JP2000031754A - 真空管アンプの出力信号増幅装置 - Google Patents
真空管アンプの出力信号増幅装置Info
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- JP2000031754A JP2000031754A JP10199038A JP19903898A JP2000031754A JP 2000031754 A JP2000031754 A JP 2000031754A JP 10199038 A JP10199038 A JP 10199038A JP 19903898 A JP19903898 A JP 19903898A JP 2000031754 A JP2000031754 A JP 2000031754A
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Abstract
数の真空管を使用した如くの出力特性を得ることのでき
る真空管アンプの出力信号増幅装置を提供することが課
題である。 【解決手段】 出力トランスの一入力端子と真空管の出
力端との間に配置され、第1の抵抗と第1のトランジス
タとの直列接続にて構成される第1の回路と、出力トラ
ンスの一入力端子とグランドとの間に配置され、第2の
抵抗と第2のトランジスタとの直列接続にて構成される
第2の回路と、から構成される。そして、第1の回路に
は真空管による増幅電流が流れると共に、第2の回路に
は真空管出力電流に比例した電流信号が流れることにな
るので、出力トランスには、あたかも複数の真空管にて
増幅された如くの信号が得られることになる。これによ
り、必要最小限の真空管と半導体デバイスを使用して、
複数の真空管を使用したアンプと略等価な出力特性を得
ることができるようになる。
Description
アンプやオーディオに使用されるアンプに係り、特に、
真空管アンプの後段側に設置し、真空管アンプの特性を
維持したまま、出力信号を増幅または減衰させ、大出力
から小出力まで変換することのできる出力信号変換装置
に関する。
器やオーディオに使用されるアンプは従来より主として
使用されていた真空管に変わり、トランジスタ等の半導
体デバイスを使用したものが使用されている。しかし、
真空管を使用したアンプはその独特な出力特性を持つこ
とから現在でも根強い人気があり、少数ではあるが真空
管アンプは製造販売されている。
バイスと比較すると寿命が短く信頼性が低い、部品が重
く且つ大きいので収納性が悪い、発熱量が多い、高電圧
が必要である、コストが高い、壊れやすい、等の各種の
問題点があるので、真空管アンプを使用したいという要
望があっても実際には使用できないことが殆どである。
そこで、このような問題を解消するため、半導体デバイ
スを使用して真空管アンプの出力特性を擬似的に再生す
るものが従来より多数考案され、実用に共されている。
しかし、真空管アンプの音は、出力トランスの磁気飽和
やスピーカにて発生する逆起電力がこれらの前段に位置
する出力管の動作に影響する、という双方向の関係によ
って作られるものであり、この複雑な回路を半導体デバ
イスを使用して真似することには限界がある。従って、
実際には真空管アンプの出力特性と略同一の特性を持つ
アンプを、半導体デバイスにて再現することは不可能で
あった。
においては、半導体デバイスを使用してあたかも真空管
を使用しているような出力特性を得るものは多数考案さ
れているが、出力トランスの磁気飽和やスピーカの逆起
電力の発生等の特性をも含めた出力特性を得るものは無
く、実際に真空管アンプの特性を忠実に再現し得るもの
は存在していなかった。
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、真空管アンプにて得られるトランスの特性やスピー
カの特性を含めた特性を保ったまま、この出力信号を半
導体デバイスを使用して増幅させることにより、必要最
小限の真空管を用いて出力信号を増幅させることのでき
る出力信号増幅装置を提供することにある。
め、本願請求項1に記載の発明は、半導体デバイスを使
用して構成され、真空管アンプの出力信号を、該出力信
号の特性を維持したまま増幅する出力信号増幅装置であ
って、出力側に接続される出力トランスの一入力端子か
ら分岐して配置される第1の回路及び第2の回路を有
