JP2909019B2 - 音声用真空管増幅回路 - Google Patents

音声用真空管増幅回路

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JP2909019B2
JP2909019B2 JP8095959A JP9595996A JP2909019B2 JP 2909019 B2 JP2909019 B2 JP 2909019B2 JP 8095959 A JP8095959 A JP 8095959A JP 9595996 A JP9595996 A JP 9595996A JP 2909019 B2 JP2909019 B2 JP 2909019B2
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    • H03F2200/541Transformer coupled at the output of an amplifier

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は音声用の真空管増幅
回路に関し、特に増幅回路の段間をカップリングコンデ
ンサを用いないで直接結合した音声用真空管増幅回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の真空管を用いた音声用直接
結合増幅回路の第1の例を示す回路図である。本図にお
いて真空管V1は第1段目の真空管であって、カソード
端は接地され、プレートにプレート電源EB1がプレー
ト抵抗Rp1を介して接続される。プレート電源EB1
とカソード間はデカップリングコンデンサC1が接続さ
れている。そして真空管V1のプレートには交流負荷抵
抗R1,R2が直列に接続され、その中点が2段目の真
空管V2のグリッドに接続される。真空管V2のカソー
ドは接地され、抵抗R2の他端には負電源EC2が接続
される。又EB2は真空管V2のプレート電源であっ
て、負荷Zを介して真空管V2のプレートに接続され
る。コンデンサC2,C3はデカップリング用のコンデ
ンサである。この回路において、真空管V2のグリッド
バイアス電圧Eg2は真空管V1のプレート電圧をEp
1、負電源EC2の電圧をEC2とすると、次式(1)
で与えられる。
【数1】
【0003】図8は従来の直接結合型の真空管増幅回路
の第2の例を示す回路図である。本図において1段目の
真空管V3のカソードは接地され、プレートにはプレー
ト電源EB3がプレート抵抗Rp3を介して接続され
る。このプレートには2段目の真空管V4のグリッドが
直接接続されており、真空管V4にはプレート電源EB
4が負荷Zを介して接続される。真空管V4のカソード
端はグリッドバイアス用の抵抗Rk4を介して接地さ
れ、真空管V4のグリッドバイアスを決定している。抵
抗Rk4と並列にバイパス用のコンデンサC6が接続さ
れる。又コンデンサC5,C7はデカップリング用のコ
ンデンサである。この場合には、真空管V3のプレート
電圧をEp3,真空管V4のカソード電圧をEk4とす
ると、真空管V4のグリッドバイアス電圧Eg4は次式
(2)で与えられる。 Eg4=Ep3−Ek4 ・・・(2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような第1の従来
の直接結合回路では、真空管V2のグリッドバイアス電
圧Eg2は負電源EC2の電圧が固定されていると、式
(1)に示すように真空管V1のプレート電圧Ep1と
抵抗R1,R2の値によって定まる。歪み率特性の点で
はプレート抵抗Rp1はあまり小さい値とすることがで
きない。しかしプレート抵抗Rp1の値を大きくとろう
とすると、プレート抵抗Rp1の電圧降下が大きくな
り、その分プレート電源EB1の出力電圧を高くとる必
要がある。更に真空管V1のプレート電流の小さな変動
でもプレート抵抗Rp1の両端の電圧の変化が大きくな
り、プレート電圧Ep1が変化するためグリッドバイア
ス電圧Eg2の変動が大きくなるという欠点があった。
【0005】又真空管V1のプレートより抵抗Rp1,
コンデンサC1を介してカソードの帰還する音声信号の
ループと、プレートより抵抗R1,R2を介してコンデ
ンサC2を通ってカソードに帰還する音声信号のループ
が形成される。このコンデンサはデカップリング用であ
るため容量が大きく、低域の時定数の問題により音質に
有害であるという欠点があった。又真空管V1の交流負
荷は2つの交流信号ループの並列合成インピーダンスと
なるため、重くなるという欠点があった。
【0006】又第2の従来例による直接結合回路におい
ても、真空管V3のプレートから抵抗Rp3,コンデン
サC5を介してカソードに至る音声信号のループが形成
され、真空管V4のプレートから負荷Z,コンデンサC
7,C6を介してカソードに至る音声信号のループが形
