JP2013140915A - Transformer for amplifier circuit, power amplifier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transformer for amplifier circuit which does not require an air gap in a core even if it is used in a single amplifier, and in which the S/N ratio of an amplifier is enhanced by canceling noise deriving from a power supply, or the like, automatically.SOLUTION: A transformer 10 for amplifier circuit receives, as amplification signals, a first amplification signal 102 and a second amplification signal 104 produced by inverting the phase of the first amplification signal. The primary winding 21 consists of a first coil 23 having one terminal connected with a first potential and the other terminal receiving the first amplification signal, and a second coil 24 having one terminal connected with a second potential lower than the first potential and the other terminal receiving the second amplification signal. The inductance of the first coil is equal to that of the second coil, the first and second coils are arranged so as to have the magnetic polarities opposite from each other, and the core does not include an air gap.

Description

本発明は、増幅回路用トランス、電力増幅器等に関する。   The present invention relates to an amplifier circuit transformer, a power amplifier, and the like.

増幅素子に真空管を用いる真空管アンプは、例えばオーディオアンプとして用いられている。真空管アンプの種類としては、例えば単球で電力増幅回路を構築できるシングルアンプ(A1アンプ)がある。このシングルアンプに使用される出力トランス(OPT、以下単に「トランス」とする)は、磁性体であるコアーの直流磁化防止のためにエアーギャップが設けられている。   A vacuum tube amplifier using a vacuum tube as an amplification element is used as an audio amplifier, for example. As a type of vacuum tube amplifier, for example, there is a single amplifier (A1 amplifier) capable of constructing a power amplifier circuit with a single ball. An output transformer (OPT, hereinafter simply referred to as “transformer”) used in this single amplifier is provided with an air gap for preventing direct current magnetization of a magnetic core.

特許文献1の発明でも、1次巻線に流れるDCアイドル電流によるコアーの直流磁化を防止するために、コアーにエアーギャップを設けている。   In the invention of Patent Document 1 as well, an air gap is provided in the core in order to prevent DC magnetization of the core due to the DC idle current flowing in the primary winding.

特開2007−295502号公報JP 2007-295502 A

「MJ無線と実験 2003年10月号」、株式会社誠文堂新光社、2003年10月1日発行、p87“MJ Radio and Experiment October 2003 Issue”, Seikodo Shinkosha Co., Ltd., issued October 1, 2003, p87

しかし、コアーにエアーギャップを設けると磁気抵抗が増加する。すると、磁気抵抗の増加によって磁束が通りにくくなるため、コアーのサイズを大きくする必要がある。そのため、シングルアンプでは、サイズが大型化する、重量が重くなる、コストが高くなる、コアーをカットする工程等が増える、という欠点があった。   However, providing an air gap in the core increases the magnetic resistance. Then, since it becomes difficult for the magnetic flux to pass by the increase in the magnetic resistance, it is necessary to increase the size of the core. For this reason, the single amplifier has disadvantages that the size is increased, the weight is increased, the cost is increased, and the process of cutting the core is increased.

また、シングルアンプでは、エアーギャップの影響で漏洩磁束と磁気歪が発生し、出力信号に歪が生じやすかった。さらに、特許文献1が背景技術において説明しているように、オーディオ用途の一般的なシングルアンプの出力は例えば3ワットから10ワット程度に留まり、歪の影響を受けやすいとの問題もあった。   In the single amplifier, leakage flux and magnetostriction are generated due to the air gap, and the output signal is likely to be distorted. Furthermore, as described in Patent Document 1 in the background art, there is a problem that the output of a general single amplifier for audio use is, for example, about 3 to 10 watts and is easily affected by distortion.

そこで、歪の低減とダンピングファクター向上策として、オーバーオールの負帰還をかける手法がとられることがある。しかし、元々が小出力であるために、大きな負帰還をかけることは難しかった。そして、シングルアンプでは、負帰還をかけたとしてもダンピングファクター(DF)は1桁程度であった(非特許文献1)。   Therefore, as a measure for reducing distortion and improving the damping factor, a method of applying negative feedback of overalls may be used. However, since it was originally a small output, it was difficult to apply a large negative feedback. In the single amplifier, even if negative feedback is applied, the damping factor (DF) is about one digit (Non-Patent Document 1).

ここで、シングルアンプの欠点を補うために、真空管を2本使用したプッシュプルアンプ(AB1アンプ)が用いられることがある。プッシュプルアンプでは、大きな出力を得ることができる(例えば20W〜100W)。また、2本の真空管が互いに歪を打ち消すように作用するため、出力信号の歪が小さい(例えば、0.1〜数%のオーダー)。   Here, in order to compensate for the shortcomings of the single amplifier, a push-pull amplifier (AB1 amplifier) using two vacuum tubes may be used. A push-pull amplifier can obtain a large output (for example, 20 W to 100 W). Further, since the two vacuum tubes act so as to cancel each other's distortion, the distortion of the output signal is small (for example, on the order of 0.1 to several percent).

プッシュプルアンプ(AB1−PP)では、2本の真空管へ流れる電流が同じになるように調整されるか、特性の揃った真空管(マッチド・ペアー)が使用される。そして、これらの電流は逆位相であるため、直流電流はトランスの一次巻線内でキャンセルして直流磁化を防止できる。よって、シングルアンプのようにトランスのコアーにエアーギャップを設ける必要がなくサイズが大型化することはない。さらに、キャンセル作用により電源由来のハムや雑音が打ち消されるのでS/N比が良くなる。   In the push-pull amplifier (AB1-PP), the currents flowing through the two vacuum tubes are adjusted to be the same, or vacuum tubes (matched pairs) with uniform characteristics are used. Since these currents are in antiphase, the direct current can be canceled in the primary winding of the transformer to prevent direct current magnetization. Therefore, there is no need to provide an air gap in the transformer core unlike a single amplifier, and the size does not increase. Furthermore, since the hum and noise derived from the power source are canceled by the canceling action, the S / N ratio is improved.

しかしながら、プッシュプルアンプでは、マッチド・ペアー管を使用した場合でも一般に2つの真空管のDCバランスをとる必要がある。そのため、プッシュプルアンプにはDCバランス回路が必要である。さらに、2つの真空管のそれぞれに互いに180度の位相差を持った交流信号を入力する必要がある。すると、位相反転回路も必要になり、回路規模が大きくなってしまう。そして、真空管を2つ用いるので消費電力も大きい。そして、一般的なAB1−PPアンプよりも出力インピーダンスを低く出来るクロスシャント・プッシュプル方式(CSPP)が考案されたが、負帰還をかけても、なおかつダンピングファクターは10〜18程度に留まる。   However, in a push-pull amplifier, it is generally necessary to balance the DC of two vacuum tubes even when a matched pair tube is used. Therefore, a push-pull amplifier needs a DC balance circuit. Furthermore, it is necessary to input AC signals having a phase difference of 180 degrees to each of the two vacuum tubes. Then, a phase inversion circuit is also required, and the circuit scale becomes large. And since two vacuum tubes are used, power consumption is also large. A cross-shunt push-pull method (CSPP) that can lower the output impedance than a general AB1-PP amplifier has been devised. However, even if negative feedback is applied, the damping factor remains at about 10-18.

更に、従来型真空管アンプではA1シングルアンプでも、及びAB1プッシュプルアンプでもアンプが持つべき基本性能や特性、たとえば周波数特性、歪率、S/N、及びダンピングファクターなどに閉塞感があり、過去数十年間に亘り大きな性能、及び特性改善は見られなかった。   Furthermore, with conventional vacuum tube amplifiers, the basic performance and characteristics that amplifiers should have in both A1 single amplifiers and AB1 push-pull amplifiers, such as frequency characteristics, distortion, S / N, and damping factors, have a sense of blockage. There was no significant performance or property improvement over the decade.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、シングルアンプに使用されてもコアーにエアーギャップを設ける必要がなく、電源等に由来するノイズを自動的に打ち消して、アンプのS/N比を向上させる増幅回路用トランスを提供する。 The present invention has been made in view of such problems. According to some aspects of the present invention, there is no need to provide an air gap in the core even when used in a single amplifier, and noise derived from a power source or the like is automatically canceled to improve the S / N ratio of the amplifier. An amplifier circuit transformer is provided.

(1)本発明は、コアーに巻かれた1次巻線と2次巻線とを備え、前記1次巻線で増幅回路の増幅信号を受けとる増幅回路用トランスであって、前記増幅信号として、第1の増幅信号と、前記第1の増幅信号の位相を反転させた第2の増幅信号と、を受け取り、前記1次巻線は、一方の端子が第1の電位に接続されて他方の端子が前記第1の増幅信号を受け取る第1のコイルと、一方の端子が前記第1の電位よりも低い第2の電位に接続されて他方の端子が前記第2の増幅信号を受け取る第2のコイルと、で構成され、前記第1のコイルのインダクタンスと前記第2のコイルとのインダクタンスとは同じであり、前記第1のコイルと前記第2のコイルは、磁気的極性が互いに反対であるように配置され、前記コアーはエアーギャップを含まない。 (1) The present invention is an amplifying circuit transformer that includes a primary winding and a secondary winding wound around a core and receives an amplification signal of an amplification circuit by the primary winding, , Receiving a first amplified signal and a second amplified signal obtained by inverting the phase of the first amplified signal, the primary winding having one terminal connected to the first potential and the other A first coil for receiving the first amplified signal, a first terminal connected to a second potential lower than the first potential, and a second terminal for receiving the second amplified signal. The first coil and the second coil have the same inductance, and the first coil and the second coil have opposite magnetic polarities. And the core does not include an air gap. .

(2)この増幅回路用トランスにおいて、前記第1のコイルと前記第2のコイルとがバイファイラー巻きされてもよい。 (2) In this amplifier circuit transformer, the first coil and the second coil may be bifilar wound.

これらの発明では、増幅回路用トランスのコアーに巻かれた1次巻線と2次巻線のうち、1次巻線を第1のコイルと第2のコイルとで構成する。このとき、第1のコイルのインダクタンスと第2のコイルとのインダクタンスとは同じであり、磁気的極性が互いに反対(位相が逆)であるように配置されている。   In these inventions, the primary winding is constituted by the first coil and the second coil among the primary winding and the secondary winding wound around the core of the amplifier circuit transformer. At this time, the inductance of the first coil and the inductance of the second coil are the same, and the magnetic polarities are opposite to each other (the phases are opposite).

そして、同一電流が、第1のコイルから増幅回路の増幅素子を経由して第2のコイルまで直列接続で流れている。ここで、第1のコイルと第2のコイルとの磁気的極性が互いに反対であるため、コアーに直流磁化は発生しない。そのため、増幅回路用トランスのコアーにエアーギャップを設ける必要がない。なお、ここでの磁気的極性とは、直流電流に対する磁気的極性を意味する。   The same current flows in series from the first coil to the second coil via the amplifier element of the amplifier circuit. Here, since the magnetic polarities of the first coil and the second coil are opposite to each other, no DC magnetization is generated in the core. Therefore, it is not necessary to provide an air gap in the core of the amplifier circuit transformer. Here, the magnetic polarity means a magnetic polarity with respect to a direct current.

ここで、第1のコイルと第2のコイルとは次のように接続されている。まず、第1のコイルは、一方の端子が第1の電位に接続されて、他方の端子で前記第1の増幅信号を受け取る。第1の電位はある固定電位である。例えば増幅回路の増幅素子が真空管である場合、第1の電位は真空管の仕様で決まるプレート供給電位であってもよい。また、第1の増幅信号とは、増幅回路からの交流出力信号である。   Here, the first coil and the second coil are connected as follows. First, one terminal of the first coil is connected to the first potential, and the other terminal receives the first amplified signal. The first potential is a fixed potential. For example, when the amplification element of the amplifier circuit is a vacuum tube, the first potential may be a plate supply potential determined by the specification of the vacuum tube. The first amplified signal is an AC output signal from the amplifier circuit.

第2のコイルは、一方の端子が第2の電位に接続されて、他方の端子で第2の増幅信号を受け取る。第2の電位は、第1の電位と異なる固定電位である。例えば第2の電位は接地電位であってもよい。また、第2の増幅信号とは、増幅回路からの交流出力信号であって、第1の増幅信号の位相が反転された信号である。増幅回路は、ある入力信号に基づいて、第1の増幅信号と位相の反転した第2の増幅信号を生成する。   The second coil has one terminal connected to the second potential and receives the second amplified signal at the other terminal. The second potential is a fixed potential different from the first potential. For example, the second potential may be a ground potential. The second amplified signal is an AC output signal from the amplifier circuit and is a signal obtained by inverting the phase of the first amplified signal. The amplifier circuit generates a second amplified signal whose phase is inverted from that of the first amplified signal based on an input signal.

このとき、前記のように直流電流が、第1の電位(例えば、プレート供給電位)に接続された第1のコイルから増幅回路の増幅素子を経由して、第2の電位(例えば、接地電位)に接続された第2のコイルまで直列接続で流れている。そして、第1のコイルと第2のコイルとは巻線の方向が逆で磁気的極性が互いに反対(逆極性)である。そのため、この直流電流によって、増幅回路用トランスのコアーが直流磁化することはない。   At this time, as described above, the direct current is supplied from the first coil connected to the first potential (for example, plate supply potential) through the amplification element of the amplification circuit to the second potential (for example, ground potential). ) To the second coil connected to). The first coil and the second coil have opposite winding directions and opposite magnetic polarities (reverse polarity). Therefore, the direct current does not cause direct current magnetization in the core of the amplifier circuit transformer.

一方、増幅回路から出力される交流信号である第1の増幅信号、第2の増幅信号については、直流電流とは異なる。互いに位相が反対の第1の増幅信号、第2の増幅信号が、それぞれ磁気的極性が互いに反対である第1のコイル、第2のコイルに供給されるので、これらの信号では、交流磁気的には同相となる。   On the other hand, the first amplified signal and the second amplified signal that are AC signals output from the amplifier circuit are different from the DC current. Since the first amplified signal and the second amplified signal having the opposite phases are supplied to the first coil and the second coil having the opposite magnetic polarities, respectively, the AC magnetic Are in phase.

本発明は、1次巻線内を第1のコイルと第2のコイルとで構成し、交流磁気的には同相であって強め合い、直流電流については逆相で互いにキャンセルすることでコアーが直流磁化することを防止する、増幅回路用トランスを実現する。   In the present invention, the inside of the primary winding is composed of the first coil and the second coil, and the magnetic cores are in phase with each other and strengthen each other, and the DC currents cancel each other in the opposite phase. An amplifier circuit transformer that prevents direct current magnetization is realized.

なお、第1のコイルのインダクタンスと第2のコイルとのインダクタンスとを一致させるために、第1のコイルと第2のコイルとをバイファイラー巻きによって生成してもよい。バイファイラー巻きは2本の線を平行に密着させて巻く方法である。バイファイラー巻きを行うことで、巻線の相互の結合度も密になり、所謂、総合コンダクタンス(M)をより大きくすることができる。   In order to make the inductance of the first coil and the inductance of the second coil coincide with each other, the first coil and the second coil may be generated by bifilar winding. Bifilar winding is a method of winding two wires in close contact in parallel. By performing bifilar winding, the degree of coupling between the windings is also increased, and the so-called total conductance (M) can be further increased.

また、第1のコイルと第2のコイルとは直流的に逆相接続であるため、電源由来の交流成分(例えば、リップルやハム音等のノイズを生じる成分)があっても、それらはコイルに対し同相入力電流として流れるので自動的にキャンセルされて2次側に出力されない。つまり、例えばA1シングルアンプに必須と言われていた大型チョークコイルと大容量電解コンデンサーなどで作る大掛かりなリップルフィルターのような特別の回路を設けなくても、アンプのS/N比を向上させることができる。さらに、電源リップルフィルターを簡便な回路構成にしても良い。   In addition, since the first coil and the second coil are connected in reverse phase with respect to the direct current, even if there is an alternating current component derived from the power source (for example, a component that generates noise such as ripple or hum), the coil is a coil. On the other hand, since it flows as an in-phase input current, it is automatically canceled and not output to the secondary side. In other words, the S / N ratio of the amplifier can be improved without providing a special circuit such as a large ripple filter made of a large choke coil and a large-capacity electrolytic capacitor, which are said to be essential for an A1 single amplifier. Can do. Furthermore, the power supply ripple filter may have a simple circuit configuration.

そして、交流信号については、第1の増幅信号と第2の増幅信号はトランス内の二つのコイル間で同相合成される。つまり、増幅回路用トランスのコアー内では2倍の合成磁束が発生する。このことは、同一のプレート電流に基づいて、1本の真空管のプレート電極とカソード電極から2倍の出力を取り出せることを意味する。そのため、本発明の増幅回路用トランスを用いた電力増幅器(パワーアンプ)では非常に高い電力効率を得ることができる。   For the AC signal, the first amplified signal and the second amplified signal are synthesized in phase between the two coils in the transformer. That is, twice the combined magnetic flux is generated in the core of the amplifier circuit transformer. This means that a double output can be taken from the plate electrode and cathode electrode of one vacuum tube based on the same plate current. Therefore, a power amplifier (power amplifier) using the amplifier circuit transformer of the present invention can achieve very high power efficiency.

(3)電力増幅器であって、前記に記載の増幅回路用トランスと、増幅素子が真空管である前記増幅回路と、を含む。 (3) A power amplifier, including the amplifier circuit transformer described above and the amplifier circuit in which the amplifier element is a vacuum tube.

(4)この電力増幅器において、前記増幅回路は、前記真空管として水平偏向出力管を用いてもよい。 (4) In this power amplifier, the amplifier circuit may use a horizontal deflection output tube as the vacuum tube.

(5)この電力増幅器において、前記真空管のプレート側からの出力を前記第1の増幅信号とし、前記真空管のカソード側からの出力を前記第2の増幅信号としてもよい。 (5) In this power amplifier, the output from the plate side of the vacuum tube may be the first amplified signal, and the output from the cathode side of the vacuum tube may be the second amplified signal.

これらの発明によれば、増幅回路の増幅素子は真空管であって、第1の増幅信号と、第1の増幅信号の位相を反転させた第2の増幅信号として、それぞれプレート電極、カソード電極からの信号を用いることができる。真空管の特性で、これらの電極からの信号は互いに180度の位相差を有する。そのため、例えば位相反転回路を特別に設けることなく、正確に逆相の信号を得ることができる。   According to these inventions, the amplification element of the amplification circuit is a vacuum tube, and the first amplification signal and the second amplification signal obtained by inverting the phase of the first amplification signal are respectively transmitted from the plate electrode and the cathode electrode. These signals can be used. Due to the characteristics of the vacuum tube, the signals from these electrodes have a phase difference of 180 degrees from each other. Therefore, for example, a signal having an opposite phase can be accurately obtained without specially providing a phase inversion circuit.

例えば、真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号としてもよい。逆に、真空管のプレート側からの出力を第2の増幅信号とし、真空管のカソード側からの出力を第1の増幅信号としてもよい。   For example, the output from the plate side of the vacuum tube may be the first amplified signal, and the output from the cathode side of the vacuum tube may be the second amplified signal. Conversely, the output from the plate side of the vacuum tube may be the second amplified signal, and the output from the cathode side of the vacuum tube may be the first amplified signal.

