JP4208065B2

JP4208065B2 - 真空管回路

Info

Publication number: JP4208065B2
Application number: JP2002320857A
Authority: JP
Inventors: 文夫三枝
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: US7397303B2; US20070228988A1; JP2004158949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接地されたカソード端子、プレート端子およびグリッド端子を備えると共に、前記カソード端子から電子を放射させるためのヒーターを備えた真空管を用いた回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の分野において真空管の増幅作用を利用した回路が提案されている。真空管の増幅動作を実現するためには、通常、定格電圧により大電流をヒーターに供給してカソードからの電子放射を行わせ、放射電子がプレートに到達する際に流れる電流量をグリッド端子に負の電圧を印加して制御する。また、同一の真空管から従来の制御方式に比べて大きな可制御プレート電流を引き出すことを可能にするため、グリッド端子に正の電圧を印加することが提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−６６２１０号公報（第１−２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この提案によれば、グリッド端子に正の電圧を印加して従来の制御方式に比べて大きな可制御プレート電流を引き出すことを可能にするが、電子放射動作を行わせるためにプレートには高電圧を、ヒーターには大電流を流すために定格電圧を印加するようになっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、低電圧で増幅動作可能な真空管回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、カソード、プレートおよびグリッドを備えると共に、前記カソードから電子を放射させるためのヒーターを備えた真空管を用いた回路において、
前記プレートと前記ヒーターとに定電源電圧を供給し、前記グリッドに抵抗（Ｒｇ１）を介して正の電圧を供給するように構成し、更に、
前記抵抗（Ｒｇ１）のグリッド接続端と反対の他端はコンデンサ（５０）を介して第２の抵抗（Ｒｇ２）の一端が接続されており、
この第２の抵抗（Ｒｇ２）の他端には可変抵抗（４６）が接続されていて、この可変抵抗４６には前記定電源電圧が供給され、更に、
前記プレートに接続した第３の抵抗（ＲＬ）の一端と前記ヒーターとに同一の定電源電圧が供給されるように構成したことを特徴とするようにした。
【０００８】
また、この真空管回路において、前記プレートに接続した抵抗の一端と前記ヒーターとに同一の低電源電圧が供給されるように構成しても良い、そして、前記真空管の出力端子からの出力電圧の平均値が所定値になるようなバイアス制御回路を設けたことを特徴とするようにしても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は第１実施形態の構成を示している。真空管２０のカソード端子２２は接地され、電子をカソード端子２２から放射させるためのヒータ２５には、低電圧の一例として「＋４（Ｖ）」の低電圧の電源電圧が供給されている。また、放射された電子の到達先となるプレート端子２１には抵抗（ＲＬ）４０の一端が接続され、この抵抗（ＲＬ）４０の他端には「＋４（Ｖ）」の電源電圧が供給されている。また、真空管２０のグリッド端子２３には抵抗（Ｒｇ１）４２の一端が接続されている。
【００１１】
そして、この抵抗（Ｒｇ１）４２の他端には、コンデンサ５０を介して、オーディオ信号を出力する信号源１０と接続されていると共に、抵抗（Ｒｇ２）４４の一端が接続されている。さらに、この抵抗（Ｒｇ２）４４の他端には可変抵抗４６が接続されていて、この可変抵抗４６には「＋４（Ｖ）」の電源電圧が供給されている。かくして、プレート端子２１に接続した抵抗（ＲＬ）４０の一端とヒーター２５とには同一の正の低電源電圧が供給される構成となっており（この結果、プレート端子２１にも正の低電圧が供給される）、低電圧型の真空管増幅回路を構成している。
【００１２】
