JP2003332854A - ＯＴＬ（ＯｕｔｐｕｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＬｅｓｓ）真空管電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は出力管に五極管又はビーム管を使
用しカソードフォロアーＳＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎ
ｄｅｄ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）出力段を構成することに
より、今までに例のない大幅に低い出力インピーダンス
を得ることが出来る為、直接スピーカーを駆動するＯＴ
Ｌ（Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｌｅｓ
ｓ）真空管電力増幅器に関するものである。 【解決手段】初段より出力段まで全段直結回路を構成す
る。ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）は高内部抵抗五極管を使
用し、（Ｒ３，Ｒ４）にて電流帰還をかけることによ
り、その内部抵抗を負荷抵抗（Ｒ５，Ｒ６）に比べ無視
出来るぐらい高くしておく。よって出力管はコントロー
ルグリッドープレート間の（Ｒ５，Ｒ６）に生ずる信号
のみに支配される。つまりこの発明の最大特徴である五
極管カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を実現し今まで
に例のない大幅に低い出力インピーダンスを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は出力段に五極管又
はビーム管を使用しカソードフォロアーＳＥＰＰ（Ｓｉ
ｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）出力段を
構成することにより今までに例のない大幅に低い出力イ
ンピーダンスを得ることが出来るため直接スピーカーを
駆動する、ＯＴＬ真空管電力増幅器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】イ） 出力段に三極管又は五極管の三極
管接続を使用したＯＴＬ電力増幅器は、出力を多く得る
にはどうしてもプレート供給電圧が高くなるため最大出
力時にはプレート損失が定格の１．５倍から２倍近くに
なり出力管の破壊の危険性がある上、寿命が短くなりま
す。つまり三極管使用ＯＴＬ電力増幅器は低効率、高発
熱、出力管破壊等の多くの問題を残しています。ちなみ
にオーディオ用三極管６ＲＡ２では最大プレート損失の
１．２倍を１分間しか保証しておりません。又、低内部
抵抗三極管といえども現在の標準スピーカー４〜８Ωに
対してはまだまだ高く、かなりの電圧負帰還に依存せざ
るを得ない。 ロ） 出力段に五極管、ビーム管を使用した場合、その
素性から内部抵抗が三極管に比べ大幅に高くＯＴＬ電力
増幅器には不向きな球です。その高内部抵抗改善に多大
の電圧負帰還をかけ無理矢理出力インピーダンスを下げ
るため、高域発振、低域不安定、昨今主流の低帰還高音
質から遠ざかる等の多くの問題を残しています。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、これらの
欠点、問題点を克服しようと各メーカーは多大な研究
費，試作費と時間を費やしたが解決に至らないまま製品
化してきた。この発明は使用者がこれらの欠点、問題点
を解決した高音質で効率の高いＯＴＬ真空管増幅器を望
んでいた、その要望にこたえるために発明したものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ここに図１にてその構成
を説明すると イ） 初段差動増幅（Ｖ１，Ｖ２）のプレートより（Ｒ
１，Ｒ２）の抵抗を経由して（ＣＣ１，ＣＣ２）の定電
流負荷を与え電位差を得ることによりドライブ段（Ｖ
３，Ｖ４）のコントロールグリッドにバイアス電圧を与
え信号を伝達する。 ロ） ドライブ段差動増幅（Ｖ３，Ｖ４）は高内部抵抗
五極管を使用し（Ｒ３，Ｒ４）により電流帰還をかけ
る。（Ｖ３）のプレートは出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコ
ントロールグリッドに接続し負荷抵抗（Ｒ５）を経由し
て（Ｅ１）に接続する。（Ｖ４）のプレートは出力下段
（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに接続し負荷抵
抗（Ｒ６）を経由して（出力ライン）に接続する。（Ｃ
Ｃ４）の定電流回路により（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーン
グリッドに電圧を与え、その一部をツェナーダイオード
（ＺＤ）に流しスクリーングリッド−共通カソード間の
電圧を固定する。（Ｖ３，Ｖ４）のプレート電流、スク
リーングリッド電流と（ＺＤ）の電流は共通カソード
（ＣＣ３）の定電流回路を経由して（−Ｅ３）に流す。 ハ） 出力段（Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８）は五極管又は
ビーム管を使用し（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは（Ｅ１）
に接続する。カソードは（出力ライン）に接続する。
（Ｖ７，Ｖ８）のプレートは（出力ライン）に接続す
る。カソードは（−Ｅ２）に接続する。 二） （出力ライン）より、初段（Ｖ２）のコントロー
ルグリッドに抵抗（Ｒ７）を経由して直流電圧帰還をか
ける。 以上のように構成する。また、図２において段間トラン
スドライブ出力段の構成を説明する。 イ） 段間トランス二次側（Ｓ１）端子より（Ｃ１）を
経由し（Ｖ１，Ｖ２）のプレートと（Ｅ１）に接続す
る。（ＥＣ１）マイナス側より（Ｒ１）を経由し（Ｓ
１）端子に接続する。（Ｓ２）端子は（Ｖ１，Ｖ２）の
コントロールグリッドに接続する。（ＥＣ１）プラス
側、（Ｖ１，Ｖ２）のカソード、（Ｅｓｇ１）マイナス
側は（出力ライン）に接続する。 ロ） 段間トランス二次側（Ｓ３）端子より（Ｃ２）を
経由し（出力ライン）に接続する。（ＥＣ２）のマイナ
ス側より（Ｒ２）を経由し（Ｓ３）端子に接続する。
（Ｓ４）端子は（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッド
に接続する。（ＥＣ２）のプラス側、（Ｖ３，Ｖ４）の
カソード、（Ｅｓｇ２）マイナス側は（−Ｅ２）に接続
する。 以上のように構成された出力段。また、図３において出
力を増大させる給電方法を説明する。出力段（Ｖ５，Ｖ
６）（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッド供給電圧を各
プレート側に接続された（Ｅ４）（Ｅ５）にて供給し
（ＣＶ１）（ＣＶ２）で安定化した上、各スクリーング
リッドに与える。ゆえにプレート電流とスクリーングリ
ッド電流は合流し負荷抵抗を経由することになります。
以上の如くプレート電流＋スクリーングリッド電流を負
荷に流し出力を約２０％増大させる方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】図４において、この発明の特長で
ある大幅に低い出力インピーダンスを得るための出力回
路基本構成を示す。図４（Ａ）は五極管使用カソードフ
ォロアー動作にてＳＥＰＰ出力回路の上段を構成する。
図４（Ｂ）は上段（Ａ）と全く等価に下段を構成する。
図４（Ｃ）は上段（Ａ）と下段（Ｂ）を組み合わせるこ
とにより五極管カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を構
成する。次にこの発明の実施の形態について実測結果を
例にあげて説明する。私が所有の水平偏向出力用４０Ｋ
Ｄ６数１０本の中より平均特性を持つ球を選び、三極管
接続時と五極管カソードフォロアー時の特性の違いを説
明する。図５、ＥＰ−ＩＰ特性のひときは立ち上がった
曲線がカソードフォロアー時、やや緩慢な立ち上がりの
曲線が三極管接続時の実測特性です。比較のためプレー
ト電流ＩＰは１Ａに選んだ時の内部抵抗を記していま
す。もちろん同一球の比較です。 五極管カソードフォロアー時 １８Ω（ＩＰ１Ａ） 三極管接続時 ８４Ω（ＩＰ１Ａ） 又、他の中〜大型低内部抵抗三極管も５０〜１００Ω
（１Ａ時）以内に納まるようです。つまり五極管カソー
ドフォロアー時には大幅に低い内部抵抗を示します。そ
の上図５から解るように同一プレート電流を得るのに、 五極管カソードフォロアー時 ＥＰ ５８Ｖ（ＩＰ１Ａ） 三極管接続時 ＥＰ １３０Ｖ（ＩＰ１Ａ） 尚五極管カソードフォロアーの特性測定に使用した基本
回路を図６に示す。実測はパルス測定です。以上の実測
結果より大幅に低い出力インピーダンスを持つ上、大幅
に効率を上げることが出来るＯＴＬ真空管電力増幅器を
実現することが出来るわけです。