また、これらの発明では電流駆動で電力増幅を行う。そのため、真空管は大きな電流を流すことが可能な水平偏向出力管(Sweep管)であってもよい。水平偏向出力管は、例えば、TVのブラウン管などで小電流から大電流までスィープする用途に用いられ、過負荷に対する耐性の強さを備えている。また、真空管は、同じく大きな電流を流すことが可能な送信管であってもよい。   In these inventions, power amplification is performed by current drive. Therefore, the vacuum tube may be a horizontal deflection output tube (Sweep tube) capable of flowing a large current. The horizontal deflection output tube is used for, for example, a TV cathode ray tube or the like for sweeping from a small current to a large current, and has high resistance against overload. Further, the vacuum tube may be a transmission tube capable of flowing a large current.

水平偏向出力管を用いた増幅回路と前記の増幅回路用トランスとを含む電力増幅器は、S/N比が向上する等の効果を備えるだけでなく、長期信頼性を確保することも可能になる。   A power amplifier including an amplifying circuit using a horizontal deflection output tube and the amplifying circuit transformer has not only an effect of improving the S / N ratio but also a long-term reliability. .

(6)電力増幅器であって、前記に記載の増幅回路用トランスと、増幅素子がバイポーラトランジスタである前記増幅回路と、を含む。 (6) A power amplifier including the amplifier circuit transformer described above and the amplifier circuit in which an amplifier element is a bipolar transistor.

本発明によれば、増幅回路の増幅素子として増幅率が大きいバイポーラトランジスタを用いることで、アンプの出力インピーダンスの低減、及びS/N比を高める等の効果が向上する。また、小型化できるために適用範囲が広がる。例えば、音響機器以外にも通信用の出力機器など、様々な用途に使用できる。なお、増幅率が大きい半導体素子であれば、バイポーラトランジスタに限らず電力型電界効果トランジスター(MOS−FET)などを使用することが可能である。   According to the present invention, by using a bipolar transistor having a large amplification factor as an amplification element of an amplifier circuit, effects such as reduction in output impedance of the amplifier and increase in S / N ratio are improved. Further, since the size can be reduced, the application range is expanded. For example, it can be used for various purposes such as an output device for communication in addition to an audio device. In addition, as long as it is a semiconductor element with a high amplification factor, it is possible to use not only a bipolar transistor but also a power type field effect transistor (MOS-FET).

(7)2つの前記に記載の増幅回路用トランスである第1のトランスおよび第2のトランスと、2つの前記増幅回路であって増幅素子が真空管である第1の増幅回路、および第2の増幅回路と、互いに位相が反転した信号を生成する位相反転回路と、を含む電力増幅器において、前記第1のトランスの2次巻線と前記第2のトランスの2次巻線とを共用し、前記位相反転回路は、入力信号に基づいて、第1の信号と、前記第1の信号の位相を反転した第2の信号とを生成し、前記第1のトランスは、前記第1の信号を前記真空管のグリッド信号とし、前記第1の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、前記第2の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、前記第2のトランスは、前記第2の信号を前記真空管のグリッド信号とし、前記第2の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、前記第1の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、前記第2のトランスの前記第1のコイル、前記第2のコイルの磁気的極性は、前記第1のトランスの前記第1のコイル、前記第2のコイルの磁気的極性と反対であるように配置される。 (7) Two first transformers and second transformers which are the transformers for the amplifier circuit described above, two first amplifier circuits which are the amplifier circuits and the amplification element is a vacuum tube, and second transformers In a power amplifier including an amplifier circuit and a phase inverting circuit that generates signals whose phases are inverted with each other, the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer are shared, The phase inverting circuit generates a first signal and a second signal obtained by inverting the phase of the first signal based on an input signal, and the first transformer generates the first signal. The output from the plate side of the vacuum tube of the first amplifier circuit is a first amplification signal, and the output from the cathode side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is a second amplification. And the second transformer is a front The second signal is the grid signal of the vacuum tube, the output from the plate side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is the first amplified signal, and the output from the cathode side of the vacuum tube of the first amplifier circuit Is the second amplified signal, and the magnetic polarity of the first coil and the second coil of the second transformer is the same as that of the first coil and the second coil of the first transformer. It is arranged to be opposite to the target polarity.

(8)2つの前記に記載の増幅回路用トランスである第1のトランスおよび第2のトランスと、2つの前記増幅回路であって増幅素子が真空管である第1の増幅回路、および第2の増幅回路と、を含む電力増幅器において、前記第1のトランスの2次巻線と前記第2のトランスの2次巻線とを共用し、1つの入力信号を前記第1の増幅回路の前記真空管のグリッド信号、および前記第2の増幅回路の前記真空管のグリッド信号とし互いに同相信号とし、前記第1のトランスは、前記第1の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、前記第2の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、前記第2のトランスは、前記第2の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、前記第1の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とする。 (8) Two first transformers and second transformers that are amplifier circuit transformers as described above, two first amplifier circuits that are amplifier circuits, and the amplification elements are vacuum tubes, and second transformers In a power amplifier including an amplifier circuit, the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer are shared, and one input signal is supplied to the vacuum tube of the first amplifier circuit. The grid signal and the grid signal of the vacuum tube of the second amplifier circuit are in-phase signals, and the first transformer outputs the output from the plate side of the vacuum tube of the first amplifier circuit to the first An output from the cathode side of the vacuum tube of the second amplification circuit is set as a second amplification signal, and the second transformer outputs an output from the plate side of the vacuum tube of the second amplification circuit. First amplified signal And, the output from the cathode side of the vacuum tube of the first amplifying circuit and the second amplified signal.

これらの発明によれば、前記の増幅回路用トランスを構成する回路(基本回路)を2つ組み合わせてプッシュプル回路を構成し、例えば周波数応答性といった特性を改善させた電力増幅器を生成することができる。   According to these inventions, it is possible to form a push-pull circuit by combining two circuits (basic circuits) constituting the amplifier circuit transformer, and to generate a power amplifier with improved characteristics such as frequency response. it can.

例えば、位相反転回路を含む回路構成(以下、位相反転入力型プッシュプル増幅器、又はD−CSA1−PPとする)が可能である。2つの真空管に位相反転回路から出力された互いに位相が反転した信号をそれぞれ入力し、2つの基本回路の出力側のインダクタンスの磁気極性を互いに反転させてプッシュプル動作をさせることができる。   For example, a circuit configuration including a phase inversion circuit (hereinafter referred to as a phase inversion input type push-pull amplifier or D-CSA1-PP) is possible. Push-pull operations can be performed by reversing the magnetic polarities of the inductances on the output side of the two basic circuits, respectively, by inputting the signals whose phases are inverted from each other, which are output from the phase inverting circuit, to the two vacuum tubes.

このような構成の電力増幅器では、例えば20Hz未満の低域から150kHz付近まで広帯域にわたり優れた周波数特性を示す。更に、歪率の改善効果が大きくなる。また、一方の基本回路の真空管が故障等により機能しなくなっても、電力増幅器としての機能を継続できる。端的な例として、動作中に片側の真空管(管球)を引き抜いても出力信号を出し続ける。同様に片側の真空管のプレート電流が突発的に低下して電流のアンバランスが生じても正常に動作を続ける。従来の電力増幅器では、アンバランスな電流が流れると直流磁化が進み歪の増大や出力が出なくなる致命的故障に陥る。   The power amplifier having such a configuration exhibits excellent frequency characteristics over a wide band from, for example, a low frequency of less than 20 Hz to around 150 kHz. Furthermore, the effect of improving the distortion rate is increased. Moreover, even if the vacuum tube of one basic circuit stops functioning due to a failure or the like, the function as a power amplifier can be continued. As a simple example, the output signal continues to be output even if the vacuum tube (tube) on one side is pulled out during operation. Similarly, normal operation continues even if the plate current of the vacuum tube on one side suddenly drops and current imbalance occurs. In the conventional power amplifier, when an unbalanced current flows, DC magnetization advances, resulting in a fatal failure that causes an increase in distortion and no output.

また、2つの真空管に同相の信号(グリッド信号)を入力し、2つの基本回路の出力側のインダクタンスの交流磁気極性を互いに反転させてプッシュプル動作をさせることができる。このとき、一方の真空管のプレート側からの出力が第1のコイルに入力されて、対になる第2のコイルへは別の真空管のカソード側からの出力が入力される。なお、2つの基本回路の2次巻線は共通化される。   Also, in-phase signals (grid signals) can be input to the two vacuum tubes, and the push-pull operation can be performed by reversing the AC magnetic polarities of the inductances on the output side of the two basic circuits. At this time, the output from the plate side of one vacuum tube is input to the first coil, and the output from the cathode side of another vacuum tube is input to the second coil that forms a pair. The secondary windings of the two basic circuits are shared.

このような構成の電力増幅器(以下、同相入力型プッシュプル増幅器、又はE−CSA1−PPとする)では、それぞれの1次巻線を構成するコイル間の静電容量による結合作用により、高域で優れた周波数特性を示す。また、一方の真空管が故障等により機能しなくなっても、電力増幅器としての機能を継続できる。   In a power amplifier having such a configuration (hereinafter referred to as an in-phase input type push-pull amplifier or E-CSA1-PP), a high frequency band is obtained by a coupling action due to the capacitance between coils constituting each primary winding. Shows excellent frequency characteristics. Further, even if one of the vacuum tubes stops functioning due to a failure or the like, the function as a power amplifier can be continued.

このように、基本回路を組み合わせて構成された電力増幅器では、周波数応答性等の特性を改善させることが可能であり、また、一方の真空管が故障や破損を生じた場合であっても、電力増幅器としての機能を継続できる。なお、故障時の動作については位相反転入力型プッシュプルアンプとリカバリー動作が同じである。   In this way, a power amplifier configured by combining basic circuits can improve characteristics such as frequency response, and even if one of the vacuum tubes fails or breaks, The function as an amplifier can be continued. The operation at the time of failure is the same as the recovery operation of the phase inversion input type push-pull amplifier.

このような構成の電力増幅器では、二本の真空管にマッチド・ペアー管を特に使用しなくても正常動作する。一つの真空管の動作は基本回路の動作で説明の通りトランスの一次巻線内で直流キャンセル作用が働くので、直流バランスの必要がなく回路が簡便に成る。   The power amplifier having such a configuration operates normally even if a matched pair tube is not particularly used for the two vacuum tubes. As described in the operation of the basic circuit, the operation of one vacuum tube has a DC canceling action in the primary winding of the transformer, so that there is no need for DC balance and the circuit is simplified.

なお、2つの基本回路の組み合わせに限らず、2次巻線を共通にしたN個の基本回路を組み合わせて電力増幅器を構成することも可能である。   The power amplifier can also be configured by combining N basic circuits having a common secondary winding, not limited to a combination of two basic circuits.

(9) この増幅回路用トランスにおいて、前記1次巻線および前記2次巻線は、絶縁被覆として、ポリエステルの絶縁に加えて、ポリイミド被覆でコーティングされていてもよい。 (9) In this transformer for an amplifier circuit, the primary winding and the secondary winding may be coated with polyimide coating in addition to polyester insulation as an insulating coating.

本発明によれば、絶縁耐力が高く、且つ機械的な強度は強いために従来のようにレイヤーショートが発生することは無い。更に、この線材を使用してバイファイラー巻き、または多層重ね巻きに使用した場合には、これらの絶縁材が線間で誘電体損の少ない優れたコンデンサーを形成する。そのため、オーディオ用途では高域再生限界が伸び、歪などの特性の改善に寄与する。   According to the present invention, since the dielectric strength is high and the mechanical strength is strong, the layer short circuit does not occur unlike the conventional case. Further, when this wire is used for bifilar winding or multilayer lap winding, these insulating materials form excellent capacitors with little dielectric loss between the wires. Therefore, the high frequency reproduction limit is extended in audio applications, contributing to improvement of characteristics such as distortion.

第1実施形態の電力増幅器が含む増幅回路用トランスの回路(基本回路)を示す図。The figure which shows the circuit (basic circuit) of the transformer for amplifier circuits which the power amplifier of 1st Embodiment contains. 増幅素子を真空管(三極管)とする電力増幅器を示す図。The figure which shows the power amplifier which makes an amplification element a vacuum tube (triode tube). 図3(A)〜図3(B)は、コイルの端子と磁気極性の関係を示す図。FIG. 3A to FIG. 3B are diagrams showing a relationship between a coil terminal and a magnetic polarity. 増幅素子を五極管とする場合の構成例を示す図。The figure which shows the structural example in case an amplification element is used as a pentode. 第2実施形態の電力増幅器が含む基本回路を組み合わせた回路(第1応用回路)の図。The figure of the circuit (1st application circuit) which combined the basic circuit which the power amplifier of 2nd Embodiment contains. 図6(A)〜図6(D)は、第1応用回路における故障耐性を示す図。FIG. 6A to FIG. 6D are diagrams showing fault tolerance in the first application circuit. 第2実施形態の電力増幅器が含む基本回路を組み合わせた回路(第2応用回路)の図。The figure of the circuit (2nd application circuit) which combined the basic circuit which the power amplifier of 2nd Embodiment contains. 図8(A)〜図8(D)は、第2応用回路における故障耐性を示す図。FIGS. 8A to 8D are diagrams showing fault tolerance in the second application circuit. 図9(A)〜図9(B)は、第3実施形態を示す図。FIG. 9A to FIG. 9B are diagrams showing a third embodiment. 増幅素子をバイポーラトランジスタとする電力増幅器を示す図。The figure which shows the power amplifier which uses an amplification element as a bipolar transistor.

1.第1実施形態
本発明の第1実施形態について図1〜図4を参照して説明する。
1. First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

1.1.増幅回路用トランスの基本回路
図1は本実施形態の電力増幅器が含む増幅回路用トランス10の基本回路を示している。増幅回路用トランス10は、コアーに巻かれた1次巻線21と2次巻線22とを含む。増幅回路用トランス10は、電磁誘導を利用して1次巻線21の側(1次側)の交流電力を2次巻線22の側(2次側)に伝える。1次巻線21は、増幅回路(図外)からの第1の増幅信号102と、第1の増幅信号102の位相を反転させた第2の増幅信号104と、を受け取る。
1.1. Basic Circuit of Amplifier Transformer FIG. 1 shows a basic circuit of an amplifier circuit transformer 10 included in the power amplifier of this embodiment. The amplifier circuit transformer 10 includes a primary winding 21 and a secondary winding 22 wound around a core. The amplifier circuit transformer 10 transmits AC power on the primary winding 21 side (primary side) to the secondary winding 22 side (secondary side) using electromagnetic induction. The primary winding 21 receives a first amplified signal 102 from an amplifier circuit (not shown) and a second amplified signal 104 obtained by inverting the phase of the first amplified signal 102.

1次巻線21は、第1のコイル23と第2のコイル24の2つで構成される。第1のコイル23は、一方の端子で第1の増幅信号102を受け取り、他方の端子を第1の電位に固定する。第2のコイル24は、一方の端子で第2の増幅信号104を受け取り、他方の端子を第2の電位に固定する。本実施形態では、第1の電位は固定電位Vであり、第2の電位は接地電位である。固定電位Vは、接続される増幅回路の増幅素子によって定まる電位であってもよい。 The primary winding 21 includes two parts, a first coil 23 and a second coil 24. The first coil 23 receives the first amplified signal 102 at one terminal and fixes the other terminal at the first potential. The second coil 24 receives the second amplified signal 104 at one terminal, and fixes the other terminal to the second potential. In the present embodiment, the first potential is a fixed potential V 0 and the second potential is a ground potential. The fixed potential V 0 may be a potential determined by the amplification element of the connected amplification circuit.

2次巻線22には、電磁誘導により伝わった電力に応じた電流が流れる。そして、流れた電流は出力部40から取り出される。本実施形態では、出力部40から出力された電流が例えば負荷であるスピーカー(図外)に供給されるものとする。   A current corresponding to the electric power transmitted by electromagnetic induction flows through the secondary winding 22. Then, the flowing current is taken out from the output unit 40. In the present embodiment, it is assumed that the current output from the output unit 40 is supplied to, for example, a speaker (not shown) that is a load.

なお、第1の電位は第2の電位よりも高いものとする。また、図1における“+”および“−”の記号は、第1のコイル23、第2のコイル24における直流電流に対する磁気的極性を表しているが、詳細については後述する。   Note that the first potential is higher than the second potential. Further, the symbols “+” and “−” in FIG. 1 represent the magnetic polarity with respect to the direct current in the first coil 23 and the second coil 24, and details will be described later.

1.2.電力増幅器の構成
図2は増幅素子を真空管(三極管)とする本実施形態の電力増幅器1を示す図である。前記の増幅回路用トランス10と増幅回路30とが接続された構成となっている。図2では電力増幅器1の少なくとも一部が示されており、他の要素が含まれていてもよい。ここで、本実施形態の電力増幅器1は、特にオーディオ電力増幅器として用いられるが、用途はオーディオに限らない。なお、図1と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
1.2. Configuration of Power Amplifier FIG. 2 is a diagram showing a power amplifier 1 of this embodiment in which an amplifying element is a vacuum tube (triode tube). The amplifier circuit transformer 10 and the amplifier circuit 30 are connected to each other. In FIG. 2, at least a part of the power amplifier 1 is shown, and other elements may be included. Here, the power amplifier 1 of the present embodiment is particularly used as an audio power amplifier, but the application is not limited to audio. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態の増幅回路30は、増幅素子として真空管34を用いる。増幅回路30は、真空管34の他に、例えば入力抵抗32を含んで構成されてもよいし、バイアス電圧を与えるためのカソード抵抗(図外)を含んでいてもよい。   The amplifier circuit 30 of the present embodiment uses a vacuum tube 34 as an amplifier element. In addition to the vacuum tube 34, the amplifier circuit 30 may include an input resistor 32, for example, or may include a cathode resistor (not shown) for applying a bias voltage.

入力信号100は交流信号であって、入力抵抗32を介して、真空管34のグリッド電圧を与える。第1のコイル23が受け取る第1の増幅信号102は、真空管34のプレート側から出力される。一方、第2のコイル24が受け取る第2の増幅信号104は、真空管34のカソード側から出力される。   The input signal 100 is an AC signal, and gives the grid voltage of the vacuum tube 34 via the input resistor 32. The first amplified signal 102 received by the first coil 23 is output from the plate side of the vacuum tube 34. On the other hand, the second amplified signal 104 received by the second coil 24 is output from the cathode side of the vacuum tube 34.

このとき、真空管においてプレート電極とカソード電極との信号位相差は常に180度である。すなわち、第1の増幅信号102と第2の増幅信号104とは、互いに逆の位相をもった信号となる。   At this time, the signal phase difference between the plate electrode and the cathode electrode in the vacuum tube is always 180 degrees. That is, the first amplified signal 102 and the second amplified signal 104 are signals having opposite phases.

