6AQ5 : 真空管の大きさと発熱量

閉め切った部屋で少し大き目の音で音楽聴いています。パソの掃除とか、お部屋でもいろいろする事があります。その合間にゲームの続き。

　かたづけものをしていると、全然関係無い箱の中から見た目かなりくたびれたような真空管が１本出てきました。 25E5は欧州系の水平偏向用ビーム管で、許容損失が12W。国産管の12G-B3なども同じ管形で、ほぼ同じ許容損失です。音声用の6L6-GTはほぼ同じ大きさで損失 がひとまわり大きいです。12G-B3の改良型で許容損失が6L6と同程度の12G-B7はひとまわり管が太くなっています。6V6の許容損失12Wは25E5などと同じですが、管は少し小さいです。ヒーター電力の違いやオーディオ用とテレビ用の違いも考えると、熱的な厳しさはほぼ同じぐらいでしょう。
　こう考えてみると、6AQ5がMT-7ピンの小さな管で12Wというのは相当無理をしていると思えます。おそらく自動車ラジオ用として、寿命よりも小型化を第一に置いたのでしょう。当時は真空管は消耗品であり、振動の大きな使用環境では電気的な寿命よりも機械的な故障が多かったでしょう。
　6AQ5同じ管形の管について見ると、やはりヒーター込みで10Wぐらいのものが多いです。今回の設計では、プレート損失を7W以下に抑えることにします。

古い真空管がみつかりました。25E5はTVの水平偏向用です

　　6AQ5のプレート電圧は275Vに抑えられています。狭い管内で耐圧をとれないという事もあるでしょうが、プレート損失の点でこれ以上の電圧は無意味という判断もありそうです。いずれにせよ、今回は無理せずに使います。
　まずゲームとして、Ａ案についてSPICEで試します。プレート損失を抑えるためにG2の電圧を下げて電流を小さくします。６Ｗに抑えるとすると、250Vの場合は24mAとなり、200Vなら30mAです。この条件のG2の電圧は、それぞれ160Vと185Vで、バイアスが10Vと9V。データシートの動作例ではプレートとG2が180Vでカソードが8.5Vで電流が29mAとなってますから、かなり近い値です。自動車用ラジオ(DC-DCコンバータを使う)のＢ電圧が200Vぐらいですから、6AQ5をMT7ピンの管に入れたのは妥当という事になります。
　このあたりの動作で見ると、6AQ5って意外と高性能です。出力が２～３Ｗでゲインは約2/3倍。ラジオ少年定番だった6AR5と比べると、出力は少し大きい程度ですが、感度がぐっと高いです。6BM8だと出力ひとまわり大きいですが感度は同格。悩ましいのは出力トランス。最適なのは6Kぐらいですが、5Kを使うか7Kを使うか。

　かなり感度が高いのですが、わが家規準の入力感度にするとなると、電圧増幅部のゲインが24倍ぐらい要ります。12AX7を無理なく使って約40倍ぐらい、無理して60倍ぐらい。じゅうぶんなNFをかけるには不足です。ここで6BM8アンプの時の手法でK-NFをかけるとすると、ゲインは約1/2倍になります。12dBのNFをかけるとすると電圧増幅部のゲインは120倍ぐらい。
　6Z-P1アンプのように半導体使えば簡単なのですが、広々としたシャシー上にちびっこい管が２本だけでは見掛けが良くないです。やはり電圧増幅部にも管を使わなきゃ。

• A1案　12AX7を１本使って普通の２段NFアンプとし、不足するゲインを前置アンプで補う。
• A2案　12AX7の前にFETかトランジスタを１石足して３段NFアンプとする。
• A3案　12AU7を２本使って３段NFアンプにする。

確実に性能を狙えるのはA1案。楽に作れそうなのはA2案。面白そうなのはA3案でしょうか。A3案は部品配置に苦労しそうです。

6AQ5 : 活用する計画案

考えをまとめるには文字や図にして見るのが有効です。ここは本来はそういう目的で始めたところ。あらためて設計のメモを。

　残った課題は6AQ5のアンプ。元々は6CA7-PPアンプの習作に使おうと思って買い込んであった管ですが、本題の6CA7を一気に作ってしまったので出番が無くなってしまいました。

　あらためて6AQ5の使い方を検討します。今までの真空管アンプ製作と同じ方向で、自宅で実用するアンプを作ることとします。今までの検討をまとめて形にすると、３つの案に集約されます。

• Ａ案はシングルで使って私室の小型アンプの一員にする。初段に双３極管を置いて３球。ゲインの不足は前置アンプで補う。
• Ｂ案はプッシュプルで使って私室の小型アンプの一員にする。ドライブはすべて半導体にして４球。
• Ｃ案はプッシュプルで使って居間の常用アンプにする。ドライブは双３極管でミユラード型にするとして７球。