【０００６】図１において全段直結ＯＴＬ真空管電力増
幅器を説明する。 イ） 初段（Ｖ１，Ｖ２）は高Ｇｍ五極管を使用した差
動増幅回路により充分利得を持たせ出力ＤＣオフセット
電圧を極力小さくする。 ロ） 初段のプレートより（Ｒ１，Ｒ２）の抵抗を経由
して（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッドに接続し
（ＣＣ１，ＣＣ２）の定電流負荷を与え、バイアス電圧
を得ると共に信号を伝達する。 ここで ＩＣＣ１＝ＩＣＣ２ Ｒ１＝Ｒ２ よって ＩＣＣ１×Ｒ１＝ＩＣＣ２×Ｒ２なる電位差を
得る。 ハ） ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）は内部抵抗の充分高い
五極管を使用した差動増幅回路を構成しカソード抵抗
（Ｒ３，Ｒ４）により電流帰還をかけ内部抵抗を数ＭΩ
に上げておき負荷抵抗（Ｒ５，Ｒ６）に比べ全く無視で
きる状態にしておく。この手法により出力管（Ｖ５，Ｖ
６）（Ｖ７，Ｖ８）の動作はコントロールグリッドープ
レート間の負荷抵抗（Ｒ５）（Ｒ６）に生ずる信号のみ
に支配されます。つまりこの発明の特長である五極管カ
ソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を実現することになる
わけです。 ニ） 出力上段、下段に全く同一の信号を与える打消動
作は（Ｖ４）の負荷抵抗（Ｒ６）を直接（出力ライン）
に接続するため、差動増幅回路の機能とあいまって（Ｒ
５）に生ずる信号と全く同一逆位相の信号を（Ｒ６）に
与え理想的な平衡動作をする。 ホ） （Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッド供給電圧は
定電流回路（ＣＣ４）により与える。その電流の一部を
（ＺＤ）に流し（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッド−
共通カソード間の電圧を固定する。このとき（ＣＣ４）
の電流配分は ＩＣＣ４＝Ｖ３Ｉｓｇ＋Ｖ４Ｉｓｇ＋ＩＺＤ 又、定電流回路（ＣＣ３）に流れ込む電流の配分は Ｉ１＋Ｉ２＋ＩＣＣ４＝ＩＣＣ３ よってＩ１＋Ｉ２＝ＩＣＣ３−ＩＣＣ４ つまり（ＩＣＣ３）−（ＩＣＣ４）が常に一定のためＩ
１＋Ｉ２も常に一定になります。よって本方式全段直結
回路はＤＣ帰還により無信号時には出力電位を０Ｖに保
つため自動的にＩ１＝Ｉ２を成立します。したがって出
力管のバイアス電圧は 上段Ｃｇ−カソード間 ＥＣ１＝Ｅ１−（Ｉ１×Ｒ５） 下段Ｃｇ−カソード間 ＥＣ２＝０−（Ｉ２×Ｒ６）−
（−Ｅ２） 以上の条件を持って出力管（Ｖ５，Ｖ６）（Ｖ７，Ｖ
８）にバイアス電圧を与えると共に信号を伝達する。