1.3.本実施形態の動作
1.3.1.直流成分について
ここで、図2の回路における直流電流について説明する。本実施形態では、B電源から真空管34のプレート供給電圧である第1の電位(V)が供給される。直流電流は、第1電位であるB電源から第1のコイル23を経由して、真空管34のプレートからカソードへ、そして、接地された第2のコイル24へと流れる。
1.3. Operation of the present embodiment 1.3.1. DC component Here, the DC current in the circuit of FIG. 2 will be described. In the present embodiment, a first potential (V 0 ) that is a plate supply voltage of the vacuum tube 34 is supplied from the B power source. The direct current flows from the B power source, which is the first potential, through the first coil 23, from the plate of the vacuum tube 34 to the cathode, and then to the grounded second coil 24.

ここで、図3(A)を用いて、直流電流とその磁気極性について説明する。図3(A)は、第1のコイル23と第2のコイル24の物理的な位置関係を表す。例えば、第1のコイル23と第2のコイル24とをバイファイラー巻きすることにより、このような物理的な位置関係を実現できる。   Here, a direct current and its magnetic polarity will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the physical positional relationship between the first coil 23 and the second coil 24. For example, such a physical positional relationship can be realized by bifilar winding the first coil 23 and the second coil 24.

図3(A)の第1のコイル23と第2のコイル24は図2と同じであり、+と−の符号も図2と同じである。直流電流の流れ込む端子側が+であって、流れ出る側が−となる。   The first coil 23 and the second coil 24 in FIG. 3A are the same as those in FIG. 2, and the signs of + and − are the same as those in FIG. The terminal side into which the DC current flows is +, and the terminal side from which the DC current flows out is-.

第1のコイル23にはプレート電流Idcpが+側の端子から−側の端子へと流れる。一方、第2のコイル24にはカソード電流Idckが+側の端子から−側の端子へと流れる。真空管34(図2参照)において、プレートに流れ込んだ電流はカソードから流れ出るので、IdcpとIdckとは同じ値である。 In the first coil 23, the plate current I dcp flows from the positive terminal to the negative terminal. On the other hand, the cathode current I dck flows through the second coil 24 from the positive terminal to the negative terminal. In the vacuum tube 34 (see FIG. 2), since the current flowing into the plate flows out from the cathode, I dcp and I dck have the same value.

同じ大きさの直流電流が正反対の方向に流れるので、第1のコイル23と第2のコイル24の磁気的極性は正反対(逆位相)になる。そのため、互いに磁界を打ち消しあうため、コアーに直流磁化が発生することはない。   Since direct current of the same magnitude flows in opposite directions, the magnetic polarities of the first coil 23 and the second coil 24 are opposite (reverse phase). For this reason, since the magnetic fields cancel each other, no DC magnetization is generated in the core.

よって、本実施形態電力増幅器が含む増幅回路用トランス10(図2参照)のコアーは、従来シングルアンプに使用される場合に必要であったエアーギャップを設ける必要がない。エアーギャップは、磁気抵抗を増加させて磁束を通りにくくさせていた。それを補うため、従来の増幅回路用トランスはコアーを大きくする必要があった。そして、エアーギャップ部分では大きな磁気歪を発生させて出力信号に歪を発生させていた。本実施形態の増幅回路用トランスのコアーでは、エアーギャップがないため、サイズを小型化することが可能になり、エアーギャップ由来の歪を皆無にした出力信号を得られる。   Therefore, the core of the amplifier circuit transformer 10 (see FIG. 2) included in the power amplifier according to the present embodiment does not need to be provided with an air gap that is conventionally required for a single amplifier. The air gap increases the magnetic resistance and makes it difficult for the magnetic flux to pass. In order to compensate for this, the conventional transformer for an amplifier circuit has to have a large core. In the air gap portion, a large magnetostriction is generated, and the output signal is distorted. In the core of the amplifier circuit transformer of this embodiment, since there is no air gap, the size can be reduced, and an output signal can be obtained without any distortion caused by the air gap.

さらに、例えばB電源(図2のV)に多少のリップルがあるような場合にも、第1のコイル23と第2のコイル24との磁気的極性が正反対であるため、電源由来の交流成分(リップル、ハム、ノイズなど)をキャンセルすることができる。そのため、これらのノイズ成分の影響を2次側に与えずに済む。 Further, for example, even when there is some ripple in the B power source (V 0 in FIG. 2), the magnetic polarities of the first coil 23 and the second coil 24 are opposite to each other. Components (ripple, hum, noise, etc.) can be canceled. For this reason, the influence of these noise components does not have to be given to the secondary side.

その結果、図2の回路を含むアンプの信号対雑音比(S/N比)を向上させることが可能である。例えば、出力部40に接続されたスピーカーからハム音等が発生することを抑制できる。   As a result, it is possible to improve the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the amplifier including the circuit of FIG. For example, the generation of hum or the like from a speaker connected to the output unit 40 can be suppressed.

ここで、正確に直流磁化を打ち消すためには、第1のコイル23と第2のコイル24のインダクタンスに差が生じないようにする必要がある。そこで、1次巻線を構成する第1のコイル23と第2のコイル24とを、バイファイラー巻きで生成することが好ましい。バイファイラー巻きを行うことで、両コイルのインダクタンスを等しくし、両コイルが磁気的に密結合することで、1次巻線内で正確に直流磁化を打ち消すことを可能にする。   Here, in order to cancel DC magnetization accurately, it is necessary to prevent a difference in inductance between the first coil 23 and the second coil 24. Therefore, it is preferable to generate the first coil 23 and the second coil 24 constituting the primary winding by bifilar winding. By performing bifilar winding, the inductances of both coils are made equal, and both coils are magnetically coupled tightly, thereby making it possible to cancel DC magnetization accurately in the primary winding.

しかし、 バイファイラー巻きは製造段階や出荷後においてレイヤーショート(層間短絡)が生じ得ることが問題として指摘されていた。特にオーディオ用の真空管アンプに適用した場合に、製品寿命があまり長くないという問題があった。   However, it has been pointed out as a problem that bifilar winding can cause a layer short (interlayer short) at the manufacturing stage or after shipment. In particular, when applied to an audio vacuum tube amplifier, there is a problem that the product life is not so long.

従来のトランスの線材は、絶縁被服が薄く機械的に傷が付きやすく、また耐圧が低い特性を有していた。本発明では、実験において増幅回路用トランスに用いる線材として、古河電工製のTEX−E製品、および類似品を使用して良好な結果を得た。この製品は、電源機器、及びデジタル機器用に開発された線材であり、UL安全規格にも合致し十分に高い線間耐圧を有した安全性と信頼性の高い線材である。   A conventional transformer wire has a characteristic that the insulation jacket is thin and easily damaged mechanically, and the pressure resistance is low. In the present invention, as a wire used for an amplifier circuit transformer in the experiment, a TEX-E product manufactured by Furukawa Electric and a similar product were used, and good results were obtained. This product is a wire material developed for power supply devices and digital devices, and is a highly safe and reliable wire material that meets UL safety standards and has a sufficiently high withstand voltage between wires.

当該線材の絶縁被覆は、ポリエステルフィルムの二重層絶縁に加えて、三層目はポリイミド被覆でコーティングされている。そのため、絶縁耐力が高く、且つ機械的な強度は強いために従来のようにレイヤーショートが発生することは無い。更に、この線材を使用してバイファイラー巻き、または多層重ね巻きに使用した場合には、これらの絶縁材が線間で誘電体損の少ない優れたコンデンサーを形成する。そのため、オーディオ用途では高域再生限界が伸び、歪などの特性の改善に寄与する(特性改善の実験報告は後述する)。   In addition to the double layer insulation of the polyester film, the third layer is coated with a polyimide coating. Therefore, since the dielectric strength is high and the mechanical strength is strong, the layer short circuit does not occur unlike the conventional case. Further, when this wire is used for bifilar winding or multilayer lap winding, these insulating materials form excellent capacitors with little dielectric loss between the wires. Therefore, in audio applications, the high-frequency reproduction limit is extended, contributing to improvement of characteristics such as distortion (experimental reports on characteristic improvement will be described later).

1.3.2.交流成分について
ここで、図2および図3(B)を参照して、交流成分について説明する。本実施形態では、1つの入力信号100に基づいて、位相が互いに逆である第1の増幅信号102、第2の増幅信号104が生成される。そして、第1の増幅信号102、第2の増幅信号104はそれぞれ第1のコイル23、第2のコイル24に供給される。
1.3.2. Here, the AC component will be described with reference to FIGS. 2 and 3B. In the present embodiment, based on one input signal 100, a first amplified signal 102 and a second amplified signal 104 whose phases are opposite to each other are generated. Then, the first amplified signal 102 and the second amplified signal 104 are supplied to the first coil 23 and the second coil 24, respectively.

図2の真空管34においてカソード側の出力信号である第2の増幅信号104の交流成分は、グリッドへの入力信号100と同相の信号である。一方、プレート側には第1の増幅信号102が流れ込むが、入力信号100に対して180度の位相差がある。   In the vacuum tube 34 of FIG. 2, the AC component of the second amplified signal 104 which is an output signal on the cathode side is a signal in phase with the input signal 100 to the grid. On the other hand, the first amplified signal 102 flows into the plate side, but has a phase difference of 180 degrees with respect to the input signal 100.

よって、図3(B)に示すように、第2の増幅信号104の交流成分である出力電流Iackは、図3(A)のカソード電流Idckの流れる方向を+とすると、+Iackで表すことができる。一方、第1の増幅信号102の交流成分である出力電流Iacpは、図3(A)のプレート電流Idcpの流れる方向を+とすると、−Iacpで表すことができる。 Therefore, as shown in FIG. 3B, the output current I ack, which is the AC component of the second amplified signal 104, is + I ack, where the cathode current I dck flow direction in FIG. Can be represented. On the other hand, the output current I acp that is the AC component of the first amplified signal 102 can be represented by −I acp, where the plate current I dcp flows in FIG.

つまり、1次巻線内において、第1のコイル23と第2のコイル24とで、交流磁気的に同相合成が行われる。図3(B)では、第1のコイル23と第2のコイル24の交流信号に対する磁気極性(アクティブ状態での磁気極性)の方向を「●」によって示している。このとき、同相合成によって、交流成分について2倍の合成磁束が発生する。このことは、同一プレート電流でありながら1つの真空管34から2倍の出力を取り出せることを意味する。   That is, in the primary winding, the first coil 23 and the second coil 24 perform AC magnetic phase in-phase synthesis. In FIG. 3B, the direction of the magnetic polarity (magnetic polarity in the active state) with respect to the AC signal of the first coil 23 and the second coil 24 is indicated by “●”. At this time, a double combined magnetic flux is generated for the AC component by in-phase synthesis. This means that a double output can be taken out from one vacuum tube 34 with the same plate current.

例えば、従来のA1シングルアンプの出力効率(陽極効率、入力電力に対する出力電力の比)は25%程度といわれている。本発明では、実験によると、プレートへの入力電力(Pin)23Wに対し出力(Po)9.5Wを得ており、約40〜45%の高い電力効率を得ることが可能である。また、同相合成されることと、カソード出力とカソード側巻き線(24)により大きな電流帰還がかかり、特性改善効果が期待でき、電力増幅回路全体の出力インピーダンスを下げる働きにより高いダンピングファクター(DF)を得ることが可能になる、同様に歪率を改善する効果もある(特性改善の総合性能の詳細は後述)。   For example, the output efficiency (anode efficiency, ratio of output power to input power) of a conventional A1 single amplifier is said to be about 25%. In the present invention, according to experiments, an output (Po) of 9.5 W is obtained with respect to an input power (Pin) of 23 W to the plate, and a high power efficiency of about 40 to 45% can be obtained. In addition, a large current feedback is applied to the cathode output and the cathode side winding (24) due to the in-phase synthesis, a characteristic improvement effect can be expected, and a high damping factor (DF) is achieved by reducing the output impedance of the entire power amplifier circuit. Similarly, there is an effect of improving the distortion rate as well (details of the overall performance of the characteristic improvement will be described later).

1.4.真空管の種類について
ここで、図2では真空管34として三極管を用いているが、本実施形態の電力増幅器に用いる真空管34の種類は三極管に限定されるものではない。例えば、図2の増幅回路30に代えて、図4の増幅回路30Aを適用してもよい。なお、図4において、図1〜図2と同じ要素については同じ番号を付しており説明を省略する。
1.4. Here, although the triode is used as the vacuum tube 34 in FIG. 2, the type of the vacuum tube 34 used in the power amplifier of the present embodiment is not limited to the triode. For example, the amplifier circuit 30A of FIG. 4 may be applied instead of the amplifier circuit 30 of FIG. In FIG. 4, the same elements as those in FIGS.

増幅回路30Aは、増幅素子34Aとして五極管を用いている。五極管を用いる場合、第2グリッド(スクリーングリッド)にプラスの電位(図4ではV)を与える必要があるため、図2の回路の場合とは異なる電源が必要になる。また、増幅素子にはビーム4極管を用いても良い。 The amplifying circuit 30A uses a pentode as the amplifying element 34A. When a pentode is used, a positive potential (V 1 in FIG. 4) needs to be applied to the second grid (screen grid), so that a power source different from that in the circuit of FIG. 2 is required. A beam quadrupole tube may be used as the amplifying element.

しかし、真空管のカソード側に生じる電流帰還量は使用する真空管の電圧増幅度(μ)に依存する。電圧増幅度(μ)の値が大きいほど電流帰還量は大きくなる。電流帰還量が大きくなるとそれに反比例して出力インピーダンスが下がる。さらに、歪の改善、および周波数特性の改善などの改善効果が生じる。そして、その改善度は概ね1/μ(電圧増幅度の逆数)で表される。   However, the amount of current feedback generated on the cathode side of the vacuum tube depends on the voltage amplification degree (μ) of the vacuum tube used. The larger the value of voltage amplification (μ), the larger the current feedback amount. As the amount of current feedback increases, the output impedance decreases in inverse proportion. Further, improvement effects such as improvement of distortion and improvement of frequency characteristics occur. The degree of improvement is generally expressed by 1 / μ (reciprocal of voltage amplification).

真空管の電圧増幅度(μ)は三極管よりも多極管(例えば、五極管、ビーム四極管など)の方が高いために、多極管を利用することで前記のダンピングファクター、歪等の改善をより大きく行うことが可能になる。なお、後述の真空管を用いた回路図の例においても、三極管に代えて多極管を用いることが可能である。多極管でも内部抵抗(rp)の大きな真空管を使用するとより大きなダンピングファクターが得られる。一方、従来の真空管アンプでは内部抵抗の低い三極管を使用する事でダンピングファクターを大きくすることが出来るので三極管が好んで使用されて来た(その値は3〜8程度である)。よって、本提案の技術と従来のそれとは真逆の関係になる。   The voltage amplification degree (μ) of the vacuum tube is higher in the multipolar tube (for example, pentode, beam quadrupole, etc.) than in the triode, so the above-described damping factor, distortion, etc. can be obtained by using the multipole tube. Greater improvements can be made. In the example of a circuit diagram using a vacuum tube described later, a multipolar tube can be used instead of the triode. Even in a multipolar tube, if a vacuum tube having a large internal resistance (rp) is used, a larger damping factor can be obtained. On the other hand, since the damping factor can be increased by using a triode having a low internal resistance in the conventional vacuum tube amplifier, the triode has been used favorably (the value is about 3 to 8). Therefore, the proposed technique and the conventional technique are in the opposite relationship.

1.5.その他の特長について
1.5.1.ダンピングファクターについて
本実施形態の電力増幅器は、電圧増幅度(ゲイン)が1(ユニティゲイン)である。これは、真空管の負荷のインダクタンス(インピーダンス)がプレート側とカソード側とで同じためである。例えば、プレート(P)側とカソード(K)側にインピーダンスを持たせた回路では、それぞれの側のインピーダンスZ(P)、Z(K)を用いて、電圧増幅度Gを簡便的に下記の式(1)で計算できる。
1.5. Other features 1.5.1. About Damping Factor The power amplifier of this embodiment has a voltage amplification factor (gain) of 1 (unity gain). This is because the inductance (impedance) of the vacuum tube load is the same on the plate side and the cathode side. For example, in a circuit having impedance on the plate (P) side and the cathode (K) side, the voltage amplification degree G can be simply set as follows using the impedances Z (P) and Z (K) on the respective sides. It can be calculated by equation (1).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

例えば、PK分割位相反転回路(図9(A)参照)においては、P側とK側とに同じ抵抗値(Z(P)=Z(K))を挿入して電圧増幅度Gを1とし、振幅を変えることなく位相を反転させる。   For example, in the PK division phase inverting circuit (see FIG. 9A), the same resistance value (Z (P) = Z (K)) is inserted on the P side and the K side to set the voltage amplification degree G to 1. Invert the phase without changing the amplitude.

本実施形態の電力増幅器は、電圧増幅度(G)が1である為に従来行われてきた電圧変化で出力を取り出していた方法とは異なり、電力増幅を行うには電流増幅器として動作させる必要がある。電流増幅器として動作させるためには、ある一定の電磁エネルギーをトランスに注入する必要がある。よって、大きな電流を真空管から予めトランスの1次巻線に流す必要がある。しかし、真空管は電流増幅素子ではないため、本実施形態の電力増幅器では出力トランス(OPT)の一次巻線において同相磁気合成を行うことで電圧出力に代わって電流出力を取り出している。   The power amplifier according to the present embodiment needs to be operated as a current amplifier in order to perform power amplification, unlike the method in which the output is extracted by voltage change that has been conventionally performed because the voltage amplification degree (G) is 1. There is. In order to operate as a current amplifier, it is necessary to inject a certain amount of electromagnetic energy into the transformer. Therefore, it is necessary to flow a large current from the vacuum tube to the primary winding of the transformer in advance. However, since the vacuum tube is not a current amplifying element, the power amplifier of this embodiment takes out the current output instead of the voltage output by performing in-phase magnetic synthesis in the primary winding of the output transformer (OPT).

ここで、本実施形態の電力増幅器は前記の増幅回路用トランスを含む。そして、トランスの1次巻線は、バイファイラー巻きで生成された第1のコイルと第2のコイルを含んでいるとする。このとき、第1のコイルと第2のコイルとは、電磁的・静電的に密に結合される。そして、カソード(K)側からの出力信号(第2の増幅信号)はK側の巻線(第2のコイル)に対して多量の電流帰還をかけることが出来るので、歪を低減し、出力インピーダンスを大幅に低下させることができる。さらに、両コイルが電磁的・静電的結合が密であるために第1のコイル内の信号電流(プレート電流ip)もK側電流(カソード電流ik)と等価になり、総合的に出力インピーダンスの低減作用と歪の改善が行われる。   Here, the power amplifier of the present embodiment includes the amplifying circuit transformer. The primary winding of the transformer includes a first coil and a second coil generated by bifilar winding. At this time, the first coil and the second coil are electromagnetically and electrostatically tightly coupled. The output signal (second amplified signal) from the cathode (K) side can apply a large amount of current feedback to the K side winding (second coil), so that distortion is reduced and the output is reduced. Impedance can be greatly reduced. Furthermore, since both coils are closely coupled electromagnetically and electrostatically, the signal current (plate current ip) in the first coil is equivalent to the K-side current (cathode current ik), and the output impedance is comprehensively determined. Reduction effect and distortion improvement are performed.