し、前記第1の回路は前記真空管の出力端子に接続さ
れ、前記第2の回路は、前記第1の回路に流れる電流と
比例した大きさの電流を流すように構成され、前記第1
の回路は、前記真空管に供給された入力信号の増幅電流
を流すと共に、前記出力トランスの入力側には前記第1
の回路と第2の回路との合成電流を流すことにより、真
空管の出力特性を維持したまま該真空管の出力信号を増
幅させることが特徴である。
バイスを使用して構成され、真空管アンプの出力信号
を、該出力信号の特性を維持したまま増幅する出力信号
増幅装置であって、負荷側に接続される出力トランスの
一入力端子と真空管の出力端との間に配置され、第1の
抵抗と第1のトランジスタとの直列接続にて構成される
第1の回路と、前記出力トランスの一入力端子とグラン
ドとの間に配置され、第2の抵抗と第2のトランジスタ
との直列接続にて構成される第2の回路と、を有し、前
記第1のトランジスタのベース端子は前記第2の抵抗と
第2のトランジスタとの間に接続され、前記第2のトラ
ンジスタのベース端子は前記第1のトランジスタと真空
管の出力端との間に接続されることを特徴とする。
を使用して構成され、真空管アンプの出力信号を、該出
力信号の特性を維持したまま増幅する出力信号増幅装置
であって、第1の増幅回路と、該第1の増幅回路とは鏡
像型に構成された第2の増幅回路とからなるプッシュプ
ル型とされ、前記第1の増幅回路及び第2の増幅回路は
それぞれ、負荷側に接続される出力トランスの一入力端
子と真空管の出力端との間に配置され、第1の抵抗と第
1のトランジスタとの直列接続にて構成される第1の回
路と、前記出力トランスの一入力端子とグランドとの間
に配置され、第2の抵抗と第2のトランジスタとの直列
接続にて構成される第2の回路と、を有し、前記第1の
トランジスタのベース端子は前記第2の抵抗と第2のト
ランジスタとの間に接続され、前記第2のトランジスタ
のベース端子は前記第1のトランジスタと真空管の出力
端との間に接続され、前記第1の増幅回路、第2の増幅
回路の各真空管のカソードどうしが接続され、且つ、こ
の接続点は抵抗を介してグランドに接続されたことを特
徴とする。
ンジスタと前記第2の抵抗との間に、前記第1のトラン
ジスタとによりカレントミラー回路を形成する第3のト
ランジスタを配置したことを特徴とする。請求項5に記
載の発明は、前記第2のトランジスタと前記第2の抵抗
との間に、ダイオードを配置したことを特徴とする。請
求項6に記載の発明は、前記第2の抵抗は可変抵抗であ
り、該可変抵抗を操作することにより出力レベルを調整
することを特徴とする。
記載の発明によれば、真空管にて増幅された電流が第1
の回路に流れると、この増幅電流に比例した電流が第2
の回路に流れることになるので、出力トランスにはあた
かも複数の真空管にて増幅した如くの電流が流れること
になる。これにより、少ない個数の真空管にて多数の真
空管を使用した場合と略等価な出力特性を得ることがで
きるようになり、寿命が短い、発熱量が多い、収納性が
悪い、壊れやすい等の各種欠点を有する真空管を必要最
小限だけ使用して、真空管アンプと略同様の音色を得る
ことができる。また、請求項3に記載の発明では、真空
管を使用したプッシュプル型の増幅器について、前記と
同様の作用を得ることができる。
ランジスタまたはダイオードを使用して第1の回路に流
れる電流と第2の回路に流れる電流とが比例関係になる
ようにしているので、第1のトランジスタの温度特性等
の各種特性にて変化する特性をも真似した電流を第2の
回路に流すことができ、より一層真空管アンプの音色に
近づけることができるようになる。
可変抵抗とし、この抵抗値を適宜変化させると、第1の
回路に流れる電流に対する第2の回路に流れる電流の比
率を任意に変化させることができるので、出力音量の調
整が可能となる。このとき第1の回路に流れる電流、即
ち真空管の出力電流は略一定に保持されるので、真空管
による音色を維持した状態で音量調整が可能となる。
基づいて説明する。図1は、本発明が適用された真空管
アンプの出力信号増幅装置の一実施形態の構成を示す回
路図であり、唯一の真空管V1の出力信号を増幅させ、
あたかも複数の真空管を使用している如くの出力特性を
得るものである。
管V1のプレート端子と出力トランスTRの一入力端子
TRaとの間に設置されており、第1の抵抗R1と第1