成される。これらのコンデンサC5,C7はデカップリ
ング用であるため容量が大きく、真空管V4のカソード
と接地端間に接続されるバイパスコンデンサC6は容量
と耐電圧の大きいコンデンサが必要であり、交流信号の
帰還ループに入っているので音質に有害であるという欠
点があった。
【0007】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、定電流回路を用いて直接結合の
動作を安定させると共に、直流負荷と交流負荷とを分離
し、又音声信号の帰還ループを単一化し、帰還ループに
コンデンサが入らないようにして音質を向上させること
を技術的課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、第1の正電圧源と、前記第1の正電圧源の出力端と
第1段の真空管のプレートとの間に接続され一定の電流
を供給する第1の定電流回路と、前記第1の真空管のプ
レートと第2段の真空管のグリッドとの間に接続された
第1の抵抗と、前記第2段の真空管のグリッドに負電圧
を供給する負電圧源と、前記負電圧源の出力端と前記第
2段の真空管のグリッド間に接続され、一定の電流を供
給する第2の定電流回路と、前記第2の定電流回路と前
記第2段の真空管のカソードとの間に接続された第2の
抵抗と、を具備し、前記第2の抵抗を流れる前記第1の
定電流回路の分流電流及び前記第2の定電流回路の電流
に基づいて前記第2の抵抗の両端に得られる電圧降下に
より前記第2段の真空管のグリッドバイアス電圧を設定
することを特徴とする音声用真空管増幅回路であり、請
求項2の発明は、これに加えて、第2の正電圧源と、前
記第2の正電圧源の出力端と前記第2の真空管のプレー
トとの間に接続され一定の電流を供給する第3の定電流
回路と、を更に有することを特徴とするものである。ま
た請求項3の発明では、前記第1,第2の真空管は夫々
カソード電極を共通として互いに対称に接続された一対
の真空管から成り、該一対の第1の真空管のグリッドに
相異なる極性の入力信号が入力されるように構成されて
おり、前記一対の第2の真空管のプレート間に、1次側
巻線が接続される出力トランスを更に有することを特徴
とするものである。更に請求項4の発明では、出力トラ
ンスは、一対の第2の真空管のプレート間に直流電源遮
断用コンデンサを介して1次巻線が接続されていること
を特徴とするものである。
【0009】このような特徴を有する本願の請求項1の
発明によれば、第1の定電流回路によって第1段の真空
管にプレート電流が供給され、プレート電圧が定まる。
このプレートから第1の抵抗を介して第2の抵抗側に電
流が流れ込み、又これと逆方向に第2の定電流回路によ
って電流が流れる。従って第2の抵抗の両端の電位差に
よって第2段目の真空管のグリッドバイアス電圧が決定
される。このときには第1の定電流回路により第1段の
真空管のプレート電圧の変動が少なくなり、又音声信号
の帰還ループにはコンデンサが介在せず、低域の音質及
び周波数,位相特性を大幅に改善することができる。請
求項2の発明では、これに加えて第2の真空管の負荷に
定電流回路を設けることにより、第2の真空管の帰還ル
ープでのコンデンサを少なくし、周波数特性が改善でき
る。又請求項3の発明では、出力トランスを用いる場合
に、第2の真空管のプレート電流の平衡をとることによ
り直直流磁化をなくせることとなる。更に請求項4の発
明では、直流電源遮断用コンデンサを設けることにより
第2の真空管のプレート電流の平衡をとることなく、直
流電流が遮断できることとなる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施形態に
よる音声用真空管増幅回路の回路図である。本実施形態
では直接結合型2段増幅回路を示している。本図におい
て、第1の正電圧源であるプレート電源EB5は第1の
定電流回路1を介して1段目の真空管V5のプレートに
接続されている。又プレートには第1の抵抗R3を介し
て次段の真空管V6のグリッドが接続される。真空管V
6のグリッドとカソード端間には第2の抵抗R4が接続
される。真空管V6のカソードは接地されており、負電
圧源EC6が第2の定電流回路2を介してグリッド端に
接続される。又第2の正電圧源であるプレート電源EB
6が負荷Zを介して真空管V6のプレートに接続されて
いる。コンデンサC8,C9,C10はデカップリング
コンデンサである。
【0011】このように構成された2段直接結合増幅回
路では、真空管V5の動作点はグリッドバイアス電圧と
定電流回路1の電流値によって定まる。この動作点が決
まれば真空管V5のプレート電圧Ep5が定まり、プレ
ートから抵抗R3,R4を介して接地側に流れる電流値
Iaが定まる。この電流値Iaは次式(3)によって求
められる。
【数2】 つまり定電流回路1の定電流はプレート電流とこの電流
Iaとに分流される。又定電流回路2によって決定され