なお、前記のように、電流帰還量は使用している真空管の電圧増幅度(μ)に依存し、その値が大きいほど電流帰還量は大きくなる。電流帰還は主として出力インピーダンスを下げ、さらに、歪および周波数特性の改善が行われる。その改善度は増幅度の逆数(1/μ)で表される。そのため、本実施形態では、従来は三極管が音質面で有利とされていたが、それに代えて電圧増幅度(μ)の高い多極管を用いて、歪や周波数特性をさらに改善させることが可能になる。   As described above, the current feedback amount depends on the voltage amplification degree (μ) of the vacuum tube being used, and the current feedback amount increases as the value increases. Current feedback mainly lowers the output impedance and further improves distortion and frequency characteristics. The degree of improvement is expressed by the reciprocal of the amplification degree (1 / μ). Therefore, in this embodiment, the triode tube has been conventionally advantageous in terms of sound quality, but it is possible to further improve distortion and frequency characteristics by using a multipole tube with a high voltage amplification degree (μ) instead. become.

ここで、本実施形態の電力増幅器は、大きな電流帰還量によって出力インピーダンス(Z)が大幅に低くなりダンピングファクター(DF)を向上させることができる。例えばオーディオ用途においては、ダンピングファクターが大きい程、スピーカーの駆動と制動性に優れるために原音に近い再生が可能となり音質と聴感が向上する。 Here, the power amplifier according to the present embodiment can significantly improve the damping factor (DF) by significantly reducing the output impedance (Z O ) due to a large amount of current feedback. For example, in audio applications, the larger the damping factor, the better the driving and braking performance of the speaker, so that reproduction close to the original sound is possible, and sound quality and audibility are improved.

ダンピングファクターDFは、負荷インピーダンス(Z)を電力増幅器の出力インピーダンス(Z)で割って得られる。負荷インピーダンス(Z)は、例えば、使用するスピーカーのインピーダンス(一般に8Ω)である。ダンピングファクターDFは、下記の式(2)で計算できる。 The damping factor DF is obtained by dividing the load impedance (Z 1 ) by the output impedance (Z O ) of the power amplifier. The load impedance (Z 1 ) is, for example, the impedance of the speaker to be used (generally 8Ω). The damping factor DF can be calculated by the following equation (2).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

本実施形態の電力増幅器は、その動作点からA1アンプである。但し、更に大電流を流せる位置へ動作点をシフトしても良い。そして真空管の陽極特性図で多極管のプレート電流が急激に変化しなくなる位置、一般にニー(Knee、膝)と呼ばれる位置に動作点を設定しても良い。そして、入力信号の両半波毎に比例してプレート電流は増減し、動作点の上下で均等な電流変化が現れて来る。つまり、常に入力信号と出力信号は比例的に電流変化として100%の状態で現れてくることになる。動作点をニーに置く方法は基本回路、及び2つのプッシュプル回路共に同じである。このことは、プッシュプル回路においては従来のAB1−プッシュプルアンプではカットオフ寸前までの深いバイアスを与えて動作させて入力信号の半波ごとにしか真空管が導通させていない動作方法と大きな違いがある。   The power amplifier of this embodiment is an A1 amplifier from the operating point. However, the operating point may be shifted to a position where a larger current can flow. Then, the operating point may be set at a position where the plate current of the multipolar tube does not change suddenly in the anode characteristic diagram of the vacuum tube, generally called a knee (knee). The plate current increases and decreases in proportion to both half-waves of the input signal, and uniform current changes appear above and below the operating point. That is, the input signal and the output signal always appear in a state of 100% as a current change in proportion. The method of placing the operating point in knee is the same for both the basic circuit and the two push-pull circuits. This is largely different from the operation method in which the conventional AB1-push-pull amplifier is operated with a deep bias just before the cut-off in the push-pull circuit and the vacuum tube is conducted only for every half wave of the input signal. is there.

動作点をニーに置くことは、P側とK側が常に信号電流を流し続けることでトランスの1次巻線内で磁気的に高効率な結合を可能にしている。更に、真空管が常時オン状態であるが故に、出力回路内で電流帰還がほぼ完全な形で掛かり、大きな電流帰還による出力インピーダンスの顕著な低下が生じる。そのため、ダンピングファクターを向上させることができる。ある実験においては、本実施形態の電力増幅器では50以上のダンピングファクターを容易に得ることができた。   Placing the operating point at knee enables magnetically highly efficient coupling in the primary winding of the transformer by constantly flowing a signal current on the P side and the K side. Further, since the vacuum tube is always on, current feedback is applied almost completely in the output circuit, and the output impedance is significantly reduced due to large current feedback. Therefore, the damping factor can be improved. In a certain experiment, a damping factor of 50 or more could be easily obtained with the power amplifier of this embodiment.

ここで、従来のA1アンプのトランスは直流磁化防止策としてエアーギャップが必須であるが、その悪影響を受けて出力信号は歪を多く含んでいた。一方、本発明の電力増幅器のトランスは、カットコアーやEIコアーなどのコアー材の他にトロイダルコアーを使用しエアーギャップを不要としたエアーギャップ由来の磁気歪の発生源を持たないトランスを使用しても良い。トロイダルコアーは磁気回路での歪は無視できるほど小さいものである。よって、歪の少ない出力信号が得られる。   Here, the transformer of the conventional A1 amplifier requires an air gap as a measure for preventing DC magnetization, but the output signal contains a lot of distortion due to the adverse effect. On the other hand, the transformer of the power amplifier of the present invention uses a transformer that does not have a source of magnetostriction derived from an air gap that uses a toroidal core in addition to a core material such as a cut core or an EI core and eliminates an air gap. May be. The toroidal core has negligible distortion in the magnetic circuit. Therefore, an output signal with less distortion can be obtained.

1.5.2.インピーダンスマッチングについて
本実施形態の電力増幅器は真空管アンプであり、そのトランスの役割として増幅された電力信号を効率的に2次側へ伝達しなければならない。そのため、真空管の内部抵抗に見合ったトランスの1次インピーダンス(至適負荷)の接続が求められる。至適条件をはずすと出力の低下や歪の増加などの不都合さが増えることになる。なお、インピーダンスマッチングは1次・2次巻線比で調整される。
1.5.2. About Impedance Matching The power amplifier of this embodiment is a vacuum tube amplifier, and the amplified power signal must be efficiently transmitted to the secondary side as a role of its transformer. Therefore, the connection of the primary impedance (optimum load) of the transformer corresponding to the internal resistance of the vacuum tube is required. When the optimum condition is removed, inconveniences such as a decrease in output and an increase in distortion increase. The impedance matching is adjusted by the primary / secondary winding ratio.

そして、電力増幅器のトランスではエネルギーの授受が行われるが、情報を正確に伝達するためには十分な量のエネルギーを注入することが必要である。このエネルギーは、巻かれているインダクタンス(L)に流す電流(I)の2乗に比例すると言われている。具体的には、エネルギーEは、式(3)のように表すことができる。   In the power amplifier transformer, energy is exchanged, but it is necessary to inject a sufficient amount of energy to accurately transmit information. This energy is said to be proportional to the square of the current (I) flowing through the wound inductance (L). Specifically, the energy E can be expressed as in Equation (3).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

そのため、本実施形態の電力増幅器では小さいインダクタンスに大きなアイドリング電流を流すことで、情報量を多く含み、立ち上がり特性も優れている電力信号伝達を可能にしている。具体的には、一般的なA1シングルアンプが負荷インダクタンス10H程度に50mA〜80mAほどを流しているのに対して、例えば本実施形態では300mHといった小さい値の1次インダクタンスを用いる。アイドリング電流は、例えば400mAといった大きな値にする。インダクタンスが小さくても良い事はコイルの直流抵抗(Rdc)を小さく出来るので発熱を減らし損失を小さく出来ることと、併せて出力インピーダンスが低減する。故に、高いダンピングファクター(DF)を得ることが可能となる。   Therefore, in the power amplifier of this embodiment, a large idling current is allowed to flow through a small inductance, thereby enabling power signal transmission that includes a large amount of information and has excellent rise characteristics. Specifically, a general A1 single amplifier supplies a load inductance of about 10 mA to about 50 mA to 80 mA, whereas in the present embodiment, a primary inductance having a small value such as 300 mH is used. The idling current is set to a large value such as 400 mA. The fact that the inductance may be small is that the direct current resistance (Rdc) of the coil can be reduced, so that heat generation can be reduced and loss can be reduced, and output impedance is also reduced. Therefore, it becomes possible to obtain a high damping factor (DF).

大きな電流を流すことは入力信号変化に対し大きな出力電流変化が得られ、磁性体であるトランスのコアーの正規磁気曲線(B−H曲線)における直線性の良い領域での使用を意味する。このため、出力信号における歪を低減することが可能になる。   When a large current flows, a large output current change can be obtained with respect to an input signal change, which means use in a region with good linearity in the normal magnetic curve (BH curve) of the core of the transformer, which is a magnetic material. For this reason, distortion in the output signal can be reduced.

例えば、オーディオ用途において、従来のA1アンプ等で音量を絞って小出力で聴く場合には、B−H曲線の原点付近の湾曲部分を使用することになる。そのため、歪が顕著に現れ、音質が劣化するという問題が生じていた。本実施形態の電力増幅器では、このような従来のオーディオA1アンプにおける問題も解決することができる。   For example, in audio applications, when a conventional A1 amplifier or the like is used to reduce the volume and listen at a small output, a curved portion near the origin of the BH curve is used. For this reason, there has been a problem that distortion appears prominently and sound quality deteriorates. In the power amplifier according to the present embodiment, such a problem in the conventional audio A1 amplifier can be solved.

なお、本実施形態の電力増幅器ではアイドリング時に最も多くプレート電流が流れる。そして、入力信号が入るに従い電流は減少する方向に働き、従来のA1シングルアンプとはプレート電流の挙動が正反対である。このことは初期状態の電源電力容量を確保すればよいことになり、出力増加に従い出力管のプレート電流が減少するので電源設計・製作が楽になるとのメリットがある。   In the power amplifier of this embodiment, the plate current flows most during idling. As the input signal is input, the current decreases and the plate current behavior is opposite to that of the conventional A1 single amplifier. This means that it is sufficient to ensure the power supply capacity in the initial state, and the plate current of the output tube decreases as the output increases.

1.5.3.ダンピングファクターの理論式について
いくつかの実験によると、本実施形態の電力増幅器を用いることで、容易に50以上のダンピングファクター(DF)を実現できる。DFは、式(2)で求められるため、出力インピーダンスZが低いほど高くなる。
1.5.3. About the theoretical formula of a damping factor According to some experiments, a damping factor (DF) of 50 or more can be easily realized by using the power amplifier of this embodiment. Since DF is obtained by Expression (2), it becomes higher as the output impedance Z O is lower.

ここで、真空管の内部抵抗rpは式(4)で表される。   Here, the internal resistance rp of the vacuum tube is expressed by Expression (4).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、rpは真空管の内部抵抗、epはアクティブ動作状態のプレート電圧、ipはアクティブ動作状態のプレート電流である。なお、rpは固定抵抗などの集中定数ではなく、アクティブ状態の抵抗値である。   Here, rp is the internal resistance of the vacuum tube, ep is the plate voltage in the active operation state, and ip is the plate current in the active operation state. Note that rp is not a lumped constant such as a fixed resistance, but a resistance value in an active state.

ここで、本実施形態の電力増幅器は、電流駆動型の電力増幅器であり電圧増幅度(ゲイン)は常に1である。すると、式(4)でepは電圧の関数であるために出力には変化分としては現れてこない。代わってrp情報を真空管外へ取り出せるのはプレート電流ip(=カソード電流ik)に依存していることが理解できる。   Here, the power amplifier of this embodiment is a current-driven power amplifier, and the voltage amplification degree (gain) is always 1. Then, since ep is a function of voltage in Equation (4), it does not appear as a change in the output. Instead, it can be understood that the rp information can be taken out of the vacuum tube depends on the plate current ip (= cathode current ik).

そして、rpの情報はip(ik)に乗って、OPT(出力トランス)の一次インダクタンスへ伝えられるが、後述する式(6)および式(7)により、OPT内の両インダクタンスの磁気極性の打ち消し作用が働いているので、見掛け上でrpは二次側(負荷側)からはゼロとなる。   The information on rp is carried on ip (ik) and transmitted to the primary inductance of the OPT (output transformer), but the magnetic polarities of both inductances in the OPT are canceled by equations (6) and (7) described later. Since the action is working, rp is apparently zero from the secondary side (load side).

ここで、OPTの一次インピーダンスZpは下記の式(5)で表現される。   Here, the primary impedance Zp of OPT is expressed by the following equation (5).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、Rdcpは一次インダクタンス(第1のコイル)の直流抵抗、及び第二コイルの直流電流である。なお、両者はバイファイラーで巻いてあるために正確に同じ値を示すのでRdcpとRdckは同じ値である。ωLpはある周波数における角速度(ω=2πf)と一次インダクタンス(Lp)、(Lk)で決まるリアクタンスである。   Here, Rdcp is the direct current resistance of the primary inductance (first coil) and the direct current of the second coil. In addition, since both are wound by the bifilar and show the exact same value, Rdcp and Rdck are the same value. ωLp is a reactance determined by an angular velocity (ω = 2πf) and a primary inductance (Lp), (Lk) at a certain frequency.

アクティブなプレート電流ipとカソード電流ikは交流信号をOPTの一次インダクタンスへ伝えるエネルギー源であるが両電流の挙動も一次巻線の磁気極性の打ち消し作用が働くので、先ず始めに、インダクタンス両端には電流変化分の逆極性の電圧が生じるので下記式(6)、式(7)で示すことが出来る。   The active plate current ip and the cathode current ik are energy sources that transmit an AC signal to the primary inductance of the OPT, but the behavior of both currents also acts to cancel the magnetic polarity of the primary winding. Since a reverse polarity voltage corresponding to the current change occurs, it can be expressed by the following equations (6) and (7).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、eはインダクタンス両端に発生する交流起電力、Lは巻線のインダクタンス、iは信号電流(交流電流)、tは信号電流の時間変化を表す。ipとikが第1のコイルと第2のコイルとに流れていることから両巻線両端に現れる電圧は次式で表される。   Here, e is an AC electromotive force generated at both ends of the inductance, L is an inductance of the winding, i is a signal current (AC current), and t is a time change of the signal current. Since ip and ik flow through the first coil and the second coil, the voltage appearing at both ends of both windings is expressed by the following equation.

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、eoはインダクタンス両端に発生する交流起電力、Lpは第1のコイルのインダクタンス、Lkは第2のコイルのインダクタンス、−ipはプレート電流、ikはカソード電流、tは信号電流の時間変化を表す。   Here, eo is the AC electromotive force generated at both ends of the inductance, Lp is the inductance of the first coil, Lk is the inductance of the second coil, -ip is the plate current, ik is the cathode current, and t is the time change of the signal current. Represents.

式(7)において、第1項と第2項の値は同じであるが、第1項の電流値に負号が付されているので両者は差し引きゼロとなることが理解できる、つまり一次インピーダンスのうちリアクタンス成分は二次側から見えないことになる。   In equation (7), the values of the first term and the second term are the same, but it can be understood that since the current value of the first term is a negative sign, both are deducted, that is, the primary impedance. Of these, the reactance component is not visible from the secondary side.

同様に、rp情報も(−ip)と(ik)により第1のコイル、第2のコイルに運ばれるために、式(6)に電流を当て嵌めるならば、同様に打ち消しあって二次側への出力電圧中にはrp情報は現れないのである。   Similarly, since the rp information is also carried to the first coil and the second coil by (−ip) and (ik), if the current is applied to the equation (6), the second side is canceled similarly. No rp information appears in the output voltage to.

式(7)に含まれるインダクタンス成分は式(6)のインダクタンスに発生する逆起電力で打消しが生じる。一方、式(5)のZp、Zk内に含まれる周波数関数に無関係なインダクタンス内に存在する直流抵抗Rdcはそのまま残ることになる。   The inductance component included in the equation (7) is canceled by the counter electromotive force generated in the inductance of the equation (6). On the other hand, the DC resistance Rdc existing in the inductance irrelevant to the frequency function included in Zp and Zk in the equation (5) remains as it is.

よって、二次側から見える一次インピーダンスは純抵抗であるコイル内の直流抵抗値だけということになる(配線線材の僅かの抵抗値は無視する)。つまり、Rdcの値だけがOPTを通して二次側に一次インピーダンスとして伝えられることになる。そして、この値が出力インピーダンスとなりDF値に関係してくる。   Therefore, the primary impedance that can be seen from the secondary side is only the DC resistance value in the coil, which is a pure resistance (the slight resistance value of the wiring wire is ignored). That is, only the value of Rdc is transmitted as the primary impedance to the secondary side through OPT. This value becomes the output impedance and is related to the DF value.

本実施形態の電力増幅器の出力インピーダンスZ(ここでは、ZO1とする)は式(8)のようになる。 The output impedance Z O (here, Z O1 ) of the power amplifier according to the present embodiment is expressed by Equation (8).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、Rdcp、RdckはそれぞれOPTのプレート側、カソード側の一次巻線の直流抵抗値で両者は同一値であるのでRdcとして表わす、Rmはカソード巻線に直列挿入してある電流モニター用抵抗(一般に0.1Ω)である。μは真空管の電圧増幅度、NはOPTの一次・二次巻線の巻線比、βは電流帰還係数である。本実施形態の電力増幅器ではLpとLkの負荷が真空管に直列に繋がっているが、両者はバイファイラー巻であるためにインダクタンスは正確に同じ値である。よって、電流帰還はカソード側のみに掛かるので、β=0.5となる。   Here, Rdcp and Rdck are the DC resistance values of the primary winding on the OPT plate side and the cathode side, respectively, and both are the same value, so they are expressed as Rdc, and Rm is a current monitoring resistor inserted in series with the cathode winding. (Generally 0.1Ω). μ is a voltage amplification factor of the vacuum tube, N is a winding ratio of the primary and secondary windings of OPT, and β is a current feedback coefficient. In the power amplifier of this embodiment, the loads of Lp and Lk are connected in series to the vacuum tube, but since both are bifilar windings, the inductances are exactly the same value. Therefore, since current feedback is applied only to the cathode side, β = 0.5.

また、本実施形態の電力増幅器では、RdcpとRdckとは、バイファイラー巻きすることで同じ抵抗値(Rdc)であるとする。すると式(8)は下記の式(9)のように書き直せる(ここでは、ZO0とする)。 In the power amplifier according to the present embodiment, it is assumed that Rdcp and Rdck have the same resistance value (Rdc) by bifilar winding. Then, the equation (8) can be rewritten as the following equation (9) (here, Z O0 ).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

なお、多極管(例えば5極管やビーム4極管)は一般に電圧増幅度μ(特に、多極管のμをμpと表す)が開示されていないことが多い。代わって開示されているμg1g2(g1−g2間で形成される三極管の電圧増幅度でμtとも表わす)から実測したプレート電流Ipと第2グリッドの電流Ig2から下記の式(10)で近似的に算出することが出来る。   In many cases, a multipolar tube (for example, a pentode or a beam quadrupole tube) generally does not disclose a voltage amplification degree μ (particularly, μ of the multipole tube is expressed as μp). Instead, the following equation (10) is approximated from the measured plate current Ip and the second grid current Ig2 from μg1g2 (also expressed as μt as a voltage amplification factor of a triode formed between g1 and g2) disclosed. Can be calculated.