のトランジスタQ1との直列接続にて構成される第1の
回路と、第2の抵抗R2と第2のトランジスタQ2との
直列接続にて構成される第2の回路から構成されてい
る。
されており、このうち一方の系統(第1の回路)は第1
の抵抗R1を介して第1のトランジスタQ1のエミッタ
に接続され、このトランジスタQ1のコレクタは真空管
V1のプレート端子に接続されている。また、他方の系
統(第2の回路)は、第2の抵抗R2を介して第2のト
ランジスタQ2のエミッタに接続され、このトランジス
タQ2のコレクタはグランドに接続されている。更に、
第1のトランジスタQ1のベースは、第2の抵抗R2と
第2のトランジスタQ2との接続点に接続され、第2の
トランジスタQ2のベースは真空管V1のプレート端子
に接続されている。そして、入力信号は真空管V1のグ
リッド端子に供給され、当該出力信号増幅装置の出力信
号はトランスTRへ出力されることになる。
作用について説明する。ここで、トランスTRの入力側
に流れる電流をIOUT 、第1の回路(抵抗R1とトラン
ジスタQ1の直列接続回路)に流れる電流をIIN、真空
管V1のプレート端子とトランスTRの入力端子TRa
との間の電圧をV1、トランスTRから負荷側を見た時
のインピーダンスをZOUT 、真空管V1から負荷側を見
た時のインピーダンスをZIN、真空管V1のプレート端
子の発生する電圧をVINとする。
る。 IOUT =VIN/(ZOUT +R1//R2) ・・・(1) ただし、R1//R2は、抵抗R1と抵抗R2との並列
合成抵抗を示す。 V1=R1//R2*IOUT ・・・(2) IIN=V1/R1 ・・・(3) (2)、(3)式より、(4)式が得られる。 IIN={(R1//R2)/R1}*IOUT ・・・(4)
れを(4)式に代入し、更に、(1)式を(4)に代入
すると、次の(5)式が得られる。 VIN/ZIN={(R1//R2)/R1} *VIN/{ZOUT +(R1//R2)} ・・・(5) (5)式を変形し、且つ、R1//R2を展開すると、
次の(6)式を得ることができる。 ZIN={(R1+R2)/R2} *[ZOUT +{(R1*R2)/(R1+R2)}] ・・・(6 ) (6)式において、R1≪ZOUT 、R2≪ZOUT とする
と、(7)式が得られる。 ZIN≒{(R1+R2)/R2}*ZOUT ・・・(7) (7)式より、ZINとZOUT は、第1の抵抗R1と第2
の抵抗Rとの比率にて決定されることが理解できる。例
えば、R1=R2とすると、ZOUT =(1/2)ZIN
となり、インピーダンスが1/2となる。従って、トラ
ンスTRよりの電流出力が2倍となり、真空管V1の出
力信号が2倍の電流に増幅されたことになる。そして、
このとき第2の回路(第2の抵抗Rと第2のトランジス
タQ2とによる回路)に流れる電流は、第1の回路に流
れる電流と同一となるから、IOUT はIINの2倍とな
り、真空管V1の出力特性を維持していることになり、
結果として、1本の真空管にてあたかも2本の真空管を
使用した如くの出力信号を得ることができるようにな
る。
の比率を適宜変更することにより、電流の増幅率を変化
させることができる。例えば、R2=2*R1とすれ
ば、IOUT をIINの3倍とすることができ、R2=(1
/2)*R1とすれば、IOUTをIINの1.5倍とする
ことができる。
信号の増幅装置においては、1本の真空管V1を使用し
てあたかも1本以上の真空管を使用している如くの出力
信号を得ることができるので、発熱量が多い、高電圧が
必要である、コストが高い、寿命が短い等の各種の問題
点を有する真空管の個数を必要最小限に抑えることがで
き、ギターアンプやオーディオアンプに使用する場合に
は極めて有用である。
の可変抵抗を操作することにより、電流IOUT の大きさ
を調整することができるので、これにより出力音量の増
加、減少を適宜調整することができる。音量調整は、通
常入力側(即ち、図1における真空管V1に入力される
前の段階)にて行われているが、第2の抵抗R2の抵抗
値を変更する方法を採用すると、真空管V1に流れる電
流IINを略一定に保持したまま音量の調整が可能である
ので、真空管の音色を維持したまま、音量を調整するこ
とができるようになる。
空管アンプの出力信号増幅装置の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、出力トランスTRの一入力端子
