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音楽の再生に取り組んでいます。

　出力管には、小形の送信管２E24を使用することにしました。２E24は、小形ながらビーム管として使用するとAB2級で42W（CCS：連続運転）の出力があります。メタルベースで見た目も頑丈そうなつくりで使ってみたくなりました。

2020年2月掲載

2020年9月更新

　ファンを天井に直接取り付け、高さが10mm低くなりました。併せて項目の追加等を行いました。

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設計出力の設定と出力管の選択

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直熱ビーム管2E24

　“アンプに必要な出力の検討"で、アンプの使用範囲の最大出力は2W、設計出力（クリップ寸前のひずみ率5％の値）は10Wあれば理想的としました。“UV-211送信管パワーアンプの制作"で、設計出力10Wのシングルアンプを作りましたが、発熱が200W近くあり夏向きではないことが分かりました。
　ここでは、発熱を抑えた夏向きのアンプを検討します。設計出力10Wの目標も下げて、使用範囲の最大出力2Wの2倍4W以上のプッシュプルアンプとしたいと思います。小形の直熱送信管にこだわると直熱ビーム管2E24に出会いました。

ビーム管のスクリーングリッド電圧の制限

　2E24の規格表で、AB2級の場合を見るとプレート電圧が500V(ICAS)であるのに、スクリーングリッド電圧は200Vと低く抑えられています。3極管接続で200Vを守ると出力はかなり小さくなってしまいます。本来のビーム管としてはAB2級で42W（CCS：連続運転）の出力があるのに、その性能を有効に生かしていないことになります。

　ビーム管本来の使用方法では、スクリーングリッドには一定の電圧が印加されます。プレートとスクリーングリッドの電圧差が小さいと、コントロールグリッドに加えられる信号によりプレート電圧が変化すると、プレート電圧がスクリーングリッド電圧より低くなる期間ができます。プレート電圧がスクリーングリッド電圧より低くなると、フィラメント（傍熱管ではカソード）から放出された電子がプレートに到達する前にスクリーングリッドに捕捉される比率が大きくなり、スクリーングリッドの発熱が大きくなります。スクリーングリッドの発熱を制限するために、その電圧を低く抑えることが必要になります。
　三極管接続では、スクリーングリッド電圧はプレート電圧と一緒に変化するので、低く抑える必要はなくなります。詳細は、参考文献(3)(4)を参照ください。 　また参考文献(4)には、スクリーングリッドに規格表を超える電圧を印加した場合の特性をまとめられています。ここでは、フィラメント電圧を6.3Vではなく4Vとした場合にきれいな特性が得られることもまとめられています。この特性曲線を使って検討を進めていきます。

ロードラインの検討

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AB1級プッシュプル

　入手が容易な汎用の出力トランスでインピーダンスが最大のものは、8kΩと思います。使用予定のスピーカーのインピーダンスが6Ωなので、4Ω端子に6Ωのスピーカを接続すると1次側のインピーダンスは12kΩとなります。
　動作点をプレート損失10W（CCS）に対しプレート電圧450V、プレート電流20mAとして1/2(6kΩ）と1/4 (3kΩ）ロードラインを下の図に示します。出力は、プッシュプル出力回路の直列等価回路よりA級動作では
　　(20mA／√2)²×12kΩ＝2.4W
AB1級での最大出力は
　　（（250V×2）／√2)²／12kΩ＝10.4W となり、設計出力10Wが達成でき、我が家で使用する最大出力と考えている2WはA級動作範囲に入ります。

A級プッシュプル

　手持ちの電源トランスの都合でB電源の出力を、DC330V、120mAとして検討します。2E24のプレート損失が10W（CCS）であるので、下の図に示すように、動作ポイントをプレート電流は30mA、プレート電圧を300Vとして1/2（6kΩ）ロードラインを引きます。A級での出力は、プッシュプル出力回路の直列等価回路より
　　(30mA／√2)²×12kΩ＝5.4W
我が家で使用する最大出力は2Wと考えているので、5.4Wは十分な値と思われます。

AB1級10WかA級5.4Wか

　どちらも捨てがたいスペックです。A級で5.4Wは、十分な出力と思われます。AB1級の10Wも魅力的です。スクリーングリッド電圧の制限を外した(4)成果だと思います。二兎を追うことにします。A級で制作し、出力に不満を感じれば動作点を変更しAB1級にするという危うい計画です。

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B電源回路

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電源トランス

　手持ちの電源トランス（LUX8A54)、チョークコイル（山水C-5-250）を活用したい。電源トランスには290V(CT)と260V(CT)の端子があるので、両方の電圧で検討します。

A級プッシュプル用　電源トランス（LUX8A54）290V端子を使用する場合の平滑回路

　　290V端子を使用した場合のシュミレーションを行います。290V端子ピーク値は290x√2＝410（V）。また、R1は仮にプレート電流を30mA/本として設定します。R2はコンデンサへのリップル電流低減抵抗です。詳細は“コンデンサへのリップル電流低減抵抗”"を参照ください。
　下の図に示す回路で平滑回路の出力電圧等を　LTspiceでのシュミレーションで求めます、 330V、120mAのB電源が可能となります。A級プッシュプル用の電源として使用できます。

AB1級プッシュプル用　電源トランス（LUX8A54）260V端子を使用する場合の平滑回路

　290V端子では出力電圧が330V、120mAとなりましたが、500V程度のB電源の可能性を検討します。260V端子はCT方式で電流容量はDC220mAあります。ブリッジ整流を行うと出力電流は1/2になりますが出力電圧は2倍の520V端子となります。R2はコンデンサへのリップル電流低減抵抗です。詳細は“コンデンサへのリップル電流低減抵抗”"を参照ください。
　下の図に示す回路でトランスの520V端子を使用した場合の平滑回路の出力電圧等をLTspiceによるシュミレーションにより求めます。
　500V、80mAのB電源が可能となります。AB1級プッシュプル用の電源として使用できます。

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トランス結合の単段アンプ

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トランス結合と平衡伝送

　コントロールアンプとパワーアンプの接続ケーブルは、どうしても長くなりがちです。私が音楽を聴いている7.5畳の部屋でも、壁に沿ってケーブルを這わせると10m近くになります。増幅回路間は、いわゆる出力側LOWインピーダンス／入力側HIGHインピーダンスのコンデンサ結合方式が一般的ですが、コンデンサ結合では片側が接地電位となり伝送路が不平衡となりノイズの影響を受けやすくなります。またNFBを使わないﾉﾝNFBで素朴な構成にしたいと思っていますが、そうするとコントロールアンプの出力インピーダンスを低くできず浮遊容量による高域の減衰も気になります。
　トランス結合にすると、増幅回路間が完全に絶縁でき容易に平衡伝送路を実現でき、伝送路のインピーダンスも低くできます。低インピーダンスの平衡伝送により、ノイズの影響を小さくでき、高域の減衰も気にならなくなります。またトランスによる音質向上の効果も期待できそうです（５）(６)。

　3a5真空管コントロールアンプとの、平衡伝送路の例を次に示します。