また、可変抵抗４６は不図示の移動部によって、抵抗（Ｒｇ２）４４との接続点を移動することによって抵抗比が変化して、電源電圧（＋４（Ｖ））の抵抗４４への分配量が変化する。抵抗比をどのようにしても、（＋４（Ｖ））の電源電圧は正の電圧であるので、抵抗（Ｒｇ２）４４、抵抗（Ｒｇ１）４２を介して、グリッド端子２３には正の低電圧が印加される構成となっている。
【００１３】
（作用）
次に作用を説明する。ヒーター２５により加熱されたカソード２２からは電子が放射されるが、このヒーター２５には通常よりも低電圧が供給されているため、ヒーター２５の発熱量は少なくカソード２２からの放射電子量は通常より少ない。また、プレート２１に印加されている電圧も低い。もし、一般的な真空管増幅回路におけるようにグリッド２３に負電圧のバイアスをかけるとカソード２２からの放射電子は、グリッド２３に遮蔽されるため、殆どプレート２１に到達することができない。本実施形態では、グリッド端子には正の電圧が印加されているため、負の電荷を持つ放射電子のうちグリッド２３に到達するものが発生する。この結果、抵抗（Ｒｇ１）４２に図１に示すような電流Ｉｇが流れる。更にグリッド格子間を通過した電子は加速されてプレート２１に到達する。この結果として真空管２０は信号源１０からの入力信号を増幅するようになる。なお、グリッド電流Ｉｇはグリッドの電位が上昇すると加速度的に増大する。
【００１４】
そして、抵抗（Ｒｇ１）４２があるため、グリッド電流値が加速的に大きくなり電圧降下も大きなものとなり、その結果、グリッド電圧はプラス「＋」側で飽和し、一方、プレート出力は逆転して下側で飽和する。かくして、低電圧・低電力で真空管２０の動作を行わせることができる。また、１本の真空管２０で波形の上下対称歪みを発生させることができる。例えば、図３の波形Ｗ１は信号源１０からの正弦波信号が歪まずに増幅された場合の増幅波形であるが、点線で示す歪み波形の符号ＵＰ部は、真空管２０の特性により歪むものであり、符号ＤＷ部は、抵抗（Ｒｇ１）４２の電圧降下によるものである。
【００１５】
このようにして、グリッド端子２３に抵抗（Ｒｇ１）４２を介して正の電圧を供給しながら、プレート端子２１とヒーター２５とに正の低電圧を供給することによって、低電圧で増幅動作可能な真空管回路を提供することができる。なお、このような回路の応用例としては、例えば各種の楽器の楽音信号を入力して増幅させたり、歪みにより効果付加を行ったりすることを低電圧型の真空管２０で実現することが挙げられるが応用例はこれに限られない。
【００１６】
（第２実施形態）
この実施形態は、出力端子３０から出力される増幅信号の平均値が電源電圧の半分の値になるようなバイアス回路を設けた点に特徴がある。
【００１７】
図２は第２実施形態の構成を示している。真空管２０のカソード２２は接地され、電子をカソード２２から放射させるためのヒータ２５には低電圧電源の一例として「＋４（Ｖ）」の低電圧の電源電圧が供給されている。また、放射された電子の到達先となるプレート端子２１には抵抗ＲＬの一端が接続され、さらに、この抵抗ＲＬの他端には「＋４（Ｖ）」の電源電圧が供給されている。また、真空管２０のグリッド端子２３には抵抗Ｒｇ１の一端が接続されている。そして、抵抗Ｒｇ１の他端には、コンデンサＣ１を介して、オーディオ信号等を出力する信号源１０に接続されていると共に、抵抗Ｒｇ２の一端が接続されている。さらに、プレート端子２１には、抵抗３とコンデンサＣ３で成る積分回路６５が設けられ、プレート電圧を平滑化している。
【００１８】
また、同一の抵抗値を持つ抵抗Ｒ１を２個直列接続したものの一端に「＋４（Ｖ）」」の電源電圧が供給され、この抵抗Ｒ１を２個直列接続したものの他端は接地されている。そして、２つの抵抗Ｒ１の接続点には、差動増幅器６０の反転端子が接続され、また、差動増幅器６０の非反転端子には積分回路６５が接続されている。さらに、差動増幅器６０の出力側と反転端子との間には、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とが並列に接続されている。このコンデンサＣ２はノイズ除去用として作用する。
【００１９】
この回路において、「抵抗Ｒ２の抵抗値」と「２つの抵抗Ｒ１の合成抵抗値」の和を「２つの抵抗Ｒ１の合成抵抗値」で除した値が差動増幅器６０の増幅率となり、例えば「Ｒ１＝２０（ｋΩ）、Ｒ２＝１（ＭΩ）」の場合には増幅率が「（１０ｋ＋１Ｍ）÷１０ｋ＝１０１倍」となる。そして、２つの抵抗Ｒ１の値は同一であるので、符号Ａで示した点（差動増幅器６０の反転端子位置）での電圧は「＋４（Ｖ）」の２分の１の「＋２（Ｖ）」となる。
【００２０】
（作用）
