位相反転)とインターステージに使用しこの２つのトランスの巻き線を対称的に使用することで補完することができます。(上側と下側の巻き線を初段と二段目を逆にして使うことで特性の相補補償をさせるという方法。)今回のアンプでは、初段イントラがＵＴＣ、二段目のインタステージはファインメット・コアを特注で巻いてもらいました。事前に特性をとってその暴れを調べてありますが、聴感上の誤差範囲内であると考えていますので、今回は同じトランスを使用することはしていません。

各電源は真空管を任意の動作点で正確に動作させることができるように制御安定化してあります。雑音の懸念があるのでツエナーダイードは使用していません。基準電圧源は、LSI内部で作られるバンドギャップ電圧を信頼して用いています。各安定化電源は、それぞれすべて独立した回路にしています。このためトランスはチョーク２個、カプリング・トランス２個も含めて合計10個使用しています。整流は直熱型の5R4WGYを使用してあり、このヒーターも定電流点火にしてあります。出力管2A3のヒーターも定電流点火です。よって電源投入時のサージは発生せず、2A3のヒーター電圧は電源投入後に序々に上昇し、約5分で定格電圧に到達します。当然プレート電圧もゆっくりと上昇していきます。整流回路は、チョーク・インプットのパイ型２段フィルタでフィルム・コンデンサは、合計わずかに64uFしかありません。(実は、もっと減らしたほうが効果がありますし、結果もよいのですが、部品の実装上の都合により、大きな容量のものを使用しています。)整流後はドライバー段のプレートには200Hのチョークを介してプレート負荷抵抗に接続してあり、ドライバー段のプレート電流に定電流特性を持たせつつ交流ロードラインをかなり寝かせてあります。2A3のプレート電流はFET回路で定電流化してあり２本ぶんの電流120mAを定電流で供給してあり出力段は擬似的に差動動作をしていると考えることもできます。考え方として定電圧、低インピーダンス電源の双対としての定電流、ハイインピーダンス電源というアプローチになっています。

右側のヒートシンク・ブロックが2A３の可変ヒーター定電流回路ブロックです。電流センス抵抗で電流をモニタしてLSI内部のバンドギャップ基準電圧と比較してクローズド・ループで電流を制御します。この回路ブロックは同じものがもうひとつ実装され、直熱整流管のヒーターを定電流制御しています。この1号機の出力管は,オクタルソケットです。実は6B4Gとプリントされた真空管をご近所のTさんから珍品として頂戴しましたが、なんとヒーターを計ってみると2.5V 2.5Aの2A3と同じなのです。そんなわけで、命名2B4Gとします。２号機はちゃんとUXソケットで普通の2A3が使えるようになってあります。

2A3プレート定電流回路ブロック（TL431/K3689-600V耐圧）

スペースがないのでCPUヒートシンクを改造して専用ヒートシンクで作りました。ドライブはK3689で、22オームの電流センス抵抗で電流をセンスしてこれをLSIバンドギャップ電圧（1.2V近傍）から作った基準電圧(2.5V)と比較しシャントレギュレータでFETのゲート電圧をクローズド・ループ制御しています。基板の下にあるのは隠しFANで、通常は回転させなくても大丈夫ですが回路定数を変えたときは空冷できるようにしてあります。実装面積が少ないので工夫が必要です。

実はこのアンプの狙いは音のよさをではありません。本機のハイ・インピーダンス・電源という作戦は電源に混入する雑音を低減させ、負荷側から電源を見えにくくしてあります。これにより、ひとつひとつの音の識別を容易にさせる効果を狙っています。聴こえにくい音がちゃんと聴こえてきたら音のよしあしの好みを超えて万人にウケるのではないかと思っている次第です。また正確な動作をさせるためにバイアスの安定を考えています。バイアスとは、カソードとグリッドの間の電圧ですから、ここをいかに安定化させるかを考えています。そのために固定バイアスで、カソード電位をグランドに張りつけ、さらに直熱のヒータを定電流で安定化しています。差動も研究したのですが、今回採用していない理由は、カソード側に入る定電流回路の電圧スイングを嫌ったためです。その代わりに、面倒ですが（カソード・グリッド間よりはるかに電圧幅に余裕のある）プレート電圧側から定電流にしています。さらにグリッドのバイアスは徹底的な安定化にチャレンジしています。ツエナーダイオードもこのため採用していません。基準電圧はすべてバンドギャップ電圧を基準にしています。LSI技術は、この点で非常に素晴らしいものです。よってただひたすらにプリサイスな動作を追いかけているだけです。今回ちょっと驚いたのは、無名の2B4Gのタマが大星夜アンプのRCAの2A3のような音の傾向になったことです。回路動作の追い込みが素材の差による違いを変える効果があるのかも知れません。逆に言うと名球とか有名メーカーの球は、回路の動作環境が悪くてもそれなりにきちんと動作するとか雑音や振動の影響が少ないとか、やっぱり良くできているということなのかもしれません。試しにドライバーの球を普通の球から最高水準といわれるものに変えたら、やっぱり至極よくなりました。素材の差は、やはり残りますね。

音色はどこで決まってくるのか？