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音楽の再生に取り組んでいます。
12AX7,6DJ8真空管フォノイコライザーアンプの制作
NFB（負帰還）を使用しない素朴なフォノイコライザーアンプを制作したいと思います。12AX7、6DJ8はどちらもフォノイコライザーアンプによく使用されていますが、組み合わされることはあまりないように思います。
自作12AX7,6DJ8真空管フォノイコライザー
2022年11月掲載
2022年11月17日 誤記訂正
カートリッジ
カートリッジの種類
現在使われているカートリッジは主に、MM(ムービングマグネット)形とMC(ムービングコイル)形の2種類です。
MM(ムービングマグネット)形カートリッジ
コイルの中の磁石の振動により信号を取り出しています。私の使用しているGrace F-8Lでは出力は約5mV(50mm/sec、1000Hz)となっています。
Grace F-8L（１）
MC(ムービングコイル)形カートリッジ
磁石が作る磁界の中のコイルの振動により信号を取り出しています。可動部を軽くできるので応答性がよいと言われています。軽量化のためコイルの巻き数を多くできないので出力電圧は低くなります。私の使用しているDENON DL-301Ⅱでは出力は0.4mV(50mm/sec、1000Hz)となっています。MC形は真空管で増幅するには出力電圧が低いので、トランスで昇圧することもあります。私は昇圧トランスOrtofonのT-30を使用しています。ゲインは20dB(10倍)です。
DENON DL-301Ⅱ（２）
昇圧トランス Ortofon T-30
フォノイコライザーアンプに必要なゲイン
DENON DL-301Ⅱの場合について考えたいと思います。DL-301Ⅱの出力電圧は、0.4mVです。昇圧トランスT-30の出力は10倍の4mVとなります。コントロールアンプの入力は、基準値が200mV、最大値が2Vとしています。従ってフォノイコライザーアンプとしては、1kHzで、4mV(基準)～40mV(最大)の入力を200mV～2Vに増幅するということになり、50倍のゲインが必要ということになります。カートリッジにより出力電圧は異なりますので少し余裕を見るとゲインは100倍(40dB)は必要ということになります。簡単に2倍の余裕と言いましたが、カートリッジによる出力電圧の差は2倍以上あり、実際に使用するカートリッジと昇圧トランスの仕様を確認しておく必要があります。
カートリッジの出力電圧
イコライジングカーブ
RIAAイコライジングカーブ
レコードの原盤の溝をカッティングするとき、フラットな周波数特性で行うと低域と高域の振幅の差が大きく、低域の振幅をレコード盤の溝の間隔等の制限に合わせると高域の振幅が小さくなりすぎ、ノイズに埋もれることになってしまいます。そこで、周波数が低くなるほど振幅を絞ってカッティングされています。当初このカッティングの時の周波数特性はレコード会社により異なっていましたが、1952年にアメリカレコード協会（Record Industry Assosiation of America)によりRIAA規格が制定され統一されました。この低域を絞ってカッティングされたレコードをフラットな周波数特性に戻すイコライジングカーブを持ったアンプをフォノイコライザーと呼んでいます。
ここではRIAA規格のレコードを再生するフォノイコライザーを検討します。RIAA規格に対応していないレコードを再生する場合は、イコライジングカーブをレコード会社ごとに変える必要があります(３)(４)
RIAAイコライジングカーブ
CR形フォノイコライザー
一般的なCR形フォノイコライザー
素朴なシステムを目ざしているので、NFB（負帰還）は使用せず、CR形のフォノイコライザーを検討します。上の図は、代表的なCR形フォノイコライザーの回路です。ノイズの影響を小さくするために、12AX7等の増幅率の大きい真空管を用い増幅した後にCRによる減衰回路を設けます。この減衰回路はロールオフ（RO)と呼ばれる部分とターンオーバー（TO)と呼ばれる部分から構成されています。それぞれの特性は下の図のようになり合わせると上の図のRIAAイコライジングカーブになります。
ロールオフ回路の特性
ターンオーバー回路の特性
イコライジング回路の構成
12AX7