【０００７】図２において段間トランス使用出力段を説
明する。 イ） トランスの二次側（Ｓ１）端子と（Ｅ１）の間を
（Ｃ１）にて直流分をカットしておき（ＥＣ１）マイナ
ス側より（Ｒ１）（Ｓ１）（Ｓ２）を経由し（Ｖ１，Ｖ
２）にバイアス電圧を与える。 ロ） トランスの二次側（Ｓ３）端子と（出力ライン）
の間を（Ｃ２）にて直流分をカットしておき（ＥＣ２）
マイナス側より（Ｒ２）（Ｓ３）（Ｓ４）を経由し（Ｖ
３．Ｖ４）にバイアス電圧を与える。 ハ） よって（Ｓ１）（Ｓ２）間に生じた信号電圧は
（Ｃ１）を経由し（Ｖ１，Ｖ２）のプレート−コントロ
ールグリッド間のみに入力されます。又、（Ｓ３）（Ｓ
４）間に生じた逆位相同一信号電圧は（Ｃ２）を経由し
（Ｖ３，Ｖ４）のプレート−コントロールグリッド間の
みに入力されます。つまりこの発明の特長である五極管
カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を実現することにな
るわけです。

【０００８】図３において出力を増大させる給電方法を
説明する。 イ） 出力段に五極管を使用すると大出力時には飽和領
域に近づき、プレート電流の増加が緩慢になり、役に立
たないスクリーングリッド電流の増加が顕著になりま
す。よって本方式はプレート電流＋スクリーングリッド
電流が負荷を経由するため出力の増大のうえに肩特性を
改善する。したがって三次歪みも減少する。図７におい
てこの様子が解ります。 ロ） 最大出力時にプレート電流の１０％のスクリーン
グリッド電流が流れた時、従来の給電方法に比べ約２０
％出力が増加する。 ハ） 同一出力ではプレート損失、スクリーングリッド
損失をかなり低減する。

【０００９】

【発明の効果】イ） 従来の三極出力管使用ＯＴＬ電力
増幅器に比べ出力インピーダンスを約４分の１に低減す
るうえ効率を大幅に改善する。 ロ） 従来の五極出力管使用ＯＴＬ電力増幅器に比べ出
力インピーダンスを数１０分の１に低減するうえ五極管
の特長である効率の良さをより以上に高め最高効率を得
る。 ハ） 大幅に低い出力インピーダンスのため、ごく少量
の負帰還で直接スピーカーを駆動する。だから多量の負
帰還に起因するトラブルは解消する。 ニ） 全段直結回路で構成するため、信号経路には一切
低域時定数を持たず、それに起因するトラブルは全て解
消する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全段直結回路図