Figure 2013140915
Figure 2013140915

次に、応用回路であるプッシュプル回路を含む電力増幅器のDFの計算式を示す。応用回路は真空管が2本、1次巻線側のコイルが4本、電流モニター抵抗(Rm)が2個組み込まれている。なお、応用回路の動作概説は後述する。   Next, a calculation formula of DF of a power amplifier including a push-pull circuit as an application circuit is shown. The application circuit includes two vacuum tubes, four coils on the primary winding side, and two current monitor resistors (Rm). An outline of the operation of the application circuit will be described later.

下記の式(11)は、応用回路(例えば図5参照)の出力インピーダンスZの計算式である。なお、多極管を使用した場合には、μに代えてμpが用いられてもよい。 The following equation (11) is a calculation formula of the output impedance Z O of the application circuit (e.g. see FIG. 5). When a multipolar tube is used, μp may be used instead of μ.

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、式(8)〜式(9)に含まれる変数に加えて、真空管数Tが追加される。後述する応用回路では、電流帰還係数βは0.5であり、真空管数Tは2であるから、下記の式(12)のように分母を単純化できる。   Here, in addition to the variables included in the equations (8) to (9), the number of vacuum tubes T is added. In an application circuit to be described later, the current feedback coefficient β is 0.5 and the number of vacuum tubes T is 2. Therefore, the denominator can be simplified as in the following equation (12).

Figure 2013140915
Figure 2013140915

1.5.4.水平偏向出力管の使用について
本実施形態の電力増幅器が含む真空管の種類は特に限定されるものではないが、水平偏向出力管を用いてもよい。
1.5.4. Use of Horizontal Deflection Output Tube The type of vacuum tube included in the power amplifier of this embodiment is not particularly limited, but a horizontal deflection output tube may be used.

前記のように、本実施形態の電力増幅器では電流駆動で電力増幅を行う。そのため、真空管は例えば大きな電流を流すことが可能な水平偏向出力管(Sweep管)、又は送信管であってもよい。水平偏向出力管は、例えば、TVのブラウン管などで小電流から大電流までスィープする用途に用いられ、過負荷に対する耐性の強さを備えている。   As described above, the power amplifier of this embodiment performs power amplification by current drive. Therefore, the vacuum tube may be, for example, a horizontal deflection output tube (Sweep tube) capable of flowing a large current or a transmission tube. The horizontal deflection output tube is used for, for example, a TV cathode ray tube or the like for sweeping from a small current to a large current, and has high resistance against overload.

そのため、本実施形態の電力増幅器で例えば水平偏向出力管、又は送信管を用いた場合には、長期信頼性を確保することが可能になる。   Therefore, for example, when a horizontal deflection output tube or a transmission tube is used in the power amplifier of the present embodiment, long-term reliability can be ensured.

1.5.5.実験結果
真空管EL509としてビーム4極管(Philips社製)を用いて実験検証を行った。当該真空管は、カラーテレビの水平偏向出力管である。電圧増幅度(μp)は製造元から開示されていないので式(10)のμg1g2をプレート損失30Wクラスの管球の平均値3.5として計算した。
1.5.5. Experimental Results Experimental verification was performed using a beam quadrupole tube (manufactured by Philips) as the vacuum tube EL509. The vacuum tube is a horizontal deflection output tube of a color television. Since the voltage amplification degree (μp) is not disclosed by the manufacturer, μg 1 g 2 of the formula (10) was calculated as an average value 3.5 of the tube loss of the 30 W class plate loss.

式(10)で実測値のプレート電流Ip=360[mA]、Ig2=18[mA]から、μp=70.0を得られた。また、プレート電圧84.6[V]であるから、内部抵抗rpは235[Ω](84.6[V]/360[mA])が得られた。   From the measured plate current Ip = 360 [mA] and Ig2 = 18 [mA] in Equation (10), μp = 70.0 was obtained. Since the plate voltage was 84.6 [V], the internal resistance rp was 235 [Ω] (84.6 [V] / 360 [mA]).

さらに、1次インダクタンスの実測直流抵抗値はRdcp=7.1[Ω]であった。巻線比Nは一次インピーダンス(この場合は純抵抗7.1Ω)を二次インピーダンス(この場合は負荷のスピーカーのインピーダンスで8Ω)で割った値を平方根で開くことで求めることが出来る。トランスの製作時に正確な巻き数を知っておけば、その値を使用できる。ここでは巻線比Nは5.4を得たので式(9)から出力インピーダンスZ=0.0801[Ω]を得た。よって、理論値のDFは、式(2)によりZ/Z=8/0.0801=99.9となる。 Furthermore, the measured DC resistance value of the primary inductance was Rdcp = 7.1 [Ω]. The winding ratio N can be obtained by opening a value obtained by dividing the primary impedance (in this case, pure resistance 7.1Ω) by the secondary impedance (in this case 8Ω as the impedance of the load speaker) by the square root. If you know the exact number of turns when making the transformer, you can use that value. Here, since the winding ratio N was 5.4, the output impedance Z O = 0.0801 [Ω] was obtained from the equation (9). Therefore, the theoretical value DF is Z 1 / Z 2 O = 8 / 0.0801 = 99.9 according to the equation (2).

この実験においては、実測値として108といった値が得られており、上記の式(1)〜式(10)から計算した値に近似していることから理論式が正しいと判断できる。   In this experiment, a value of 108 is obtained as the actual measurement value, and since it approximates the value calculated from the above formulas (1) to (10), it can be determined that the theoretical formula is correct.

なお、理論式に当て嵌めてDFを算出する場合は、今日のデジタル測定器などを使用することで電圧、電流、及び抵抗値などはある一定の精度で測定が可能である。よって、DFを正確に求めることが本方式では容易に可能である。加えて、トランスの巻線比が不明な倍は交流信号電圧(例えば1kHzの正弦波)を一次巻線に与えて二次巻線両端の電圧を測ることで電圧比が巻線比を相当するので容易にNを得ることが可能である。 In addition, when calculating DF by applying to a theoretical formula, it is possible to measure voltage, current, resistance value, and the like with a certain accuracy by using today's digital measuring instrument. Therefore, the DF can be obtained accurately with this method. In addition, when the transformer turns ratio is unknown, AC voltage (for example, 1 kHz sine wave) is applied to the primary winding and the voltage across the secondary winding is measured, so that the voltage ratio corresponds to the winding ratio. Therefore, it is possible to easily obtain N.

なお、ダンピングファクターの実測には抵抗挿入法(On−Off法)を採用し8Ωのダミーロードに1kHzで1Wの出力信号を与えた。なお、ここで得られたDF値はアンプ全体のオーバーオールの負帰還を掛けない、いわゆる、オープンループ回路での値である。一般的なA1シングルアンプで負帰還を掛けたアンプのダンピングファクター値の平均値は2.5〜8.0程度であることから、本実施形態で得られる高いダンピングファクター値は評価に値する。   Note that the resistance insertion method (On-Off method) was employed for the actual measurement of the damping factor, and an output signal of 1 W at 1 kHz was given to an 8Ω dummy load. The DF value obtained here is a value in a so-called open loop circuit in which the overall negative feedback of the entire amplifier is not applied. Since the average value of the damping factor value of an amplifier to which negative feedback is applied by a general A1 single amplifier is about 2.5 to 8.0, the high damping factor value obtained in this embodiment is worthy of evaluation.

この実験で使用した電力増幅素子(真空管)はたった1本であるが、このような高いDFを持った電力増幅器を容易に構築できた。加えて、OPTの巻線比(N)、一次巻線の直流抵抗(Rdc)、及び真空管の電流増幅率(μ)などの各数値(パラメータ)を事前に知ることは容易であり、従来のアンプでは難しいとされて来た設計段階から任意のDF値を持ったアンプの設計・製作が可能となった。   Although only one power amplifying element (vacuum tube) was used in this experiment, a power amplifier having such a high DF could be easily constructed. In addition, it is easy to know in advance the numerical values (parameters) such as the winding ratio (N) of the OPT, the DC resistance (Rdc) of the primary winding, and the current amplification factor (μ) of the vacuum tube. It has become possible to design and manufacture amplifiers with arbitrary DF values from the design stage, which has been considered difficult with amplifiers.

2.第2実施形態
本発明の第2実施形態について図5〜図9(B)を参照して説明する。第2実施形態の電力増幅器は、第1実施形態における増幅回路用トランスの基本回路を2つ組み合わせるプッシュプル回路を含む。第2実施形態では、第1実施形態における特性に加えてプッシュプル動作による歪打消し作用がより強く作用し、且つ一次インダクタンス間でミューチュアル(総合コンダクタンス、M)が強く働き周波数特性を著しく良くする等といった改善効果がある。
2. Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The power amplifier according to the second embodiment includes a push-pull circuit that combines two basic circuits of the amplifier transformer for the first embodiment. In the second embodiment, in addition to the characteristics in the first embodiment, the distortion canceling action by the push-pull operation acts more strongly, and the mutual (total conductance, M) acts strongly between the primary inductances, and the frequency characteristics are remarkably improved. There is an improvement effect such as.

2.1.第1応用回路
図5は、前記の増幅回路用トランスに2組の負荷巻線を備えたプッシュプル回路を含む電力増幅器の回路の一例(第1応用回路)を表す図である。第1応用回路は、2つの真空管34−1、34−2に互いに逆相の信号(信号100A、100B)を入力してプッシュプル動作をさせる。
2.1. First Application Circuit FIG. 5 is a diagram illustrating an example (first application circuit) of a power amplifier circuit including a push-pull circuit provided with two sets of load windings in the amplifier circuit transformer. The first application circuit inputs signals having opposite phases (signals 100A and 100B) to the two vacuum tubes 34-1 and 34-2 to perform a push-pull operation.

第1応用回路は、入力信号100に基づいて逆相の信号を生成するため、位相反転回路50を含む。位相反転回路50の具体的構成については後述する。   The first application circuit includes a phase inversion circuit 50 in order to generate a signal having a reverse phase based on the input signal 100. A specific configuration of the phase inversion circuit 50 will be described later.

第1応用回路を含む電力増幅器1Aは、2次巻線22を共用する2つの1次巻線にバイファイラー巻線を備えた増幅回路用トランス10−1、10−2と、2つの増幅回路30−1、30−2を組み合わせて構成される。増幅回路用トランス10−1、10−2は図1の増幅回路用トランス10に対応し、増幅回路30−1、30−2も図2の増幅回路30に対応する。なお、増幅回路30−1、30−2は入力抵抗を含んでいてもよい。2次側については、図1の増幅回路用トランス10と同一の構成であり説明を省略する。2組のバイファイラーの代わりに1組のクワッドファイラー巻きを備えても良い。   The power amplifier 1A including the first application circuit includes amplifier circuit transformers 10-1 and 10-2 having bifilar windings in two primary windings sharing the secondary winding 22, and two amplifier circuits. 30-1 and 30-2 are combined. The amplifier circuit transformers 10-1 and 10-2 correspond to the amplifier circuit transformer 10 of FIG. 1, and the amplifier circuits 30-1 and 30-2 also correspond to the amplifier circuit 30 of FIG. The amplifier circuits 30-1 and 30-2 may include an input resistance. The secondary side has the same configuration as that of the amplifier circuit transformer 10 in FIG. Instead of two sets of bifilers, a set of quadfiler windings may be provided.

増幅回路用トランス10−1は、増幅回路30−1の真空管34−1のプレート側からの出力を第1の増幅信号102−1とし、増幅回路30−2の真空管34−2のカソード側からの出力を第2の増幅信号104−2とする。増幅回路用トランス10−2は、増幅回路30−2の真空管34−2のプレート側からの出力を第1の増幅信号102−2とし、増幅回路30−1の真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号104−1とする。真空管34−2に入力される信号100Bの位相は、真空管34−1に入力される信号100Aの逆相になっている。   The amplifier circuit transformer 10-1 uses the output from the plate side of the vacuum tube 34-1 of the amplifier circuit 30-1 as the first amplified signal 102-1, and from the cathode side of the vacuum tube 34-2 of the amplifier circuit 30-2. Is the second amplified signal 104-2. The amplifier circuit transformer 10-2 uses the output from the plate side of the vacuum tube 34-2 of the amplifier circuit 30-2 as the first amplified signal 102-2, and outputs the output from the cathode side of the vacuum tube of the amplifier circuit 30-1. The second amplified signal 104-1 is assumed. The phase of the signal 100B input to the vacuum tube 34-2 is opposite to that of the signal 100A input to the vacuum tube 34-1.

このとき、図5の上側の第1のコイル23−1、第2のコイル24−1は、第1実施形態の説明の通り、直流電流について磁気的極性が逆であり、直流磁気を起こさない様になっている。しかし、電力増幅器1Aでは、真空管34−2のカソード側からの出力である第2の増幅信号104−2は逆極性で印加される、つまり、磁気的に結合していることになる。図5の下側の第1のコイル23−2、第2のコイル24−2についても同様である。   At this time, as described in the first embodiment, the first coil 23-1 and the second coil 24-1 on the upper side of FIG. It is like. However, in the power amplifier 1A, the second amplified signal 104-2, which is the output from the cathode side of the vacuum tube 34-2, is applied with a reverse polarity, that is, it is magnetically coupled. The same applies to the first coil 23-2 and the second coil 24-2 on the lower side of FIG.

そして、カソード側のコイルである第2のコイル24−1、第2のコイル24−2については、これらの磁気的極性は逆であって互いに位相が逆の信号を受け取るから、交流成分として同相の信号が流れることになる。つまり、強い磁気結合(総合コンダクタンス)が生じ、両者のインダクタンスは接続されたことと同じになる。   The second coil 24-1 and the second coil 24-2, which are the coils on the cathode side, receive signals having opposite magnetic phases and opposite phases. The signal will flow. That is, strong magnetic coupling (total conductance) occurs, and the inductance of both is the same as that connected.

このように4つある巻線の全ての間で強く磁気結合が生じ、結果として4つが全て直列接続されたことと等価になる。例えば、本実施形態では1つのコイルが350mHを持っているので、インダクタンスは巻数の二乗に比例することが知られているので、4つが直列接続された総合インダクタンスは4の二乗で16倍となり、その値は5.6Hとなる。この値は、一般的なAB1プッシュプルアンプの出力トランスの一次インダクタンス100Hと比べて約1/20と小さい。   Thus, strong magnetic coupling occurs between all of the four windings, and as a result, all four windings are equivalent to being connected in series. For example, in this embodiment, since one coil has 350 mH, it is known that the inductance is proportional to the square of the number of turns. Therefore, the total inductance of four connected in series is 16 times the square of 4, Its value is 5.6H. This value is as small as about 1/20 compared to the primary inductance 100H of the output transformer of a general AB1 push-pull amplifier.

そのため、1つのコイルのインダクタンスが小さくても、電力増幅器1Aでは従来のAB1プッシュプルアンプ(AB1−PP)のプレート電流約20mA程度と比較してはるかに大きな300mA〜500mAと大きな電流を流している。平均値400mAとした場合に前出の式(3)より0.896のエネルギー量を得るが、従来のAB1−PPのプレート電流20mAを100Hに流した場合のエネルギーは0.04となり両者の相対比は22.4倍と大きな開きができ、大きなエネルギー比となる。この大きなエネルギー量0.896がミューチュアル磁気結合による直列接続された5.6Hのトランスの1次巻線に注入されていることになる。よって、十分なエネルギーを磁気回路に注入でき、超低域まで優れた周波数特性を示し、且つ可聴周波数以上の周波数帯域でも忠実な信号伝達を可能にしている。インダクタンスを小さくしても低域特性を確保できることは、インダクタンス中の直流抵抗(Rdc)を小さくできることに繋がるメリットがあり、結果として大きなDFを得られる作用につながる。   Therefore, even if the inductance of one coil is small, the power amplifier 1A passes a large current of 300 mA to 500 mA that is much larger than the plate current of about 20 mA of the conventional AB1 push-pull amplifier (AB1-PP). . When the average value is 400 mA, an energy amount of 0.896 is obtained from the above equation (3), but the energy when the plate current 20 mA of the conventional AB1-PP is applied to 100 H is 0.04, and the relative value of both The ratio can be as large as 22.4 times, resulting in a large energy ratio. This large amount of energy 0.896 is injected into the primary winding of a 5.6H transformer connected in series by mutual magnetic coupling. Therefore, sufficient energy can be injected into the magnetic circuit, excellent frequency characteristics up to the ultra-low frequency range, and faithful signal transmission can be achieved even in a frequency band higher than the audible frequency. Ensuring low frequency characteristics even if the inductance is reduced has the advantage of reducing the DC resistance (Rdc) in the inductance, resulting in the effect of obtaining a large DF.

図6(A)〜図6(D)は、第1応用回路の故障耐性を示す図である。電力増幅器1Aは、2つの真空管を用いるが、そのうち一方が故障しても電力増幅器としての機能を継続できる。なお、図6のコイル23−1、23−2、24−1、24−2およびその端子を識別する+/−の符号は、図5と同じであって、同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。   FIG. 6A to FIG. 6D are diagrams showing the fault tolerance of the first application circuit. The power amplifier 1A uses two vacuum tubes, and even if one of them fails, the function as the power amplifier can be continued. 6 is the same as FIG. 5 in identifying the coils 23-1, 23-2, 24-1, 24-2 and their terminals, and the same elements are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.

図6(A)は直流電流Idcp1、Idck1、Idcp2、Idck2とコイル23−1、23−2、24−1、24−2の磁気極性について説明する図である。図6(A)はコイル23−1、23−2、24−1、24−2の物理的な位置関係(方向)を表している。ここで、直流電流Idcp1、Idck1はそれぞれ真空管34−1のプレート電流、カソード電流である。また、直流電流Idcp2、Idck2はそれぞれ真空管34−2のプレート電流、カソード電流である。なお、その他については図3(A)と同じである。 FIG. 6A is a diagram illustrating the magnetic polarities of the DC currents I dcp1 , I dck1 , I dcp2 , I dck2 and the coils 23-1, 23-2, 24-1 , 24-2 . FIG. 6A shows the physical positional relationship (direction) of the coils 23-1, 23-2, 24-1, 24-2. Here, the direct currents I dcp1 and I dck1 are the plate current and cathode current of the vacuum tube 34-1 respectively. The direct currents I dcp2 and I dck2 are the plate current and cathode current of the vacuum tube 34-2, respectively. Others are the same as those in FIG.

図6(B)は、電力増幅器1Aの正常時におけるコイル23−1、23−2、24−1、24−2の交流信号に対する磁気極性(アクティブ状態での磁気極性)の方向を示す図である。なお、表記している記号等については図3(B)と同じであり、説明を省略する。通常動作時には、増幅回路用トランス10−1、10−2のそれぞれで同相合成が行われる。   FIG. 6B is a diagram showing the direction of the magnetic polarity (magnetic polarity in the active state) with respect to the AC signal of the coils 23-1, 23-2, 24-1, 24-2 when the power amplifier 1A is normal. is there. Note that the written symbols and the like are the same as those in FIG. During normal operation, in-phase synthesis is performed in each of the amplifier circuit transformers 10-1 and 10-2.