12AX7の2段増幅はフォノイコライザーの構成でよく見られます。増幅率が100で、このような増幅率の大きな真空管を使用すると初段で信号を大きく増幅できノイズに対し有効です。1段で30dBのゲインを得ることが可能なら、二段の増幅で60dBのゲインが得られます。基準となる1kHzの信号についてみてみると、ターンオーバー回路で20dBの減衰があっても全体で40dBのゲインが確保できます。
一般的な回路の1kHzに対するゲインの検討
出力インピーダンス
出力段に12AX7を無帰還で使用すると出力インピーダンスが大きくなりコントロールアンプとの接続ケーブルでの高域の減衰が気になります。
コントロールアンプとの接続に使用するシールド線の浮遊容量は1mあたり数10pFから数100pFの範囲と思われます。代表としてJIS C3501高周波同軸ケーブル3C-2Vでは67pF/mとなっています。一般的なオーディオケーブルでは浮遊容量の表示を、あまり見かけません。3C2V 1m当たりの20kHzでのインピーダンスを計算してみます。
1/(2xπx20000x67x10ｰ12)=120x103
120kΩ/mとなります。
12AX7を無帰還で使用した場合の出力インピーダンスは50kΩ程度と思われるので、コントロールアンプと並べればいいのですが、1m離すと120kΩ/mのケーブルのインピーダンスが無視できなくなります。
6DJ8
6DJ8は内部インピーダンスが5.5kΩと小さく増幅率が32とそこそこ大きいのでフォノイコライザーにもよく使用されています。初段の12AX7の増幅率が100なので34dBのゲイン（50倍）は得られそうです。出力段に6DJ8を使用し26dBのゲイン（20倍）が得られれば、2段で60dBのゲインとなります。６DJ8の増幅率は32なので、26dBのゲインは得られそうです。
出力段に6DJ8を使用すると接続ケーブルが数メートルになっても高域の減衰の心配はなくなり、コントロールアンプの入力インピーダンスも気にしなくてよくなります。NFB（負帰還）を使用せずにシンプルな2段構成でフォノイコライザーアンプができそうです。
制作する構成と各周波数に対するゲイン
回路
無帰還2段増幅回路
無帰還の素朴な回路です。RIAAの回路定数は上杉佳郎氏の値（５）を使用しました。
ヒータの電源回路
2本の真空管でヒーターの平滑回路を共有すると、一方のヒーターに断線や接続ミスなどのトラブルがあると、他方のヒーターの電圧が上がり2本ともにダメージが波及する可能性があります。ヒーターそれぞれに平滑回路を設けています。
ヒーター電源
ヒーター電圧
フィラメントの寿命は電圧による影響が大きいといわれており、電圧を少し下げると長寿命化が期待できそうです。電球の寿命に関して多くの報告があります（６)(７）。
ヒーター電圧は低めに設定しています。定格は6.3Vですが6Vを目安にしています。
リップル電流低減抵抗
リップル電流低減抵抗をB電源とヒータ電源の、トランス巻き線と整流器の間に設置しています。これは、始動時のコンデンサーへの突入電流、運転時のパルス状のリップル電流を低減しノイズの発生を抑え、コンデンサの寿命を延ばす効果があると考えています。詳細は“電源整流回路におけるリップル電流の低減方法”"を参照ください。
リップル電流低減抵抗
回路図
回路図
構造
電源トランスのシールド
小さなケースに電源トランスを内蔵したので、ハムを拾うのが心配です。漏洩磁束が少ないと言われているRコアトランス（ソフトン M2-PWT）（８）を使用し、厚さ0.35mmの亜鉛メッキの鉄板でシールドケースを作り覆いました。
ケース（手前にあるのはシールドケースの蓋）
電源と増幅回路の間は、アルミ板でシールドしています。
内部（上から）
内部（下から）
操作スイッチ類
レコードプレーヤーの近くのどこにでも置けるように操作スイッチ類を無くしました。レコードプレーヤーの切替は“フォノセレクター”に分離しました。電源スイッチとヒューズも“フォノイコライザーアンプ用電源スイッチボックス”に分離しました。
AC100V電源コード
標準的な3PのACインレットは、取り付けが面倒で、広く販売されている3PのACケーブルは、3芯で太くて固く使っていません。ケーブルの直出しに決めています。周りのフォノイコライザーの入力ケーブルなどを避けるために底から出しています。
後記
電源トランスからのハムが心配でしたが、通常のボリューム位置でスピーカーに耳を近づけるとサーという熱雑音はわずかに聞こえますが、ハムは感じませんでした。
無帰還アンプの良さでしょうか、クリヤーで素直な音が出ているように思います。レコードを聴きたくなった時、“フォノイコライザーアンプ用電源スイッチボックス”でレコードプレーヤーとフォノイコライザーの電源をまとめて操作できるのも大変便利です。