る電流Ibは、電流Iaと逆方向に抵抗R4を流れる。
従って真空管V6のグリッドバイアス電圧Eg6は定電
流回路2の電流値Ibによって定まり、次式(4)によ
って求められる。 Eg6=(Ib−Ia)・R4 ・・・(4)
【0012】ここで定電流回路1と2を構成する能動素
子の温度特性を同一となるようにすれば、電流Ia,I
bは互いに逆方向であるため、温度変化に伴う電流変動
により生じる抵抗R4の両端で発生する電位差の変動を
相殺することができる。従って真空管V6のグリッドバ
イアス電圧の温度変化に対する安定度を改善することが
できる。プレート電圧源EB5が変動したとしても定電
流回路1によって電流Iaは変化しない。又真空管V5
の直流負荷と交流負荷とは分離されているので、プレー
ト電圧源EB5は、真空管V5のプレート電圧と取り出
す必要のある最大信号出力電圧と、定電流回路1が定電
流動作を開始する最小電圧との和だけあればよく、従来
の直接結合増幅器と比較してプレート電圧源のEB5の
電圧を低く設定することができる。更に真空管V5に3
極管を用いた場合には、交流負荷インピーダンスが大き
い方が歪率特性はよくなる。本実施形態の場合には交流
負荷は抵抗R3とR4の直列合成抵抗で決定されるの
で、従来の直接結合回路と比較して次段の真空管V6の
ブリッドバイアス電圧の安定度合を確保しながら交流負
荷を任意に且つ十分に大きな値とすることができる。又
真空管V5の音声出力信号は抵抗R3,R4を介して帰
還されるため、前述した従来例のようにコンデンサを介
して帰還することがない。又真空管V6のプレートから
は負荷Z及び真空管C10を介してカソードに帰還され
ることとなり、第2の従来例のように2つのコンデンサ
C7,C6を介して帰還されることはない。そのため時
定数を持たず、又は時定数が小さくなり、周波数の不要
な変動がなく、音質劣化を大幅に低減することができ
る。
【0013】図2は本実施形態において、定電流回路
1,2を夫々FET1と抵抗R5、FET2と抵抗R6
によって構成した具体的な回路例を示す回路図である。
前述した第1の実施形態と同一部分は同一符号を付して
詳細な説明を省略する。この定電流回路1は真空管V5
のプレート側に電流調整用の抵抗R5とFET1のゲー
トを接続し、抵抗R5の他端をFET1のソースに、F
ET1のドレインをB電源EB5に接続して定電流回路
1としている。又負電源EC6に接続される定電流回路
2も抵抗R4にFET2のドレインを接続し、FET2
のソースに電流値を調整するための抵抗R6を接続し、
ゲートと共通して負電源EC6に接続して定電流回路2
としている。このような定電流回路1,2は、FET
1,2の特性にかかわらず抵抗R5,R6の値によって
電流値を任意に選択することができる。この場合前述の
ようにFET1,2の温度特性を一致させれば、真空管
のグリッドバイアス電圧を安定化させることができる。
【0014】図3は第2の実施形態による音声用真空管
増幅回路の具体的な回路図である。本実施形態は真空管
V5とV6の入力側の構成は前述のものとほぼ同一であ
り、出力側に定電流回路3と出力トランスT1を設けた
ものである。前述のものと同一部分は同一符号を付して
いる。本図において、定電流回路1はFET3に直列に
電流調整用の可変抵抗R9が接続され、これらと並列に
ツェナダイオードZ1,抵抗R10が直列接続され、そ
の中点にFET3のゲートが接続されて構成される。又
第2の定電流回路2もFET4に直列に電流調整用の可
変抵抗R12が接続され、これらと並列に抵抗R11,
ツェナダイオードZ2が直列接続され、その中点にFE
T4のゲートが接続されて構成される。このような構成
によれば、定電流回路の定電流特性を高めることができ
る。
【0015】さて本実施形態においては、第2の正電圧
源であるB電源EB6が定電流回路3を介して真空管V
6のプレートに接続される。この定電流回路3もFET
5と可変抵抗R13が両端に接続されており、又ツェナ
ダイオードZ3と抵抗R14の直列回路が並列に接続さ
れ、FET5のゲートがツェナダイオードZ3と抵抗R
14の中点に接続される。そして真空管V6のプレート
にはカップリングコンデンサC11を介して出力トラン
スT1が接続される。出力トランスT1の1次側の他端
は接地されており、2次側には図示しないスピーカ等の
負荷が接続される。この場合には真空管V6のプレート
からカップリングコンデンサC11,出力トランスT1
の1次側を介してカソードに至るループが形成される
が、定電流回路3は音声信号に対して極めてインピーダ
ンスが高いため、定電流回路3からカソードに至るルー
プは形成されない。従って音声信号の帰還ループが単一
となり、音質の劣化をほとんどなくすことができる。又
出力トランスT1にはカップリングコンデンサC11に
より1次巻線に流れる直流電流が遮断される。従って出