共通事項は、損失を抑えて使うこと。G2の電圧を下げて電流を抑える。 プレート電圧も低目で使う。ビーム管らしい肩の特性を利用する。最適な負荷になるような出力トランスを選ぶ。その上で、可能であればK-NFをかけることも考えます。

6AQ5(6005)はずいぶん細身です

　6AQ5の管形は小さいです。カタログ上の定格は大きいですが、単純に管の大きさだけで考えるとヒーター込みで10Wぐらいが上限でしょう。 ヒーターが約3Wですから、プレート損失は7W以下にします。プレートを200Vにすると30mAぐらい、250Vまで加えるなら25mAぐらいでしょうか。それにはG2を180V～150Vぐらいに下げれば良さそうです。
　小型アンプは棚の中で使いますから、総発熱量を抑える必要があります。既存の12BH7A-PPと同程度にするには、Ｂ案ではプレート損失を5Wぐらいにしなければならず、この場合はプレート180VでG2が150Vぐらいでしょうか。

　電流を抑えて軽い動作にすると、負荷抵抗は大きくなります。このあたり、目的と手段は逆ですが、6CA7アンプ設計の時と同じ過程です。ほど良い容量でほど良い負荷抵抗の出力トランスがあるかが問題。低い電圧に合う電源トランスも要りますが、こちらは最悪の場合は特注でしょうか。

レコードをかける

私室のアンプは雑食です。ＣＤは当然、ＴＶや映画のＤＶＤの音声もありますし、パソからはMP3とかも。でも普段はレコードをかけることはありません。

　というのは、私室にはレコードプレーヤーが居着く場所が無いから。レコードプレーヤーは居間に常駐しているのですが、それがこの連休中は私室へ出張しています。作業机の上を片付けて、そこに載っています。プリアンプを通してパソの１台に繋げて、古いＬＰのデジタル化作業です。
　レコード盤は接触読み出し。何度も再生するうちに音質が低下しますし、取り扱いに際してキズを付けるリスクもあります。レコード針のこととかもありますから、いわゆる愛聴盤から少しづつパソに取り込んでＣＤ－Ｒに焼いてきました。それでも、まだ少し残っています。古いアルバムの場合、有名歌手の主な曲はベストアルバムとかで聴くことができる場合もありますし、有名な盤はＣＤで出ることがあります。しかし古いアルバムの中には聴き覚えた収録曲があります。マイナーで終わった歌手の場合は余程何かなければＣＤ化は期待できません。こういうものこそ、オンデマンドで販売して欲しいのですが、ＤＲＭがらみでかえって難しくなってしまったように感じています。

カートリッジたち

という事で、レコードをきれいに拭いて、ターンテーブルに載せて、パソのソフトを起動して。レコードプレーヤーが所謂フルオートなので、スタートはレバーを引くだけ。トーンアームが自動的に動いて針が盤に降ります。片面づつ取り込んで、ソフトで１曲づつ切り出して、wavファイルにします。
　作業の合間にカメラを出して、レコードプレーヤーとカートリッジの写真を撮りました。カートリッジはいずれも古い物ですが、ぎりぎり現役の頃に予備の交換針を買っていた物があり、作業にはそれらを使います。 ついでに押し入れの中に残っていた他のカートリッジも取り出ししまた。長く使っていない物。今でも使えるかしら？　写真は私自身のオーディオ歴の記録の意味で、webページにしました。

[追記]
　再生音と録音の確認のため、普通に聴く場合よりもかなり音量を上げます。普段はあまりかけないようなジャンルのレコード盤もあります。最初は"なりゆき"で出たままの6SN7プッシュプルアンプで鳴らしていたのですが、ピアノとかバーカッションとかアタックでアタマが詰まったように感じることが何度か。やはり出力不足かと思って、とりあえず6BM8シングルに繋ぎ替えてみました。どうやら、この1Wと2Wの僅かの(聴感上は)差が微妙なところで効くようです。逆に言えば、音量をガンガン上げて鳴らすのでなければ、1Wクラスでも全然問題無い(もっと少なくても支障無いかも)ことが確認できたことになります。私室で働くミニアンプは結局5台になりましたがもうち３台が1Wクラスで２台が2Wクラスです。