TRaへの接続線は2系統に分岐されており、このうち
一方の分岐(第1の回路)は、第1の抵抗R11、第1
のトランジスタQ11のエミッタ、コレクタを介して真
空管V1のプレート端子に接続され、他方の分岐(第2
の回路)は、第2の抵抗R12、第3のトランジスタQ
13のエミッタ、コレクタを介し、更に、第2のトラン
ジスタQ12のエミッタ、コレクタを介してグランドに
接続されている。そして、第1のトランジスタQ11と
第3のトランジスタQ13のベースどうしは接続されて
おり、この接続点は、第3のトランジスタQ13のコレ
クタにもまた接続されている。即ち、第1のトランジス
タQ11と第3のトランジスタQ13とによりカレント
ミラー回路が構成されていることになる。また、第2の
トランジスタQ12のベースは真空管V1のプレート端
子に接続され、出力トランスTRの二次側にはスピーカ
SPが接続されている。
形態によれば、第1のトランジスタQ11と第3のトラ
ンジスタQ13とにて形成されたカレントミラー回路に
より、第1のトランジスタQ11の特性(温度特性等)
をそのまま真似した電流が第2の回路に流れることにな
るので、より安定な回路動作とすることができるように
なる。
ば、図3に示すように、図2に示した第3のトランジス
タQ13の代わりにダイオードD1を使用することも可
能である。このような構成によれば、トランジスタの代
わりにダイオードを使用する分だけ構成を簡易化するこ
とができるという効果を発揮することができる。
図(a)は入力信号としての正弦波を示し、同図(b)
は半導体デバイスを使用して構成されたアンプにより正
弦波信号を増幅した際の出力波形図、同図(c)は従来
における真空管アンプにて増幅した際の出力波形図、同
図(d)は図2に示した回路を使用して正弦波形状の入
力波形増幅した際の出力波形図をそれぞれ示している。
同図(b)から容易に理解されるように、半導体デバイ
スを使用したアンプでは、入力される正弦波を略忠実に
再現した出力波形が得られているのに対して、同図
(c)に示される如く全て真空管を使用したアンプの場
合には、真空管アンプ独特の波形が得られている。そし
て、本発明が適用された増幅装置では、同図(d)に示
されるように、従来の真空管アンプ(全てを真空管にて
構成したアンプ)より得られる出力波形と略同一であ
り、真空管の出力特性を忠実に再現していることが理解
できる。
空管アンプの出力増幅装置の構成を示す回路図であり、
図示のようにこの出力増幅装置では2本の真空管V1
1、V12を使用したプッシュプル型増幅器とされてい
る。即ち、重複を避けるため詳細な説明は省略するが、
図2に示したカレントミラーを使用した増幅回路を上下
対称に配置し、2本の真空管V11,V12のカソード
端子(熱陰極)どうしを接続し、この接続点を抵抗R2
4を介してグランドに接続している。
ンプは、プリアンプより得られる音声信号を、フェイズ
インバータPIにより正、負の信号に分離し、このうち
正側の信号を真空管V11が具備された上側の回路にて
増幅し、負側の信号を真空管V12が具備された下側の
回路にて増幅し、これらの信号をトランスTRにて合成
してスピーカSPより出力するものである。そして、こ
のような構成によれば、2本の真空管V11,V12を
使用するのみで、あたかも4〜6本の真空管を使用した
プッシュプル型真空管増幅器と略同一の増幅特性を得る
ことができる。
器を使用して得られる出力特性を示す波形図であり、同
図(a)は入力信号とされる正弦波を示しており、同図
(b)は4本の真空管を使用して構成した増幅装置(即
ち、本発明を適用しない従来のプッシュプル型増幅装
置)に前記の正弦波を供給した時の出力波形図、同図
(c)は図5に示した増幅装置に正弦波を供給した時の
出力波形図をそれぞれ示している。そして、同図
(b)、(c)から容易に理解されるように、真空管を
使用した従来のプッシュプル型増幅装置を使用した場合
(b)と、必要最小限の真空管を使用した場合(c)と
を比較すると略同一の波形が得られており、本発明の増
幅装置が忠実に真空管の特性を維持していることが確認
できた。
管アンプの出力信号増幅装置によれば、少ない個数の真
空管を使用し、あたかも多数の真空管を使用した如くの