力トランスの直流磁化を防ぎ、それにより十分なインダ
クタンスを確保でき、低域の周波数特性を大幅に改善で
きる。更に出力トランスT1の直流電流による熱損がな
いので、同一の音声出力を取り出す場合に従来の出力ト
ランスよりも小型化することができ、高特性の出力トラ
ンスを設計することができる。
【0016】ここで真空管V5のプレート電圧EB5を
200V、抵抗R3,R4を夫々50KΩとし、真空管
V6が必要とするグリッドバイアス電圧Eg6を−50
Vとすると、真空管V5のプレートより抵抗R3,R4
を介して流れる電流Iaは式(3)より2mAとなる。
【0017】従って定電流回路2の可変抵抗R12の抵
抗値を適宜選択し、次式で与えられる電流Ibを真空管
V6のカソードより抵抗R4を介して定電流回路2に流
せば、真空管V6のグリッドバイアスEg6電圧を−5
0Vとすることができる。
【数3】
【0018】図4は本発明の第3の実施形態による音声
用真空管増幅回路の回路図である。本図において、本実
施形態による真空管増幅回路は第2実施形態の増幅回路
をプッシュプル型の増幅回路に適用したものである。一
対の真空管V11,V12はそのカソードが共通に接続
され、カソードに対称に接続された第1の真空管であ
る。真空管V11,V12のグリッドには夫々正及び負
方向の入力電圧が供給される。そして正電圧源となるB
電源EB10が第1の定電流回路10及び11を介して
夫々真空管V11,V12のプレートに接続される。又
B電源の正極端はデカップリングコンデンサC20を介
して接地される。そして真空管V11のプレートは抵抗
R11を介して真空管V13のグリッドに、真空管V1
2のプレートが抵抗R13を介して真空管V14のグリ
ッドに接続される。一対の真空管V13,V14はカソ
ード電極を共通接続して対称に接続された第2の真空管
である。真空管V13のグリッドとカソード間、V14
のグリッドとカソード間には、夫々抵抗R12,R14
が接続される。そして負電源EC10の負電極端が定電
流回路12,13を介して夫々抵抗R11とR12の共
通接続端、R13,R14の共通接続端に接続されてい
る。第2の正電圧源であるプレート電源EB11が夫々
定電流回路14,15を介して真空管V13,V14の
プレートに接続される。更にこれらのプレートは出力ト
ランスT2の1次側の巻線の一端に夫々接続される。出
力トランスT2の2次側は図示しないスピーカ等の負荷
が接続される。この場合には定電流源14,15の電流
値を等しくし、又真空管V13,V14の動作点を一致
させるため、グリッドバイアス電圧を調整するために定
電流源12,13の電流値を調整することにより、トラ
ンスT2の1次側に流れる直流電流をなくすることがで
きる。従ってトランスT2の直流磁化がなくなる。この
場合には終段の真空管V13,V14の直流負荷である
定電流回路14,15と、交流負荷である出力トランス
T2とを分離したことにより、発熱が少なくなる。又直
流電流が流れないことからも発熱が少なくなるため、従
来のプッシュプル型電力増幅回路よりも小型のコアでよ
く、小型の出力トランスT2で足りるという優れた効果
が得られる。
【0019】図5は本発明の第4の実施形態による音声
用真空管増幅回路の回路図である。本実施形態は前述し
た第3実施形態の増幅回路のプレート直流電流の平衡調
整を容易に行えるようにしたものである。本図において
同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。本
実施形態では出力トランスT3を1次側に対称な2本の
巻線を有するプッシュプル型のトランスとし、真空管V
13,V14のプレートはこの1次側の巻線の夫々一端
に接続する。1次側巻線の他端は直流電流を遮断するコ
ンデンサC23に夫々接続する。その他の構成は第3実
施形態と同様とする。この場合には経時変化等によって
真空管V13,V14のプレート電流の不平衡が生じた
としても、コンデンサC23により出力トランスT3の
1次巻線は直流的には遮断されているため、直流磁化を
なくすることができる。
【0020】図6はこのプッシュプル型電力増幅回路の
他の例を示す回路図である。本図において同一部分は同
一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施形態で
は出力部分にセンタータップがない出力トランスT4を
用いる場合に、一方の真空管V13のプレートに直流電
流遮断用のコンデンサC24を介して出力トランスT4
の1次側の一端を接続したものである。1次側の他端に
は真空管V14のプレートを直接接続する。その他の構
成は同一である。この場合にも前述した第3の実施形態
の増幅回路と同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1〜3の発明によれば、第1段の真空管のプレート回路