【図２】本発明のトランスドライブ出力段の回路図

【図３】本発明の出力を増大させる給電方法の回路図

【図４】本発明を実施するための出力段基本構成

【図５】本発明を実施するための出力管実測結果のグラ
フ

【図６】出力管カソードフォロアー時の特性測定のため
の基本回路

【図７】出力管ＥＣ＝０ＶのときのＥＰ−ＩＰ特性曲線

【符号の説明】

Ｖ１〜Ｖ８ は真空管 Ｅ１〜Ｅ５ は供給電源 Ｒ１〜Ｒ７ は抵抗器 ＣＣ１〜ＣＣ４ は定電流回路 ＣＶ１，ＣＶ２ は定電圧回路 ＺＤ はツェナーダイオード Ｓ１〜Ｓ４ 段間トランス二次側 Ｃ１，Ｃ２ はコンデンサー ＥＣ１，ＥＣ２ は出力管バイアス電源 Ｅｓｇ１，Ｅｓｇ２ は出力管スクリーングリッド電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】図１，にてその構成を説明する。 イ） 初段（Ｖ１，Ｖ２）のプレートより（Ｒ１，Ｒ
   ２）を経由して（ＣＣ１，ＣＣ２）の定電流負荷を与え
   ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッドに接
   続する。 ロ） （Ｖ３，Ｖ４）は高内部抵抗五極管を使用する。
   カソード抵抗（Ｒ３，Ｒ４）により電流帰還をかける。
   （Ｖ３）のプレートは出力段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロ
   ールグリッドに接続し負荷抵抗（Ｒ５）を経由して（Ｅ
   １）に接続する。（Ｖ４）のプレートは出力段（Ｖ７，
   Ｖ８）のコントロールグリッドに接続し負荷抵抗（Ｒ
   ６）を経由して（出力ライン）に接続する（ＣＣ４）の
   定電流回路により（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッド
   に電圧を与え、その一部を（ＺＤ）に流す。（Ｖ３，Ｖ
   ４）のプレート電流、スクリーングリッド電流と（Ｚ
   Ｄ）の電流は共通カソード（ＣＣ３）の定電流回路を経
   由して（−Ｅ３）に流す。 ハ） 出力段（Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８）は五極管又は
   ビーム管を使用し（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは（Ｅ１）
   に接続する。カソードは（出力ライン）に接続する。
   （Ｖ７，Ｖ８）のプレートは（出力ライン）に接続す
   る。カソードは（−Ｅ２）に接続する。 二） （出力ライン）より，抵抗（Ｒ７）を経由して初
   段（Ｖ２）のコントロールグリッドに接続する。 以上の如く構成された、全段直結ＯＴＬ真空管電力増幅
   器。
2. 【請求項２】図２、にてその構成を説明する。 イ） 段間トランス二次側（Ｓ１）端子より（Ｃ１）を
   経由し（Ｖ１，Ｖ２）のプレートと（Ｅ１）に接続す
   る。（ＥＣ１）マイナス側より（Ｒ１）を経由し（Ｓ
   １）端子に接続する。（Ｓ２）端子は（Ｖ１，Ｖ２）の
   コントロールグリッドに接続する。（ＥＣ１）プラス
   側、（Ｖ１，Ｖ２）のカソード、（Ｅｓｇ１）マイナス
   側は（出力ライン）に接続する。 ロ） 段間トランス二次側（Ｓ３）端子より（Ｃ２）を
   経由し（出力ライン）に接続する。（ＥＣ２）のマイナ
   ス側より（Ｒ２）を経由し（Ｓ３）端子に接続する。
   （Ｓ４）端子は（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッド
   に接続する。（ＥＣ２）のプラス側、（Ｖ３，Ｖ４）の
   カソード、（Ｅｓｇ２）マイナス側は（−Ｅ２）に接続
   する。以上の如く構成された出力段。
3. 【請求項３】図３，にてその構成を説明する。出力段
   （Ｖ５，Ｖ６）（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッド供
   給電圧を各プレート側に接続された（Ｅ４）（Ｅ５）に
   て供給し（ＣＶ１）（ＣＶ２）で安定化した上各スクリ
   ーングリッドに与える。以上の如く構成する。