6BM8 Single : 真空管の背丈

アンプづくりにはいろんな作業が要ります。普通は金属製のシャシーに組みますから、金属加工は避けにくいもの。

　特別な道具を出して来たり、屑が散らかるような作業はまとめてやる方が能率的です。アルミ板を加工するついでに少し前から考えていた作業を実施。
　春に作った6BM8シングルアンプ。回路はひとひねりしましたが、部品配置はごく普通。外観は完全に「初歩のラジオの制作」という感じになりましたが、美観という点ではいまふたつぐらいバランスが良く無いです。問題は6BM8の背が高いこと。太さは普通の９ピンMTなのですが背丈が1cmほど高く、広いシャシーの上に２本だけ立つと余計にひょろっとして見えます。

真空管を1cm下げました

　6BX7ほどではありませんが、6BM8もけっこう熱くなる管です。熱対策には通気が有効。6BX7アンプでは管のまわりに通気穴をあけましたが、真空管ソケットを別パネルに取り付けてシャシーとの間に隙間を設ける方法もあります。後者の場合、段差の分だけ管が低くなります。熱対策とあわせて、管を低くすることを考えました。
　管を下げると、その分だけ内部は窮屈になります。全体の部品配置はあまりいじれないので、真空管まわりの部品の取り付けだけでカバーしなければなりません。ソケットと重なる位置に平ラグ板を置いていましたが、当然これは無理。ソケットの両脇にラグを立てるしか無さそうです。スペースの節約と作業効率の点ではラグもパネルに立てるのがよさそう。手もとには昔にジャンク屋で入手したタイトラグがあります。その中で比較的背の低い物を利用することにしました。パネルは1cm下げられます。
　パネルは残材を活用しました。厚さ1.2mmの黒色アルマイト。アンプは真空管まわりだけ解体して、元のMT管ソケットの位置にGT管サイズの穴をシャシーパンチで開けました。元のネジ穴が見えてしまうのは仕方無いです。回路自体は同じなので部品はすべて再利用です。

　管が1cm下がると電源トランスとほぼ同じ高さになりました。管の周囲の穴も見た目のアクセントになっています。 手間はかかりましたが、それ以上の効果がありました。捨てずに残してあったタイトラグも活用できましたし。

6BX7 PP : 抵抗コンデンサを交換

真空管もトランスも無理な使い方をしなければけっこう長寿なもの。劣化した部品をうまく交換してやれれば、アンプ自体はずいぶん長く使えます。

　古い真空管を使って新しいアンプをいくつか作りました。真空管アンプの製作はしばらくぶりで、手もとに主要部品はほとんど無し。出力トランスは6CA7用に持ち置いていた物以外は新規購入。抵抗器や一部のコンデンサに手持ちを利用しましたが、主なものはやはり新しく買うことになりました。
　数十年の時間を挟んで見ると、コンデンサの進化が激しいです。小型化して特性が良くなり信頼性も向上しました。その進化は一様ではなく、波状に何度も起こりました。

　私室の常用アンプは1990年代の製作。すでに真空管は特殊な趣味の世界でした。テレビなどはトランジスタから機能ＩＣに移行する時期、電源もシリーズからスイッチングへ替わり、インバータも増えて来ていました。デジタルもマイコンからパソコンへと一気に規模と速度が増大したのもこの頃。だから中身は当時の普通の半導体機器用。今回の手直しでは、(出力トランスの交換という大事もありましたが) 回路の見直しに関連した抵抗値の変更のほかは電解コンデンサを交換した程度。

タイトラグを利用したハシゴ状の配線は部品交換が楽です

　ひと続きのアンプ製作の締めくくりという気持ちで、居間の常用アンプも部品更新しました。このアンプは、真空管の終焉の時期の製作。真空管時代の思い出の意味もあって、内部はタイトラグを使って梯子状の配線にしました。抵抗やコンデンサは、トランジスタテレビなどの部品を中心に、新しい世代の金属皮膜抵抗やフィルム系コンデンサと古い真空管世代のMPコンデンサとか巻線抵抗とかが混用されていました。その後10年ほどのうちに、コンデンサや抵抗の多くを交換しました。金属皮膜抵抗が一気に安価になり、フィルム系コンデンサの種類が増えたのを受けて、古い世代の部品をほとんど排除されました。
　それからしばらく経ちました。この間、電気系の製作からほぼ完全に遠ざかっていたので最近の部品事情にはすっかり疎くなっていました。あらためて調べてみると、電解コンデンサが驚くほど進化していました。フィルム系コンデンサも一段小型化して信頼性が上がったようです。
　前回交換した部品のうち、信頼性が劣ったり耐圧に余裕が無かったコンデンサは交換しました。ブロックコンデンサは前回に交換していますが、残っていた電解コンザンサは今回105度の物に交換しました。残っていた初期のフィルムコンデンサも交換しました。これによって、最初の製作時部品はほとんど無くなりました