図6(C)は、真空管34−2が故障を起こし、動作しなくなった状態を示す。このとき、増幅回路用トランス10−2の第1のコイル23−2、増幅回路用トランス10−1の第2のコイル24−1には、直流電流が流れなくなる。   FIG. 6C shows a state in which the vacuum tube 34-2 has failed and no longer operates. At this time, no direct current flows through the first coil 23-2 of the amplifier circuit transformer 10-2 and the second coil 24-1 of the amplifier circuit transformer 10-1.

図6(D)は、その後の電力増幅器1Aの動作を表す。コイル23−2、コイル24−1は磁気エネルギーを自分から発することが出来なくなり、磁気的に密結合している隣りあったコイル24−2、コイル23−1からそれぞれ磁気エネルギーを貰うことになる。   FIG. 6D shows the subsequent operation of the power amplifier 1A. The coil 23-2 and the coil 24-1 cannot emit magnetic energy from themselves, and receive magnetic energy from the adjacent coil 24-2 and coil 23-1 that are magnetically tightly coupled. .

そして、その瞬間にエネルギーを与えたコイルの磁気極性とは逆の磁気極性が発生する。これは、インダクタンスの基本特性であり、入射エネルギーに対し逆起電力を発するからである。図6(D)では、逆起電力が生じてコイル23−2、コイル24−1の磁気極性が復活する様子を「○」によって示している。このとき、擬似的に正常動作が行われるので、音楽ソースなどの出力が途切れることはない。   And the magnetic polarity opposite to the magnetic polarity of the coil which gave energy at that moment occurs. This is because it is a basic characteristic of inductance and generates a back electromotive force with respect to incident energy. In FIG. 6D, a state where a back electromotive force is generated and the magnetic polarities of the coils 23-2 and 24-1 are restored is indicated by “◯”. At this time, the pseudo normal operation is performed, so that the output of the music source or the like is not interrupted.

よって、電力増幅器1Aにおいて真空管34−2が故障した場合であっても、電力や音質の若干の低下はあるものの電力増幅器としての機能を継続できる。これは、例えば野外のコンサートなどで使用されて、真空管の故障があっても演奏を継続したい場合などに有効である。   Therefore, even if the vacuum tube 34-2 fails in the power amplifier 1A, the function as the power amplifier can be continued although there is a slight decrease in power and sound quality. This is effective, for example, when used in outdoor concerts and the like and wants to continue playing even if there is a vacuum tube failure.

2.2.第2応用回路
図7は、前記の増幅回路用トランスを2つ組み合わせたプッシュプル回路を含む電力増幅器の回路の別の例(第2応用回路)を表す図である。第2応用回路は、第1応用回路とは異なり、2つの真空管34−1、34−2に同相の信号(入力信号100)を入力し、出力側のインダクタンスの磁気極性を反転させてプッシュプル動作をさせている。なお、図5と同じ要素には同じ符号を付しており、第1応用回路と重複する説明は省略する。
2.2. Second Application Circuit FIG. 7 is a diagram illustrating another example (second application circuit) of a power amplifier circuit including a push-pull circuit in which two amplifier circuit transformers are combined. Unlike the first application circuit, the second application circuit is a push-pull by inputting in-phase signals (input signal 100) to the two vacuum tubes 34-1 and 34-2 and inverting the magnetic polarity of the inductance on the output side. It is operating. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 5, and the description which overlaps with a 1st application circuit is abbreviate | omitted.

電力増幅器1Bでは、同相同士の磁気極性のために、増幅回路用トランス10−1と増幅回路用トランス10−2との間では磁気結合を生じない。一方、それぞれの増幅回路用トランスの1次巻線内では、第1のコイルと第2のコイルとが磁気結合している。   In the power amplifier 1B, magnetic coupling does not occur between the amplifier circuit transformer 10-1 and the amplifier circuit transformer 10-2 because of the magnetic polarities of the same phase. On the other hand, in the primary winding of each amplifier circuit transformer, the first coil and the second coil are magnetically coupled.

電力増幅器1Bは、第1のコイルと第2のコイルとの間、及び増幅回路用トランスの1次巻線間の静電容量による結合が顕著に作用するため、周波数特性は相対的に高い方に移る。そのため、高域で優れた周波数特性を示す。   The power amplifier 1B has a relatively high frequency characteristic because coupling due to capacitance between the first coil and the second coil and between the primary windings of the amplifier circuit transformer is significant. Move on. Therefore, it shows excellent frequency characteristics at high frequencies.

図8(A)〜図8(D)は、第2応用回路の故障耐性を示す図である。電力増幅器1Bは、2つの真空管を用いるが、そのうち一方が故障しても電力増幅器としての機能を継続できる。なお、図8のコイル23−1、23−2、24−1、24−2およびその端子を識別する+/−の符号は、図7と同じである。また、図6(A)〜図6(D)と同じ要素には同じ記号を付しており説明を省略する。   8A to 8D are diagrams illustrating the fault tolerance of the second application circuit. Although the power amplifier 1B uses two vacuum tubes, even if one of them fails, the function as the power amplifier can be continued. 8 are the same as those in FIG. 7 for identifying the coils 23-1, 23-2, 24-1, 24-2 and their terminals. The same elements as those in FIGS. 6A to 6D are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図8(A)は第2応用回路の直流電流とコイルの磁気極性について説明する図であり、物理的な位置関係(方向)を表している。増幅回路用トランス10−1、10−2のそれぞれで直流磁化は生じない。   FIG. 8A is a diagram for explaining the direct current of the second application circuit and the magnetic polarity of the coil, and represents the physical positional relationship (direction). DC magnetization does not occur in each of the amplifier circuit transformers 10-1 and 10-2.

図8(B)は、電力増幅器1Bの正常時におけるコイル23−1、23−2、24−1、24−2の交流信号に対する磁気極性(アクティブ状態での磁気極性)の方向を示す図である。   FIG. 8B is a diagram showing the direction of the magnetic polarity (magnetic polarity in the active state) with respect to the AC signal of the coils 23-1, 23-2, 24-1, 24-2 when the power amplifier 1B is normal. is there.

図8(C)は、真空管34−2が故障を起こし、動作しなくなった状態を示す。このとき、増幅回路用トランス10−2の第1のコイル23−2、増幅回路用トランス10−1の第2のコイル24−1には、直流電流が流れなくなる。   FIG. 8C shows a state in which the vacuum tube 34-2 has failed and no longer operates. At this time, no direct current flows through the first coil 23-2 of the amplifier circuit transformer 10-2 and the second coil 24-1 of the amplifier circuit transformer 10-1.

図8(D)は、その後の電力増幅器1Bの動作を表す。コイル23−2、コイル24−1は磁気エネルギーを自分から発することが出来なくなり、磁気的に密結合している隣りあったコイル24−2、コイル23−1からそれぞれ磁気エネルギーを貰うことになる。   FIG. 8D shows the subsequent operation of the power amplifier 1B. The coil 23-2 and the coil 24-1 cannot emit magnetic energy from themselves, and receive magnetic energy from the adjacent coil 24-2 and coil 23-1 that are magnetically tightly coupled. .

そして、その瞬間にエネルギーを与えたコイルの磁気極性とは逆の磁気極性が発生する。これは、第1応用回路と同じであり、インダクタンスの基本特性であり、入射エネルギーに対し逆起電力を発するからである。図8(D)では、逆起電力が生じてコイル23−2、コイル24−1の磁気極性が復活する様子を「○」によって示している。このとき、擬似的に正常動作が行われるので、音楽ソースなどの出力が途切れることはない。   And the magnetic polarity opposite to the magnetic polarity of the coil which gave energy at that moment occurs. This is the same as the first application circuit, which is a basic characteristic of inductance, and generates a back electromotive force with respect to incident energy. In FIG. 8D, the state where the back electromotive force is generated and the magnetic polarities of the coils 23-2 and 24-1 are restored is indicated by “◯”. At this time, the pseudo normal operation is performed, so that the output of the music source or the like is not interrupted.

2.3.実測と考察
本実施形態の電力増幅器(位相反転入力型プッシュプル電力増幅器)を使用してダンピングファクターを実測した。実測値は理論計算式から得られた値に対し大きく乖離している事から、理論計算式で求めたDF値以外にもDFを与える何らかのエネルギーが作用していると考えるに至り、以下の通り考察を加えた。
2.3. Measurement and Discussion The damping factor was measured using the power amplifier (phase-inversion input type push-pull power amplifier) of this embodiment. Since the actual measurement value is significantly different from the value obtained from the theoretical calculation formula, it is thought that some energy that gives DF is acting in addition to the DF value obtained by the theoretical calculation formula. Added consideration.

ダンピングファクターの算出方法については前記の通り式(9)、又は式(12)で求めた出力インピーダンスを基にして求めることが出来る。しかしながら、ダンピングファクターはここで述べた一次インダクタンス内に存在する直流抵抗に依存して与えられる物だけではないと考えられる。本実施形態で、新たに三回目に試作したトロイダルコアー出力トランス(以下、OPT−3)による実験結果から新たなダンピングファクターの存在を知ったのでその仮説をここで述べる。   The calculation method of the damping factor can be obtained based on the output impedance obtained by the equation (9) or the equation (12) as described above. However, it is considered that the damping factor is not only the one given depending on the direct current resistance existing in the primary inductance described here. In the present embodiment, since the existence of a new damping factor was found from the experimental results of the toroidal core output transformer (hereinafter referred to as OPT-3) newly produced for the third time, the hypothesis will be described here.

前述の直流抵抗ベースのダンピングファクター(DF)は受動的なDFであるといえる。使用したOPT−3のコアー容量は約10W相当で、それを用いて小出力トランスを製作した。使用した回路は第1応用回路を適用し、OPT−3を実装して得た実験結果はダンピングファクター285であった。直流抵抗ベースのダンピングファクター(以下、受動的ダンピングファクター、またはパッシブダンピングファクター(DFps)と呼ぶ)は理論計算式から152を得た。これは、実測値の285とは大きく乖離し、両者間には133の差がある。よって、ここに、何か他のエネルギーが介在して133もの大きな値の差を生じさせていると解釈できる。   The aforementioned DC resistance based damping factor (DF) can be said to be a passive DF. The core capacity of the OPT-3 used was equivalent to about 10 W, and a small output transformer was manufactured using it. The circuit used was the first application circuit, and the experimental result obtained by mounting OPT-3 was a damping factor 285. The DC resistance based damping factor (hereinafter referred to as passive damping factor or passive damping factor (DFps)) obtained 152 from the theoretical calculation formula. This is significantly different from the actual measurement value 285, and there is a difference of 133 between the two. Therefore, it can be interpreted that a certain large difference in value is caused by some other energy.

OPT−3の一次巻線と二次巻線の巻線比は5.17であり、使用した電力増幅素子は真空管EL509である。巻線比5.17はOPT−3の一次・二次間のインピーダンスマッチングを取るために必要な巻線比である。OPT−3の一次インダクタンスは350mHでクワッドファイラー巻きした。一次コイルの直流抵抗Rdcは実測値5.3Ωであった。EL509にはプレート電圧を95V印加し、プレート電流(Ip)450mAを流した。第二グリッド電流(Ig2)は20mAであった。そして、電流モニター抵抗は0.1Ωを使用した。この条件で実測したオーディオ無歪最大出力は1kHz・8Ωで6.5Wであった。   The winding ratio of the primary winding and the secondary winding of OPT-3 is 5.17, and the power amplification element used is the vacuum tube EL509. The winding ratio 5.17 is a winding ratio necessary for obtaining impedance matching between the primary and secondary of OPT-3. The primary inductance of OPT-3 was 350 mH and a quad filer was wound. The DC resistance Rdc of the primary coil was a measured value of 5.3Ω. A plate voltage of 95 V was applied to EL509, and a plate current (Ip) of 450 mA was applied. The second grid current (Ig2) was 20 mA. The current monitor resistance used was 0.1Ω. The maximum audio distortion-free output measured under these conditions was 6.5 W at 1 kHz · 8Ω.

実測したダンピングファクター285と理論計算式で得られた値の152を比較してみる。計算式は式(12)を用い、μg1g2は3.5を使用して、上記パラメータから出力インピーダンスを算出すると0.0526Ωを得た。スピーカーの負荷インピーダンス(8Ω)を出力インピーダンスで割るとダンピングファクター152を得た。   Compare the measured damping factor 285 with the value 152 obtained by the theoretical calculation formula. Formula (12) was used as the calculation formula, and μg1g2 was set to 3.5. When the output impedance was calculated from the above parameters, 0.0526Ω was obtained. When the load impedance (8Ω) of the speaker is divided by the output impedance, a damping factor 152 is obtained.

この値152は実測値の285と比較して有意に小さいと言える。この差の133のDF値を生成するには別のエネルギーが必要であることから、次のような考え方をした。まず、真空管に入力されている電力(Pin)は95V×0.45A×2本で85.5Wである。プレート効率を45%とすると85.5W×0.45=38.5Wとなり。この理論出力値38.5WがOPT−3から出力される筈である。しかしながら、OPT−3のコアー容量はそれより小さく10Wであり、前述の通り実測出力は6.5Wであった。故に、理論出力値38.5Wから実測出力6.5Wを差し引いた32.0Wがオーディオ信号出力としてスピーカー端子から出力されなかったことを意味している。そして、この電力はOPT−3のコアーと出力回路内部に残留していると見られるが、OPT−3など出力回路が発熱していないことから、何らかの経路を通してエネルギー消費していると考えられる。この残留エネルギー32Wは、オーディオ信号としてボイスコイル内に流れるのではなく、スピーカーを急峻に駆動したり、制動を掛けたりする新たな運動エネルギーとして使われていると考えられる。そして、この運動エネルギーにより生成されるダンピングファクターを能動的ダンピングファクターと仮称(アクティブ・ダンピングファクター(DFac))する。   It can be said that this value 152 is significantly smaller than the actual measurement value 285. Since another energy is required to generate the DF value of 133 having the difference, the following idea was taken. First, the electric power (Pin) input to the vacuum tube is 85.5 W with 95 V × 0.45 A × 2. If the plate efficiency is 45%, 85.5W × 0.45 = 38.5W. This theoretical output value of 38.5 W should be output from OPT-3. However, the core capacity of OPT-3 was 10 W, which was smaller than that, and the measured output was 6.5 W as described above. Therefore, 32.0 W obtained by subtracting the measured output 6.5 W from the theoretical output value 38.5 W is not output from the speaker terminal as the audio signal output. This power is considered to remain in the core of the OPT-3 and the output circuit, but since the output circuit such as the OPT-3 does not generate heat, it is considered that energy is consumed through some path. This residual energy 32W does not flow into the voice coil as an audio signal, but is considered to be used as new kinetic energy for driving the speaker sharply or applying a brake. The damping factor generated by this kinetic energy is tentatively called active damping factor (active damping factor (DFac)).

実測ダンピングファクターは285で、能動的ダンピングファクターが152であることから、その差133がアクティブ・ダンピングファクター(DFac)に変わったと解釈した。そして、残留エネルギー(パワー)32Wから1W当たり生成されるダンピングファクターは133/32=4.2であった。   Since the actual damping factor was 285 and the active damping factor was 152, it was interpreted that the difference 133 was changed to the active damping factor (DFac). The damping factor generated per 1 W from the residual energy (power) 32 W was 133/32 = 4.2.

アクティブ・ダンピングファクター(DFacが生成されるメカニズムは、出力トランスの出力容量に依存している。本実験では出力容量10Wを使用したが、OPTに十分に大きな容量のコアーを使うことで、真空管で作られるオーディオ出力を全てスピーカーへ出力することが出来る。しかしながら、この場合に得られるDFはパッシブ・ダンピングファクター(DFps)のみとなり、一次インダクタンス内の直流抵抗から得られるダンピングファクターのみで、例えば152といった値に留まる。上に述べた作用を積極的に活用するならば、もし大きなDF値を得たい場合には、真空管から得られる理論出力値より小さな目の出力容量を持つOPTを使用することで積極的にアクティブ・ダンピングファクター(DFac)を生成させることが意図的に可能となる。それにより、直流抵抗依存型DFps以上に高いDFを作り出すことが可能である。これは、本実施形態が電流駆動型電力増幅器であることから作り出すことが出来るアクティブ・ダンピングファクターであって、新しいダンピングファクター理論(仮説)と言える。従来型の真空管アンプ、及び半導体アンプには存在しなかった現象である。   Active damping factor (The mechanism by which DFac is generated depends on the output capacity of the output transformer. In this experiment, an output capacity of 10 W was used, but by using a sufficiently large core for OPT, All the audio output produced can be output to the speaker, but the DF obtained in this case is only the passive damping factor (DFps), only the damping factor obtained from the DC resistance in the primary inductance, for example 152 If the above-mentioned action is actively utilized, if you want to obtain a large DF value, use an OPT with an output capacity smaller than the theoretical output value obtained from the vacuum tube. Actively generated active damping factor (DFac) Accordingly, it is possible to create a DF higher than the DC resistance dependent DFps, which can be created because the present embodiment is a current-driven power amplifier. This is an active damping factor, which is a new damping factor theory (hypothesis), a phenomenon that did not exist in conventional tube amplifiers and semiconductor amplifiers.

本実施形態における総合性能につき報告する。使用した終段の出力回路は第1応用回路(位相反転入力型プッシュプル回路)である。前置増幅器は二段構成で、初段は真空管6DJ8によるシャントレギュレーテッドプッシュプル(SRPP)、二段目は6FQ7による同様のSRPPを使用した。位相反転回路は最も一般的な、後述する抵抗によるPK分割位相反転回路を用いた。電源は前置増幅部にブリッジダイオード整流と抵抗と電解コンデンサーによるパイ(π)型リップルフィルターを通してDC+330Vを供給している。電力増幅管のプレート電圧用電源はブリッジダイオードで整流後に2200μFの電解コンデンサーを接続したのみで、チョークコイルなどのリップルフィルターは使わない、単純な電源からDC+95Vを電力増幅管EL−509に供給している。なお、アンプ全体でオーバーオールの負帰還は掛けていない。   The overall performance in this embodiment is reported. The final-stage output circuit used is the first application circuit (phase-inverting input type push-pull circuit). The preamplifier has a two-stage configuration. The first stage uses a shunt-regulated push-pull (SRPP) using a vacuum tube 6DJ8, and the second stage uses a similar SRPP using 6FQ7. As the phase inversion circuit, the most common PK division phase inversion circuit using a resistor, which will be described later, was used. The power supply supplies DC + 330V to the preamplifier through a pi (π) ripple filter composed of a bridge diode rectifier, a resistor and an electrolytic capacitor. The power supply for the plate voltage of the power amplifier tube is simply connected to a 2200μF electrolytic capacitor after rectification with a bridge diode, and a DC + 95V is supplied to the power amplifier tube EL-509 from a simple power source without using a ripple filter such as a choke coil. Yes. In addition, overall negative feedback is not applied to the entire amplifier.