出力特性を得ることができるので、発熱量が多い、高電
圧が必要である、コストが高い、寿命が短い、壊れやす
い等の各種の欠点を有する真空管を必要最小限に抑える
ことができ、多数の真空管を使用したものと同等の出力
信号を得ることができるので、ギターアンプやオーディ
オ用アンプとして従来より根強い人気のある真空管アン
プを、比較的簡便且つ低コストにて実現することができ
るようになる。
ジスタとによりカレントミラー回路を形成すれば、第1
のトランジスタの温度特性等の固有の特性に追従して、
第3のトランジスタが動作するので、第1の回路に流れ
る電流を極めて忠実に再現した電流を第2の回路に発生
させることができるようになり、真空管の音色の再現性
を向上させることができる。更に、プッシュプル型の増
幅装置にも適用することができ、通常4〜6本の真空管
を使用して構成されるプッシュプル型の真空管増幅装置
を必要最小限である2本の真空管にて構成することがで
きる。
可変抵抗を操作して出力音量を調整すれば、真空管に流
れる電流値を略一定に保持したまま音量調整が可能とな
るので、真空管の有する独特の音色を維持したまま音量
調整が可能となり、その利用価値は極めて高い。
出力信号増幅装置の構成を示す回路図である。
出力信号増幅装置の構成を示す回路図である。
イオードを接続した例を示す回路図である。
(b)は半導体デバイスを使用したアンプに正弦波を入
力した際の出力信号を示す波形図、(c)は従来におけ
る真空管アンプに正弦波を入力した際の出力信号を示す
波形図、(d)は図2に示す回路に正弦波を入力した際
の出力信号を示す波形図をそれぞれ示している。
出力信号増幅装置(プッシュプル型)の構成を示す回路
図である。
(b)は真空管を4本使用してプッシュプル増幅装置を
構成した際の出力波形図、(c)は図5に示したプッシ
ュプル増幅装置を使用して得られる出力波形図である。
12)
作用について説明する。ここで、トランスTRの入力側
に流れる電流をIOUT 、第1の回路(抵抗R1とトラン
ジスタQ1の直列接続回路)に流れる電流をIIN、真空
管V1のプレート端子とトランスTRの入力端子TRa
との間の電圧をV0、トランスTRから負荷側を見た時
のインピーダンスをZOUT 、真空管V1から負荷側を見
た時のインピーダンスをZIN、真空管V1のプレート端
子の発生する電圧をVINとする。
る。 IOUT =VIN/(ZOUT +R1//R2) ・・・(1) ただし、R1//R2は、抵抗R1と抵抗R2との並列
合成抵抗を示す。 V0=R1//R2*IOUT ・・・(2) IIN=V0/R1 ・・・(3) (2)、(3)式より、(4)式が得られる。 IIN={(R1//R2)/R1}*IOUT ・・・(4)
空管アンプの出力信号増幅装置の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、出力トランスTRの一入力端子
TRaへの接続線は2系統に分岐されており、このうち
一方の分岐(第1の回路)は、第1の抵抗R11、第1
のトランジスタQ11のエミッタ、コレクタを介して真
空管V1のプレート端子に接続され、他方の分岐(第2
の回路)は、第2の抵抗R12、第3のトランジスタQ
13のエミッタ、コレクタを介し、更に、第2のトラン
ジスタQ12のエミッタ、コレクタを介してグランドに
接続されている。そして、第1のトランジスタQ11と
第3のトランジスタQ13のベースどうしは接続されて
おり、この接続点は、第2のトランジスタQ12のコレ
クタにもまた接続されている。即ち、第1のトランジス
タQ11と第3のトランジスタQ13とによりカレント
ミラー回路が構成されていることになる。また、第2の
トランジスタQ12のベースは抵抗R3を介して真空管
V1のプレート端子に接続され、出力トランスTRの二
次側にはスピーカSPが接続されている。
14)
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体デバイスを使用して構成され、真
空管アンプの出力信号を、該出力信号の特性を維持した
まま増幅する出力信号増幅装置であって、 出力側に接続される出力トランスの一入力端子から分岐
して配置される第1の回路及び第2の回路を有し、 前記第1の回路は前記真空管の出力端子に接続され、 前記第2の回路は、前記第1の回路に流れる電流と比例