　タイトラグを使った梯子型配線の利点で、部品の交換は簡単に済みます。チューブラ型のケミコンが立型になったので取り付けが少し不自然になりましたが、サイズがぐっと小さくなったので、その分で他の部品の配置が楽になりました。次の部品交換があるかどうか判りませんが、劣化が予想されそうな部品が交換しやすいように一応配慮しました。
　作業は数時間で完了。念のため各部の電圧を測って動作チェック。その後はスピーカと入力を繋いで私室で聴き慣れた音楽をかけてしばらく様子見。音質には微妙な違いが感じられますが、差はごく僅か。初段の動作を少し変えたことによるものか信号が通るコンデンサが変わったことによる影響でしょうか。もうしばらく鳴らしてから居間へ戻します。

6BX7 Single : 製作しました

ひと区切りの区切りまで一気に進みました。若干の不手際はありましたが、おおむね順調な航海。このあとはゆっくり休息。

　筐体加工から内部の配線と部品の取り付けと、ほぼ２日で一気に進みました。通電して各部の電圧を測って、とりあえず信号を入れて出力を確認。今回は何のヒネリも無い回路で、NFかけても安定動作。そのまま馴らし運転。[このアンプの詳細はこちら]

　同じシャシーの加工が４台続きました。部品配置はそれぞれ大幅に違いますが、いろいろ知恵が働くものです。今回のがいちばん手間な加工なのですが、それでも半日ほどでできました。部品の配置とか、休止の間にぽちぽち考えていたのも効いています。やはり走り出す前の準備が大切です。
　出力管の6BX7は熱くなることで知られた管。ソケットの周囲に通気穴を開けました。シャシーが薄いので、この部分は裏側に2tの板を重ねて加工。手間がかかりましたが、けっこう丈夫になりました。それ以外は特別な加工は無しです。

大小の管が１本づつ

　トランスはすべて新品ですが、あちこちに手持ちの余剰部品や外し物の部品を活用しています。この後はおそらく電気ものの大物の製作は無いでしょうから、ここで使ってやらなきゃ、結局廃棄されることになるでしょう。
　内部の配線は、今回はタイトラグを利用した架空配線。昔はメーカー製の通信機や計測器に使われていた方式です。本来は部品交換のしやすさが特徴の方法で、配線のひきまわしとか先にきちんと計画しなければなりません。学生時代に6BX7-PPアンプを作る際にこの方式を採りました。その時の事など思いだしながら、さらにひと工夫加えました。

　6BX7-PPアンプは、一部の部品交換だけで長く活躍しています。当時は真空管が終焉を迎える時期。予備のつもりで何本か買い込んで、さらにジャンクの管も数本。若干余裕のある動作にした事と、私室用の小型アンプができてからは稼働時間が減ったこともあって、今でも最初にセットした管が健在です。この分だと買い置きの真空管たちに出番が来るかしら。
　6BX7は双３極管で、１本でプッシュプルなのですが、２ユニットの特性が揃っていて、ステレオなら２本あるのが望ましいです。ジャンクで片ユニットがへたりぎみの管とか、１本だけとか、シングルアンプでなければ出番が巡って来ないところでした。

6BX7 Single : トランスを購入しました

昨年から真空管アンプをいくつか作って来ました。予定した物があとひとつ。そろそろまた作業再開です。


　春からお花の時期はあちこちお出かけする所があります。でもそれも一段落。夏の旅の時期までしばらくまたお部屋でごそごそします。まずは、準備しかかって中断していた真空管アンプ製作のつづきです。
　順番的には6BM8シングルより先に作るべきだと思ったけど、部品の揃い具合で後回しになってしまっていた6BX7のシングルアンプ。やっと部品が揃いました。

部品が揃いました

　最後になったのは電源トランス。電圧と電流がちょうど良さそうで小型であまり高価でない物という規準で探して、選択したのは「東栄変成器」のP-70という物。ヒーターが3Aと２ＡでＢ巻線が220Vの70mA。 6SN7-PPアンプに使っている物と定格は同じですが、縦横高さともひとまわり大きく、これなら容量いっぱい取り出しても大丈夫そうです。
　入手が遅くなったのは、東京のお店へ行って買ったから。ネット時代の恩恵で商品情報は簡単に得られても、実体物の入手はまた別。ネットショップでカード払いだと簡単なのですが、そうでない所もあります。特にこの東栄変成器は実店舗販売が中心で、通販は電話で問い合わせとかなり面倒。送金料と送料も考えて、東京へ行く用事のついでに買って帰ることにしたのです。ちなみに、出力トランスはイチカワ製ですが、こちらは店舗販売は無しで通販のみのようです。

※ その後東栄変成器もネットから通販できるようになりました。

※ イチカワは真空管用トランスの製造販売を2022年1月で終了しました。