ダンピングファクターはオーディオアンプの総合性能を評価する項目の一つで、前述の通り285を得た。さらに、聴感上でアンプの良し悪しを決める重要な評価項目の一つに歪率がある。これには、一般に擬似負荷である8Ωに1kHz・1W出力で測定し、全高調波歪率(THD%)の少なさで評価される。本実施形態・第1回路図で実測のTHD%は左チャンネルが0.045%、右が0.055%であった。左右で歪率の差が生じたのは、使用したシャーシーがラックス社製A3500アンプキットで部品配置が左右非対称である事から生じたものと考えられる。オーバーオールの負帰還を掛けていないパワーアンプの歪率としては十分に評価できる値である。   The damping factor is one of the items for evaluating the overall performance of the audio amplifier, and 285 was obtained as described above. Furthermore, distortion is one of the important evaluation items that determine the quality of an amplifier in terms of hearing. This is generally measured at 1 kHz and 1 W output at 8Ω, which is a pseudo load, and evaluated with a small total harmonic distortion factor (THD%). In this embodiment / first circuit diagram, the measured THD% was 0.045% for the left channel and 0.055% for the right. The difference in distortion between the left and right is thought to be due to the fact that the chassis used was an A3500 amplifier kit manufactured by Lux and the parts arrangement was asymmetrical. It is a value that can be sufficiently evaluated as a distortion factor of a power amplifier that is not subjected to overall negative feedback.

歪率同様にオーディオアンプの性能を評価する重要な測定項目に周波数特性がある。人の可聴周波数範囲は20Hzから20kHzといわれている。しかしながら、音楽ニュアンスを伝えるには50kHzから60kHz付近まで必要と言われて久しい。事実として、英国のある大手スピーカーメーカーではツイーターの高域周波数特性を60kHz付近まで伸ばしたら聴感が良くなったと言われている。しかしながら、最近のオーディオアンプでは、更に上の150kHzまでのレスポンスが必要であるとも言われるようになってきた。   Frequency characteristics are an important measurement item for evaluating the performance of audio amplifiers as well as distortion. The human audible frequency range is said to be 20 Hz to 20 kHz. However, it has long been said that it is necessary from 50 kHz to around 60 kHz to convey musical nuances. In fact, it is said that a major speaker manufacturer in the UK improved the audibility by extending the high frequency characteristics of the tweeter to around 60 kHz. However, it has been said that recent audio amplifiers require a response of up to 150 kHz.

そこで、本実施形態でもアンプの高域再生帯域に注目して測定を行い、次に様な特性を得た。測定結果は、低域の20Hzでは両チャンネルとも−0.15dB以内であった。150kHzでは左チャンネルが−2.1dBで、右が−1.8dBであった。OPTを使用した真空管アンプの一般的な周波数特性は30Hz付近から高域は50kHz〜60kHz付近までであることから、本実施形態の周波数特性は十分な評価に値する。低域で20Hzまでほぼフラットな特性が得られた理由はOPT一次巻線をクワッドファイラーで巻き密結合を可能にして大きなミューチュアル結合(総合コンダクタンス)を得ていることにある。   Therefore, in this embodiment, the measurement was performed while paying attention to the high frequency reproduction band of the amplifier, and the following characteristics were obtained. The measurement result was within −0.15 dB for both channels at 20 Hz in the low frequency range. At 150 kHz, the left channel was -2.1 dB and the right was -1.8 dB. Since the general frequency characteristic of the vacuum tube amplifier using the OPT is from about 30 Hz to the high range from about 50 kHz to 60 kHz, the frequency characteristic of the present embodiment deserves sufficient evaluation. The reason why almost flat characteristics were obtained up to 20 Hz in the low frequency range is that the OPT primary winding can be tightly coupled with a quad filer to obtain a large mutual coupling (total conductance).

高域特性は一般的真空管アンプでは50kHz〜60kHz程度であると説明したが、それは一般的に使用されているOPTのコアー材に使用されている珪素鋼板の透磁率(μ)は20kHz辺りより下降し始めて50kHz〜60kHz付近ではほぼゼロに成りトランスとして働かなくなる。コアーの板厚により差異はあるが厚さが薄いほど高域特性が伸びるといわれている。それでもほとんどのコアー材において50kHz〜60kHz付近ではμがほぼゼロになる。このような、本質的な問題がありながら、本実施形態では高域周波数特性が150kHzまで延びている。60kHz〜150kHzの高域では透磁率(μ)を利用したアクテブデバイスとしてのインダクタンスは最早働かなくなる領域である。この帯域でのオーディオ信号エネルギーの伝達は他のアクテブデバイスが介在しない限り150kHzまでの再生は出来ない筈である。それに代わるアクテブデバイスはコンデンサーである。トランスの一次巻線として巻いた線材の絶縁被覆が誘電体の作用をしているためで、本実施形態で使用した線材の絶縁被覆が誘電体損の少ない優秀なコンデンサーを巻線間に形成している証拠である。コンデンサーもアクテブデバイスの一つであって、コンデンサー(C)の誘電体内に電荷(Q)を貯める作用を有し、電荷移動でエネルギー伝達を行っている。そして、コンデンサー内には次に示す式によりエネルギーを蓄え、伝達する機能を持っている。   It was explained that the high-frequency characteristics are about 50 kHz to 60 kHz in a general vacuum tube amplifier. However, the magnetic permeability (μ) of a silicon steel plate used for a core material of OPT generally used is lower than around 20 kHz. In the vicinity of 50 kHz to 60 kHz, it becomes almost zero and does not work as a transformer. Although there are differences depending on the thickness of the core, it is said that the lower the thickness, the higher the high frequency characteristics. Still, in most core materials, μ is almost zero in the vicinity of 50 kHz to 60 kHz. Although there is such an essential problem, in this embodiment, the high frequency characteristics extend to 150 kHz. In the high range of 60 kHz to 150 kHz, the inductance as an active device using magnetic permeability (μ) is a region where it no longer works. The transmission of audio signal energy in this band should not be able to be reproduced up to 150 kHz unless another active device is interposed. An alternative active device is a capacitor. Because the insulation of the wire wound as the primary winding of the transformer acts as a dielectric, the wire insulation used in this embodiment forms an excellent capacitor with low dielectric loss between the windings. It is evidence that A capacitor is also an active device, has an action of storing electric charge (Q) in the dielectric of the capacitor (C), and transfers energy by charge transfer. The capacitor has a function of storing and transmitting energy according to the following formula.

Figure 2013140915
Figure 2013140915

ここで、Qは電荷量、Cはコンデンサーの容量、Vは電圧(コンデンサー両端に印加される電圧)を表す。   Here, Q represents the amount of charge, C represents the capacitance of the capacitor, and V represents voltage (voltage applied to both ends of the capacitor).

つまり、磁気結合に代わって容量結合によりエネルギー伝達が行われたことを意味している。本実施形態では既に述べたようにOPT巻線線材の絶縁被覆材にポリエステルとポリイミドをコーティングした線を使用している。それらの素材が優秀な誘電体として働き、結果として一次コイル線間に高域特性に優れた、また音響的にも優れたコンデンサーが生成されたことになり、コンデンサーが持つ電荷伝送機能によりエネルギー伝送が行われたことを表している。珪素鋼板の透磁率依存性だけでは不可能とされていた50kHz〜60kHz以上150kHzまでの信号伝達を可能ならしめ、従来の概念で、出力トランス(OPT)を用いた真空管アンプでは不可能とされてきた60kHz以上の高域周波数の再生をオーバーオールの負帰還(NFB)を使うことなく実現したものである。   That is, it means that energy is transferred by capacitive coupling instead of magnetic coupling. In this embodiment, as already described, a wire obtained by coating polyester and polyimide on the insulating coating material of the OPT winding wire is used. These materials work as excellent dielectrics, and as a result, capacitors with excellent high-frequency characteristics and acoustic properties were generated between the primary coil wires, and energy was transferred by the charge transfer function of the capacitors. Indicates that has been done. Signal transmission from 50 kHz to 60 kHz to 150 kHz, which was impossible only by the magnetic permeability dependence of silicon steel plates, has been made impossible by conventional tube amplifiers using an output transformer (OPT). In addition, reproduction of a high frequency of 60 kHz or higher is realized without using overall negative feedback (NFB).

信号対雑音比(S/N)を測定した。左チャンネルは 93.8dB、右は88.2dBであった。左右で測定値が異なるのは、前述したとおりシャーシー上の部品配置が非対称であることに起因している。しかしながら、測定結果のS/Nがある一定の評価できる値以上であるが、アンプは簡便な電源を使用したにもかかわらず十分に大きな値と成っている。これは、本実施形態で出力トランス内での直流バランス機能が働き、ノイズ打消し作用が正しく働いた結果と言える。   The signal to noise ratio (S / N) was measured. The left channel was 93.8 dB and the right was 88.2 dB. The difference between the measured values on the left and right is due to the asymmetric arrangement of components on the chassis as described above. However, although the S / N of the measurement result is greater than a certain value that can be evaluated, the amplifier has a sufficiently large value despite the use of a simple power source. This can be said to be a result of the direct current balance function in the output transformer working in this embodiment and the noise canceling action working correctly.

本実施形態の総合性能は上に述べたとおりであるが、全ての項目において従来型の真空管アンプでは得られなかった優れた特性を示している。そして、最後に総合試験としてヒアリングテストを行った。その結果は、素晴らしく柔らかな澄みわたる美しい音を聴くことが出来た。感覚的な問題ではあるが、一般的な真空管アンプで比喩されている鉄の音という聴感は皆無であった。   Although the overall performance of the present embodiment is as described above, all the items show excellent characteristics that could not be obtained with the conventional vacuum tube amplifier. Finally, a hearing test was conducted as a comprehensive test. As a result, I was able to hear a wonderful sound that was soft and clear. Although it was a sensory problem, there was no audible sense of iron sound compared to general tube amps.

真空管アンプは、音は良いが鉄の音と言われているが、その発生由来は、コアーの磁気素材内で生じる物理現象のバルクハウゼン効果(現象)によるものと言われている。アンプからコアー内に電力(この場合は電圧)が注入されていくと、コアー内の低いエネルギーの場から徐々にエネルギーが高まり、コアー内の磁束が増加していく。このときに、磁気回路内に存在する磁気障壁を次々に破りながらエネルギーが階段的に上昇していくと言われている。障壁を破るときに微細な階段状の電圧変化(仮称バルクハウゼン・ノイズ)が出力に現れてくるためである。そして、従来型のアンプは電圧増幅型アンプであるために、コアー内の磁気・物理的な現象から生じる階段状微細信号を拾い上げて、そのまま出力されてしまう。一方、前記の全ての実施形態は電流駆動型アンプであるためにバルクハウゼン・ノイズを拾うことは無く、また仮に拾ってもそれは電圧の関数であるために打ち消し合って、出力に鉄の音(トランスの音)は現れることは無い。   The vacuum tube amplifier is said to have good sound but iron sound, but its origin is said to be due to the Barkhausen effect (phenomenon) of the physical phenomenon that occurs in the magnetic material of the core. When power (in this case, voltage) is injected from the amplifier into the core, the energy gradually increases from the low energy field in the core, and the magnetic flux in the core increases. At this time, it is said that the energy rises stepwise while breaking the magnetic barrier existing in the magnetic circuit one after another. This is because a fine step-like voltage change (tentative name Barkhausen noise) appears in the output when breaking the barrier. Since the conventional amplifier is a voltage amplification amplifier, it picks up a stepped fine signal generated from a magnetic / physical phenomenon in the core and outputs it as it is. On the other hand, since all the above embodiments are current driven amplifiers, they do not pick up Barkhausen noise, and even if they are picked up, they cancel each other out because they are a function of voltage, and iron sound ( The sound of the transformer does not appear.

3.第3実施形態
例えば、第1応用回路の電力増幅器1Aは、位相だけが反転した信号を生成する位相反転回路50を必要とする。図9(A)〜図9(B)は、位相反転回路50を具現化する第3実施形態を示す図である。なお、図5と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
3. Third Embodiment For example, the power amplifier 1A of the first application circuit requires a phase inversion circuit 50 that generates a signal in which only the phase is inverted. FIG. 9A to FIG. 9B are diagrams showing a third embodiment that embodies the phase inverting circuit 50. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 5, and description is abbreviate | omitted.

まず、図9(A)のように、位相反転回路50は真空管アンプでは普遍的に使われている抵抗負荷によるPK分割位相反転回路で構成されてもよい。真空管52のカソード側の負荷抵抗53と、プレート側の負荷抵抗54の値を同じにすることで、位相が逆で同じ大きさの信号100A、100Bを得ることができる。カソード側出力である信号100Aには電流帰還作用により特性改善が行われ、出力インピーダンスが下がり、信号100Aは周波数特性が良くなり、さらに、歪が入力信号100より減少する。一方、プレート側出力である信号100Bは出力インピーダンスが上昇し、周波数特性は100Aよりは悪くなり、そして出力信号の歪は入力信号100に比べて増加する。ある実験では、入力信号100の歪率(THD)が0.33%の時に信号100Bは0.25%で、100Aは0.45%であった。故に、信号100Aと信号100Bでは電圧の絶対値が同じで逆極性の信号が出るが、両者の信号間には歪率に差が生じる、所謂。信号の品質に不都合さを持っている。加えて、プレート電源をプレート負荷抵抗とカソード負荷抵抗で分圧して利用することから大きな出力信号を取り出せない不都合さが内在している。   First, as shown in FIG. 9A, the phase inversion circuit 50 may be formed of a PK division phase inversion circuit using a resistance load that is commonly used in vacuum tube amplifiers. By making the values of the load resistance 53 on the cathode side of the vacuum tube 52 and the load resistance 54 on the plate side the same, it is possible to obtain signals 100A and 100B having opposite phases and the same magnitude. The characteristics of the signal 100A, which is the cathode side output, are improved by a current feedback action, the output impedance is lowered, the frequency characteristics of the signal 100A are improved, and the distortion is reduced more than that of the input signal 100. On the other hand, the output impedance of the signal 100B which is the plate side output increases, the frequency characteristic becomes worse than 100A, and the distortion of the output signal increases compared to the input signal 100. In one experiment, when the distortion rate (THD) of the input signal 100 was 0.33%, the signal 100B was 0.25% and 100A was 0.45%. Therefore, the signal 100A and the signal 100B have the same voltage absolute value and opposite polarity signals, but a so-called distortion is generated between the two signals. Has inconvenience in signal quality. In addition, since the plate power supply is divided and used by the plate load resistance and the cathode load resistance, there is a disadvantage that a large output signal cannot be taken out.

位相反転回路にはいくつかの回路があり、PK位相反転回路同様に普遍的に使用されてきた。しかしながら、上に述べたPK位相反転回路以外は電圧増幅度が1以上であり、この特徴が故に最近の真空管回路においてはPK位相反転回路より、その他の回路が多く使われる様に成ってきた。その他の回路とは、自己平衡型、PG反転型(古典型)、カソード共通型(別名マラード型)、及びそれらの変形型などが存在する。前述の通り、これらは電圧増幅度が1以上であるが、信号の通過経路長において正極性側回路と反転回路側では真空管による増幅回路が一段余分に追加されている。それが故に歪の増加を抑えることは難しく、併せて周波数特性もPK位相反転回路を越える回路は存在しない。歪の発生は主に、正・逆極性信号間の電圧差で電圧歪を生じる。更に、信号経路が一段増加することから、結合回路に挿入されるコンデンサー・抵抗による時定数による位相回転による位相歪などが含まれる。一方、PK位相反転回路においては、信号経路は両極性出力信号間で同一であり歪特性、および周波数特性共には位相反転回路中では最も優れている。只一つ異なるのは、カソード側とプレート側の出力インピーダンスに差が生じることが知られている。使用する真空管により多少の差はあるが、一般的な三極管ではカソード側が1〜2kΩ程度、プレート側は10kΩ〜20kΩ程度である。この値程度の差であれば実装技術上で長く配線を引き回さない限り実質的な不具合は発生しないと考えられている。故に、現状ではPK位相反転回路が物理特性(オーディオ特性)上で優れていると言える。   There are several circuits for phase inversion, and they have been used universally like the PK phase inversion circuit. However, other than the PK phase inversion circuit described above, the voltage amplification degree is 1 or more. Due to this feature, other circuits have been used more frequently than the PK phase inversion circuit in recent vacuum tube circuits. Other circuits include a self-balanced type, a PG inversion type (classical type), a common cathode type (also known as a mallard type), and their modified types. As described above, these have a voltage amplification degree of 1 or more, but an additional amplification circuit using a vacuum tube is added to the positive side circuit and the inverting circuit side in the signal passing path length. Therefore, it is difficult to suppress the increase in distortion, and there is no circuit whose frequency characteristic exceeds that of the PK phase inversion circuit. The distortion is mainly caused by a voltage difference between positive and reverse polarity signals. Further, since the signal path is increased by one step, phase distortion due to phase rotation due to a time constant caused by a capacitor / resistance inserted in the coupling circuit is included. On the other hand, in the PK phase inversion circuit, the signal path is the same between the bipolar output signals, and the distortion characteristics and the frequency characteristics are the best in the phase inversion circuit. One difference is known that there is a difference in the output impedance between the cathode and the plate. Although there are some differences depending on the vacuum tube to be used, in a general triode, the cathode side is about 1 to 2 kΩ, and the plate side is about 10 kΩ to 20 kΩ. If the difference is about this value, it is considered that a substantial defect does not occur unless the wiring is routed for a long time in the mounting technology. Therefore, at present, it can be said that the PK phase inversion circuit is excellent in physical characteristics (audio characteristics).

前記の全ての実施形態における電力増幅回路の歪率特性、及び周波数特性はPK分割回路を含めた従来型の位相反転回路を遥かに凌駕していることは既に述べた通りである。このことは、終段の出力回路よりも前段部で特性の劣る信号を電力増幅器に送り込んでしまってはアンプの総合特性を劣化させる不合理さを生む原因となってしまう。本提案はそれらの不合理さに鑑みてなされたものである。   As described above, the distortion characteristics and frequency characteristics of the power amplifier circuits in all the embodiments are far superior to those of the conventional phase inverter circuit including the PK division circuit. This causes an unreasonable effect of degrading the overall characteristics of the amplifier if a signal having inferior characteristics is sent to the power amplifier at the front stage than the output circuit at the final stage. This proposal was made in view of these unreasonableness.

ここで、カソード側の信号100Bは入力信号100と同相であり、プレート側の信号100Aは入力信号100と逆相になる。   Here, the cathode-side signal 100B is in phase with the input signal 100, and the plate-side signal 100A is in reverse phase with the input signal 100.

ここで、図9(A)の負荷抵抗53、54をそれぞれ第1のコイル57、第2のコイル58に置き換えた図9(B)の位相反転回路50を用いてもよい。両コイルには同一のコアーにバイファイラー巻きされているので電磁的に密結合されている。この回路は、前記の基本回路の出力トランスの一次巻線をバイファイラー巻きしたのと同じ構造である。   Here, the phase inverting circuit 50 of FIG. 9B may be used in which the load resistors 53 and 54 of FIG. 9A are replaced with the first coil 57 and the second coil 58, respectively. Since both coils are wound by a bifilar around the same core, they are electromagnetically coupled tightly. This circuit has the same structure as the bifilar winding of the primary winding of the output transformer of the basic circuit.