した大きさの電流を流すように構成され、 前記第1の回路は、前記真空管に供給された入力信号の
増幅電流を流すと共に、前記出力トランスの入力側には
前記第1の回路と第2の回路との合成電流を流すことに
より、真空管の出力特性を維持したまま該真空管の出力
信号を増幅させることを特徴とする真空管アンプの出力
信号増幅装置。 - 【請求項2】 半導体デバイスを使用して構成され、真
空管アンプの出力信号を、該出力信号の特性を維持した
まま増幅する出力信号増幅装置であって、 負荷側に接続される出力トランスの一入力端子と真空管
の出力端との間に配置され、第1の抵抗と第1のトラン
ジスタとの直列接続にて構成される第1の回路と、 前記出力トランスの一入力端子とグランドとの間に配置
され、第2の抵抗と第2のトランジスタとの直列接続に
て構成される第2の回路と、を有し、 前記第1のトランジスタのベース端子は前記第2の抵抗
と第2のトランジスタとの間に接続され、前記第2のト
ランジスタのベース端子は前記第1のトランジスタと真
空管の出力端との間に接続されることを特徴とする真空
管アンプの出力信号増幅装置。 - 【請求項3】 半導体デバイスを使用して構成され、真
空管アンプの出力信号を、該出力信号の特性を維持した
まま増幅する出力信号増幅装置であって、 第1の増幅回路と、該第1の増幅回路とは鏡像型に構成
された第2の増幅回路とからなるプッシュプル型とさ
れ、前記第1の増幅回路及び第2の増幅回路はそれぞ
れ、 負荷側に接続される出力トランスの一入力端子と真空管
の出力端との間に配置され、第1の抵抗と第1のトラン
ジスタとの直列接続にて構成される第1の回路と、 前記出力トランスの一入力端子とグランドとの間に配置
され、第2の抵抗と第2のトランジスタとの直列接続に
て構成される第2の回路と、を有し、 前記第1のトランジスタのベース端子は前記第2の抵抗
と第2のトランジスタとの間に接続され、前記第2のト
ランジスタのベース端子は前記第1のトランジスタと真
空管の出力端との間に接続され、 前記第1の増幅回路、第2の増幅回路の各真空管のカソ
ードどうしが接続され、且つ、この接続点は抵抗を介し
てグランドに接続されたことを特徴とする真空管アンプ
の出力信号増幅装置。 - 【請求項4】 前記第2のトランジスタと前記第2の抵
抗との間に、前記第1のトランジスタとによりカレント
ミラー回路を形成する第3のトランジスタを配置したこ
とを特徴とする請求項2または請求項3のいずれかに記
載の真空管アンプの出力信号増幅装置。 - 【請求項5】 前記第2のトランジスタと前記第2の抵
抗との間に、ダイオードを配置したことを特徴とする請
求項2または請求項3のいずれかに記載の真空管アンプ
の出力信号増幅装置。 - 【請求項6】 前記第2の抵抗は可変抵抗であり、該可
変抵抗を操作することにより出力レベルを調整すること
を特徴とする請求項2または請求項3のいずれかに記載
の真空管アンプの出力信号増幅装置。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19903898A JP3662116B2 (ja) | 1998-07-14 | 1998-07-14 | 真空管アンプの出力信号増幅装置 |
US09/200,102 US6175271B1 (en) | 1997-12-04 | 1998-11-24 | Output signal converter for tube amplifiers |
EP98309973A EP0923194B1 (en) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Output signal converter for tube amplifiers |
EP03019830A EP1372260B1 (en) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Output signal converter for tube amplifiers |
DE69834617T DE69834617T2 (de) | 1997-12-04 | 1998-12-04 | Signalumwandler für Röhrenverstärker |
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