先ず、増幅作用について説明する。ヒーター２５により加熱されたカソード２２からは電子が放射されるが、このヒーター２５には通常よりも低電圧の「＋４（Ｖ）」が供給されているため、ヒーター２５の発熱量は少なくカソード２２からの放射電子量は通常より少ない。また、プレート２１に印加されている電圧も低い。もし、一般的な真空管増幅回路におけるようにグリッド２３に負電圧のバイアスをかけるとカソード２２からの放射電子は、グリッド２３に遮蔽されるため、殆どプレート２１に到達することができない。本実施形態では、グリッド２３には正の電圧が印加されているため、負の電荷を持つ放射電子のうちグリッド２３に到達するものが発生し、更にグリッド２３の格子間を通過した電子は加速されてプレート２１に到達する。この結果として真空管２０は信号源１０からの入力信号を増幅するようになる。
【００２１】
次にバイアス作用について説明する。プレート２１の電圧を積分回路６５によって平滑化した、差動増幅器６０の非反転入力に印加される電圧（図２：Ｂ点の電位：出力端子３０からの出力電圧の平均値）が差動増幅器６０の反転入力に印加された「＋２（Ｖ）」よりも大きくなると差動増幅器６０の出力は正となる。この結果、グリッド２３の正電圧が大きくなり、カソード２２からの放射電子を引き込みやすくなると同時にグリッド２３の格子間（隙間）を抜けた放射電子は加速されるためプレート２１に到達する放射電子が増え、抵抗ＲＬに流れる電流Ｉｐが増大する。すると、出力端子３０の電圧は降下し、その平均値Ｂも降下する。この降下は平均値Ｂが「＋２（Ｖ）」を下回る迄続く。
【００２２】
一方、積分回路６５によって平滑化されたプレート２１の電圧の平均値Ｂが「＋２（Ｖ）」よりも小さくなると差動増幅器６０の出力は負となる。この結果、カソード２２からの放射電子を引き込みにくくなると同時にグリッド２３の格子間（隙間）を抜けてプレート２１に到達する放射電子も減り、抵抗ＲＬに流れる電流Ｉｐが減少する。すると、出力端子３０の電圧は上昇し、その平均値（積分回路６５の出力）も上昇する。この上昇は出力端子３０の電圧の平均値（積分回路６５の出力）が「＋２（Ｖ）」を上回る迄続く。この様にして出力端子３０の電圧の平均値は自動的に「＋２（Ｖ）」に近づく。
【００２３】
この結果、図３の波形Ｗ１に示すように、出力端子３０から出力される増幅信号の平均値が電源電圧「＋４（Ｖ）」の半分の値「＋２（Ｖ）」になるようにバイアス動作が行われるようになる。したがって、図２に示すような差動増幅器６０を用いたバイアス回路の作用によって、出力端子３０から出力される増幅信号の平均値が安定して、安定した増幅信号が得られるようになる。
【００２４】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能となる。例えば、図１の回路においてノイズ除去のために適宜コンデンサを設けた構成としても良い。また、電源電圧は特に「＋４（Ｖ）」に限定しなくても良い。電源電圧を例えば「＋３（Ｖ）」程度として乾電池で対応可能な極低電圧としても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、グリッドに抵抗を介して正の電圧を供給しながら、プレートとヒーターとに低電圧を供給することによって、低電圧で増幅動作可能な真空管回路を提供することができるという効果が得られる。低電圧動作が可能になることにより、低消費電力動作が可能になり真空管の発熱を抑えることができるため、例えば、電池動作や高密度実装が可能になり装置の信頼度も上がるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の説明図である。
【図２】第２実施形態の説明図である。
【図３】動作の説明図である。
【符号の説明】
１０信号源
２０真空管
２１プレート
２２カソード
２３グリッド
２５ヒーター
３０出力端子
４０抵抗
４２抵抗
４４抵抗
４６可変抵抗
５０コンデンサ
６０差動増幅器
６５積分回路

Claims

カソード、プレートおよびグリッドを備えると共に、前記カソードから電子を放射させるためのヒーターを備えた真空管を用いた回路において、
前記プレートと前記ヒーターとに定電源電圧を供給し、前記グリッドに抵抗（Ｒｇ１）を介して正の電圧を供給するように構成し、更に、
前記抵抗（Ｒｇ１）のグリッド接続端と反対の他端はコンデンサ（５０）を介して第２の抵抗（Ｒｇ２）の一端が接続されており、
この第２の抵抗（Ｒｇ２）の他端には可変抵抗（４６）が接続されていて、この可変抵抗４６には前記定電源電圧が供給され、更に、
前記プレートに接続した第３の抵抗（ＲＬ）の一端と前記ヒーターとに同一の定電源電圧が供給されるように構成したことを特徴とする真空管回路。