図9(B)の位相反転回路50は、真空管52のカソード側は電流帰還が多量にかかることからいくつかの特性改善が行われ、信号100Bの歪は特性改善が行われて入力信号100の歪以下に抑えられる。このとき、プレート側の信号100Aについても、両コイルの磁気結合が密でありカソード側の歪の少ない信号100Bが反映されるため、全体として歪が小さく、歪率が同じ信号100A、及び100Bを生成できる。加えて、特性改善効果により周波数特性が改善される。本実施形態での実験の結果、入力信号の歪率(THD)が0.33%のときに位相反転回路の出力である信号100Aと信号100BのTHDは共に0.20%と改善されていて、同じ品質の出力信号を電力出力回路へ送り出せることを可能にしている。   In the phase inversion circuit 50 of FIG. 9B, since a large amount of current feedback is applied to the cathode side of the vacuum tube 52, some characteristics are improved, and the distortion of the signal 100B is improved to improve the characteristics. Suppressed below strain. At this time, the signal 100A on the plate side also reflects the signal 100B having a small distortion and the same distortion rate because the magnetic coupling between both coils is dense and the signal 100B having a small distortion on the cathode side is reflected. Can be generated. In addition, the frequency characteristic is improved by the characteristic improvement effect. As a result of the experiment in the present embodiment, when the distortion rate (THD) of the input signal is 0.33%, the THD of the signal 100A and the signal 100B, which are the outputs of the phase inversion circuit, is improved to 0.20%. It is possible to send an output signal of the same quality to the power output circuit.

PK位相反転回路ではカソード側とプレート側の出力インピーダンスが異なると述べた、それが故に両ノードからの出力信号の周波数特性、歪率に差異を生じていた。本実施形態では、両ノードの負荷はバイファイラー巻きした同じ値のインダクタンスを持ち電磁的に密結合されている、所謂、ミューチュアル(M)が強く働いている。このことは、信号100A、100B側から真空管側を見るとMという一つの架空インダクタンス(コイル)が存在すると看做され、両出力はMを共有して出力を取り出していると考えられる。それが故に、出力インピーダンスは両ノードで同一でカソード側の低インピーダンスになっていると考えられる。そして、出力電圧の位相は逆極性であるが正確に同一電圧で、歪率は改善されて小さくなり全く同じ歪率の信号を出している。周波数特性も然りで高域周波数特性は低インピーダンス故に150kHz以上の透過帯域を持っている。加えて、インダクタンスを用いることでプレートとカソードの電圧降下が減少するので、プレート電源の利用効率が上がり、大きな出力信号を取り出せる改善効果もある。   In the PK phase inversion circuit, the output impedance on the cathode side is different from that on the plate side. Therefore, there is a difference in the frequency characteristics and distortion of the output signals from both nodes. In this embodiment, the so-called mutual (M), in which the loads of both nodes have the same inductance that is bifilar-wound and is electromagnetically tightly coupled, acts strongly. This is considered that there is one aerial inductance (coil) M when looking at the vacuum tube side from the signals 100A and 100B side, and it is considered that both outputs share M and take out the output. Therefore, it is considered that the output impedance is the same at both nodes and is low on the cathode side. The phase of the output voltage is opposite in polarity, but is exactly the same voltage, and the distortion rate is improved and reduced to produce a signal with exactly the same distortion rate. The frequency characteristics are the same, and the high frequency characteristics have a transmission band of 150 kHz or more because of low impedance. In addition, since the voltage drop between the plate and the cathode is reduced by using the inductance, the utilization efficiency of the plate power source is improved, and there is an improvement effect that a large output signal can be taken out.

このような優れた位相反転特性を持った回路は従来には存在していなかった、そしてこの性能を担保している技術がカソード、プレート両ノードにバイファイラー巻きしたインダクタンスにある。このインダクタンスは二次側に磁気結合で出力を取り出していないので単にチョークコイルとして働いている。よって、本回路をチョーク型位相反転回路と呼ぶことが相応しい。   A circuit having such an excellent phase reversal characteristic has not existed in the past, and the technology that guarantees this performance lies in the inductance of bifilar winding on both the cathode and plate nodes. Since this inductance does not take out the output by magnetic coupling on the secondary side, it simply works as a choke coil. Therefore, it is appropriate to call this circuit a choke type phase inverting circuit.

本回路はチョークコイルを利用した回路であるが、二次側に電圧を取り出せる二次コイルをコアーに巻いて、中間トランス(インターステージトランス、IST)としても良い。その二次巻線に中間タップを設けることで両端子間に位相が180度異なる信号を取り出せることからプッシュプル電力増幅器のドライバーとして使用しても良い。   Although this circuit is a circuit using a choke coil, an intermediate transformer (interstage transformer, IST) may be formed by winding a secondary coil capable of extracting a voltage on the secondary side around a core. By providing an intermediate tap in the secondary winding, signals having a phase difference of 180 degrees between the two terminals can be taken out, so that it may be used as a driver of a push-pull power amplifier.

本実施形態の位相反転回路を用いて、第1応用回路である位相半転入力型プッシュプル回路を構成しても良い。その場合は、二次側にはハイインピーダンス結合用にコイルを多く巻き、電力増幅管とインピーダンスマッチングをとっても良い。二次側には中間タップつきのインダクタンスを巻くことでトランスドライブ型位相反転回路を構築でき、ドライバー段と電力増幅段で二段シリーズの位相反転入力型プッシュプル回路を構築できるので両者の相乗効果でより一層低歪率の電力増幅器を構築することができる。   The phase inversion input type push-pull circuit, which is the first application circuit, may be configured by using the phase inversion circuit of the present embodiment. In that case, many coils may be wound for high impedance coupling on the secondary side, and impedance matching with the power amplifier tube may be taken. A transformer drive type phase inverting circuit can be constructed by winding an inductance with an intermediate tap on the secondary side, and a two-stage phase inverting input type push-pull circuit can be constructed with a driver stage and a power amplification stage. An even lower distortion power amplifier can be constructed.

4.第4実施形態
本発明の第4実施形態について図10を参照して説明する。第4実施形態の電力増幅器1Cは、第1実施形態の電力増幅器(図2参照)の増幅回路において、真空管を電力増幅用のトランジスター(パワートランジスター)に置き換えたものである。なお、図1〜図9(B)と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
4). Fourth Embodiment A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power amplifier 1C of the fourth embodiment is obtained by replacing the vacuum tube with a power amplification transistor (power transistor) in the amplifier circuit of the power amplifier (see FIG. 2) of the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-9 (B), and description is abbreviate | omitted.

図10では、増幅回路30Bの増幅素子としてパワートランジスタ36を用いている。半導体デバイスの中で、電流増幅素子であるトランジスターは、その動作原理から真空管に代えて使用することが可能である。特に、トランジスターは電流増幅率(hfe)が大きく(例えば100前後)、高性能な電力増幅器を構築することが可能である。電流増幅素子のトランジスター(バイポーラ)に代えて電力型電界効果トランジスター(パワーMOS−FET)を使用しても良い。MOS−FETは電圧増幅素子であるが前述の真空管型の電力増幅器と同じ動作原理で電流駆動型電力増幅器として作動させても良い。   In FIG. 10, a power transistor 36 is used as an amplifying element of the amplifying circuit 30B. Among semiconductor devices, a transistor which is a current amplification element can be used in place of a vacuum tube because of its operation principle. In particular, the transistor has a large current amplification factor (hfe) (for example, around 100), and a high-performance power amplifier can be constructed. A power type field effect transistor (power MOS-FET) may be used instead of the transistor (bipolar) of the current amplifying element. The MOS-FET is a voltage amplification element, but may be operated as a current-driven power amplifier on the same operating principle as the vacuum tube type power amplifier described above.

また、真空管に代えてパワートランジスタを用いることで、小型化が可能であり、非常に小さなアンプの構築が可能となり、ダンピングファクターの高い電力増幅器を提供することができる。なお、トランジスターで構築する電力増幅器は、前記の第1応用回路、第2応用回路、第3実施形態の位相反転回路にも適用できる。   In addition, by using a power transistor instead of a vacuum tube, it is possible to reduce the size, to construct a very small amplifier, and to provide a power amplifier with a high damping factor. The power amplifier constructed with transistors can be applied to the first application circuit, the second application circuit, and the phase inversion circuit of the third embodiment.

5.その他
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
5. The present invention is not limited to these examples, and the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. . In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1,1A,1B,1C…電力増幅器、10,10−1,10−2…増幅回路用トランス、10A…増幅回路用トランスの部分回路、21…1次巻線、22…2次巻線、23,23−1,23−2,57…第1のコイル、24,24−1,24−2,58…第2のコイル、30,30−1,30−2,30A,30B…増幅回路、32…入力抵抗、34,34−1,34−2,52…真空管、34A…真空管(五極管)、36…バイポーラトランジスタ、38,53,54…抵抗、40…出力部、50…位相反転回路、100…入力信号、100A,100B…信号、102,102−1,102−2…第1の増幅信号、104,104−1,104−2…第2の増幅信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 1C ... Power amplifier, 10, 10-1, 10-2 ... Transformer for amplifier circuit, 10A ... Partial circuit of transformer for amplifier circuit, 21 ... Primary winding, 22 ... Secondary winding, 23, 23-1, 23-2, 57 ... first coil, 24, 24-1, 24-2, 58 ... second coil, 30, 30-1, 30-2, 30A, 30B ... amplifier circuit 32 ... Input resistance 34, 34-1, 34-2, 52 ... Vacuum tube, 34A ... Vacuum tube (pentode), 36 ... Bipolar transistor, 38, 53, 54 ... Resistance, 40 ... Output unit, 50 ... Phase Inverting circuit, 100 ... input signal, 100A, 100B ... signal, 102, 102-1 and 102-2 ... first amplified signal, 104, 104-1 and 104-2 ... second amplified signal

Claims (9)

コアーに巻かれた1次巻線と2次巻線とを備え、前記1次巻線で増幅回路の増幅信号を受けとる増幅回路用トランスであって、
前記増幅信号として、第1の増幅信号と、前記第1の増幅信号の位相を反転させた第2の増幅信号と、を受け取り、
前記1次巻線は、一方の端子が第1の電位に接続されて他方の端子が前記第1の増幅信号を受け取る第1のコイルと、一方の端子が前記第1の電位よりも低い第2の電位に接続されて他方の端子が前記第2の増幅信号を受け取る第2のコイルと、で構成され、
前記第1のコイルのインダクタンスと前記第2のコイルとのインダクタンスとは同じであり、
前記第1のコイルと前記第2のコイルは、磁気的極性が互いに反対であるように配置され、
前記コアーはエアーギャップを含まない増幅回路用トランス。
An amplifier circuit transformer comprising a primary winding and a secondary winding wound around a core, wherein the primary winding receives an amplified signal of the amplifier circuit;
Receiving the first amplified signal and the second amplified signal obtained by inverting the phase of the first amplified signal as the amplified signal;
The primary winding includes a first coil having one terminal connected to a first potential and the other terminal receiving the first amplified signal, and a first terminal having a lower potential than the first potential. A second coil connected to the potential of 2 and having the other terminal receiving the second amplified signal,
The inductance of the first coil and the inductance of the second coil are the same,
The first coil and the second coil are arranged such that their magnetic polarities are opposite to each other;
The core is an amplifier circuit transformer that does not include an air gap.
請求項1に記載の増幅回路用トランスにおいて、
前記第1のコイルと前記第2のコイルとがバイファイラー巻きされている増幅回路用トランス。
The amplifier circuit transformer according to claim 1,
An amplifier circuit transformer in which the first coil and the second coil are bifilar wound.
請求項1乃至2のいずれかに記載の増幅回路用トランスと、
増幅素子が真空管である前記増幅回路と、を含む電力増幅器。
A transformer for an amplifier circuit according to any one of claims 1 to 2,
A power amplifier including the amplifying circuit, wherein the amplifying element is a vacuum tube.
請求項3に記載の電力増幅器において、
前記増幅回路は、
前記真空管として水平偏向出力管を用いる電力増幅器。
The power amplifier according to claim 3, wherein
The amplifier circuit is
A power amplifier using a horizontal deflection output tube as the vacuum tube.
請求項3乃至4のいずれかに記載の電力増幅器において、
前記真空管のプレート側からの出力を前記第1の増幅信号とし、前記真空管のカソード側からの出力を前記第2の増幅信号とする電力増幅器。
The power amplifier according to any one of claims 3 to 4,
A power amplifier that uses the output from the plate side of the vacuum tube as the first amplified signal and the output from the cathode side of the vacuum tube as the second amplified signal.
請求項1乃至2のいずれかに記載の増幅回路用トランスと、
増幅素子がバイポーラトランジスタである前記増幅回路と、を含む電力増幅器。
A transformer for an amplifier circuit according to any one of claims 1 to 2,
A power amplifier including the amplifier circuit, wherein the amplifier element is a bipolar transistor.
請求項1に記載の増幅回路用トランスにおいて、
請求項1乃至2のいずれかに記載の2つの増幅回路用トランスである第1のトランスおよび第2のトランスと、
2つの前記増幅回路であって増幅素子が真空管である第1の増幅回路、および第2の増幅回路と、
互いに位相が反転した信号を生成する位相反転回路と、を含む電力増幅器において、
前記第1のトランスの2次巻線と前記第2のトランスの2次巻線とを共用し、
前記位相反転回路は、
入力信号に基づいて、第1の信号と、前記第1の信号の位相を反転した第2の信号とを生成し、
前記第1のトランスは、
前記第1の信号を前記真空管のグリッド信号とし、
前記第1の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、
前記第2の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、
前記第2のトランスは、
前記第2の信号を前記真空管のグリッド信号とし、
前記第2の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、
前記第1の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、
前記第2のトランスの前記第1のコイル、前記第2のコイルの磁気的極性は、前記第1のトランスの前記第1のコイル、前記第2のコイルの磁気的極性と反対であるように配置される電力増幅器。
The amplifier circuit transformer according to claim 1,
A first transformer and a second transformer, which are the two transformers for an amplifier circuit according to claim 1;
A first amplifying circuit and a second amplifying circuit, wherein the two amplifying circuits and the amplifying element is a vacuum tube;
In a power amplifier including a phase inverting circuit that generates signals whose phases are inverted to each other,
Sharing the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer;
The phase inverting circuit is
Based on the input signal, a first signal and a second signal obtained by inverting the phase of the first signal are generated.
The first transformer is
The first signal is the grid signal of the vacuum tube,
The output from the plate side of the vacuum tube of the first amplifier circuit is a first amplified signal,
The output from the cathode side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is a second amplified signal,
The second transformer is
The second signal is the grid signal of the vacuum tube,
The output from the plate side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is a first amplified signal,
The output from the cathode side of the vacuum tube of the first amplifier circuit is a second amplified signal,
The magnetic polarity of the first coil and the second coil of the second transformer is opposite to the magnetic polarity of the first coil and the second coil of the first transformer. Power amplifier to be placed.
請求項1乃至2のいずれかに記載の2つの増幅回路用トランスである第1のトランスおよび第2のトランスと、
2つの前記増幅回路であって増幅素子が真空管である第1の増幅回路、および第2の増幅回路と、を含む電力増幅器において、
前記第1のトランスの2次巻線と前記第2のトランスの2次巻線とを共用し、
1つの入力信号を前記第1の増幅回路の前記真空管のグリッド信号、および前記第2の増幅回路の前記真空管のグリッド信号とし、
前記第1のトランスは、
前記第1の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、
前記第2の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とし、
前記第2のトランスは、
前記第2の増幅回路の前記真空管のプレート側からの出力を第1の増幅信号とし、
前記第1の増幅回路の前記真空管のカソード側からの出力を第2の増幅信号とする電力増幅器。
A first transformer and a second transformer, which are the two transformers for an amplifier circuit according to claim 1;
In the power amplifier including the two amplifier circuits, the first amplifier circuit in which the amplifier element is a vacuum tube, and the second amplifier circuit,
Sharing the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer;
One input signal is the grid signal of the vacuum tube of the first amplifier circuit and the grid signal of the vacuum tube of the second amplifier circuit,
The first transformer is
The output from the plate side of the vacuum tube of the first amplifier circuit is a first amplified signal,
The output from the cathode side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is a second amplified signal,
The second transformer is
The output from the plate side of the vacuum tube of the second amplifier circuit is a first amplified signal,
A power amplifier using an output from the cathode side of the vacuum tube of the first amplifier circuit as a second amplified signal.
請求項1に記載の増幅回路用トランスにおいて、
前記1次巻線および前記2次巻線は、
絶縁被覆として、ポリエステルの絶縁に加えて、ポリイミド被覆でコーティングされている増幅回路用トランス。
The amplifier circuit transformer according to claim 1,
The primary winding and the secondary winding are:
Transformer for amplifier circuit coated with polyimide coating in addition to polyester insulation.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101936422B1 (en) * 2018-05-23 2019-04-03 (주)선진전자통신 Transformer device and Inductor assembly device
CN109920633A (en) * 2019-03-21 2019-06-21 惠州市纬特科技有限公司 Reduce the transformer of electromagnetic interference
EP3529102B1 (en) * 2016-10-18 2022-12-07 Robert Bosch GmbH Dc/dc converter and method for operating a dc/dc converter

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5587016U (en) * 1978-12-11 1980-06-16
JPS58100514A (en) * 1981-12-11 1983-06-15 Kokusai Densetsu Kogyo Kk Broad band power amplifier
JPS60229408A (en) * 1984-04-27 1985-11-14 Pioneer Electronic Corp Audio signal amplifier
JPS6217221U (en) * 1985-07-15 1987-02-02
JPH0442515A (en) * 1990-06-08 1992-02-13 Sanken Electric Co Ltd Coil device
JPH07283661A (en) * 1994-04-11 1995-10-27 Zanden Audio Syst:Kk Amplifier for voice
JPH10308115A (en) * 1997-05-06 1998-11-17 Toyo Commun Equip Co Ltd Indicator tag for wire identification
JP2007295502A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Echolle Inc Amplifier circuit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5587016U (en) * 1978-12-11 1980-06-16
JPS58100514A (en) * 1981-12-11 1983-06-15 Kokusai Densetsu Kogyo Kk Broad band power amplifier
JPS60229408A (en) * 1984-04-27 1985-11-14 Pioneer Electronic Corp Audio signal amplifier
JPS6217221U (en) * 1985-07-15 1987-02-02
JPH0442515A (en) * 1990-06-08 1992-02-13 Sanken Electric Co Ltd Coil device
JPH07283661A (en) * 1994-04-11 1995-10-27 Zanden Audio Syst:Kk Amplifier for voice
JPH10308115A (en) * 1997-05-06 1998-11-17 Toyo Commun Equip Co Ltd Indicator tag for wire identification
JP2007295502A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Echolle Inc Amplifier circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3529102B1 (en) * 2016-10-18 2022-12-07 Robert Bosch GmbH Dc/dc converter and method for operating a dc/dc converter
KR101936422B1 (en) * 2018-05-23 2019-04-03 (주)선진전자통신 Transformer device and Inductor assembly device
CN109920633A (en) * 2019-03-21 2019-06-21 惠州市纬特科技有限公司 Reduce the transformer of electromagnetic interference

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