とこれに接続される2段目の真空管の増幅回路に定電流
回路を用いて直接結合することにより、結合回路にコン
デンサを設ける必要がなくなる。この場合は交流信号の
帰還ループが単純化されるため、動作安定性が高く、音
質を改善することができるという効果が得られる。又第
2の定電流回路を介して真空管にプレート電流を供給し
ているため、プレート電流の変動が小さくなり、グリッ
ドバイアス電圧を安定化することができる。又第2の真
空管の負荷に定電流回路を設けているため、交流負荷と
直流負荷が分離され、プレート電圧の変動幅を少なくし
交流負荷を自由に設定でき、音声信号に対する特性を改
善することができる。又第2の真空管の音声信号の帰還
ループでのコンデンサを少なくできるため、音質及び周
波数特性が改善できる。又請求項3の発明によれば、交
流負荷と直流負荷が分離され、発熱を少なくすることが
できる。又第2の真空管のプレート電流を等しくするこ
とにより、直流電流が流れることがなく、直流磁化が生
じることがなくなる。更に請求項4の発明では、出力ト
ランスの1次側をコンデンサにより遮断しているため、
直流電流が漏れない。従って直流バランスを考慮するこ
となく、直流磁化の影響をなくすることができる。この
ため従来のプッシュプル増幅回路より小型の出力トラン
スを用いることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による音声用真空管増
幅回路の回路図である。
【図2】第1の実施形態の音声用真空管増幅回路をより
具体化した回路図である。
【図3】本発明の第2の実施形態による音声用真空管増
幅回路の回路図である。
【図4】本発明の第3の実施形態による音声用真空管増
幅回路の一例を示す回路図である。
【図5】本発明の第4の実施形態による音声用真空管増
幅回路の一例を示す回路図である。
【図6】本発明の第4の実施形態による音声用真空管増
幅回路の他の例を示す回路図である。
【図7】従来の音声用真空管増幅回路の直接結合増幅回
路の一例を示す回路図である。
【図8】従来の音声用真空管増幅回路の直接結合増幅回
路の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
V1〜V6,V11〜V14 真空管 1〜3,10〜15 定電流回路 T1,T2,T3,T4 出力トランス
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03F 1/36 H03F 3/02 H03F 3/181 H03F 3/32 - 3/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の正電圧源と、 前記第1の正電圧源の出力端と第1段の真空管のプレー
    トとの間に接続され一定の電流を供給する第1の定電流
    回路と、 前記第1の真空管のプレートと第2段の真空管のグリッ
    ドとの間に接続された第1の抵抗と、 前記第2段の真空管のグリッドに負電圧を供給する負電
    圧源と、 前記負電圧源の出力端と前記第2段の真空管のグリッド
    間に接続され、一定の電流を供給する第2の定電流回路
    と、 前記第2の定電流回路と前記第2段の真空管のカソード
    との間に接続された第2の抵抗と、を具備し、 前記第2の抵抗を流れる前記第1の定電流回路の分流電
    流及び前記第2の定電流回路の電流に基づいて前記第2
    の抵抗の両端に得られる電圧降下により前記第2段の真
    空管のグリッドバイアス電圧を設定することを特徴とす
    る音声用真空管増幅回路。
  2. 【請求項2】 第2の正電圧源と、 前記第2の正電圧源の出力端と前記第2の真空管のプレ
    ートとの間に接続され一定の電流を供給する第3の定電
    流回路と、を更に有することを特徴とする請求項1記載
    の音声用真空管増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記第1,第2の真空管は夫々カソード
    電極を共通として互いに対称に接続された一対の真空管
    から成り、該一対の第1の真空管のグリッドに相異なる
    極性の入力信号が入力されるように構成されており、 前記一対の第2の真空管のプレート間に、1次側巻線が
    接続される出力トランスを更に有することを特徴とする
    請求項2記載の音声用真空管増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記出力トランスは、前記一対の第2の
    真空管のプレート間に直流電源遮断用コンデンサを介し
    て1次巻線が接続されていることを特徴とする請求項3
    記載の音声用真空管増幅回路。
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