真空管に挑戦 プリアンプ１

１２AU7を使ったプリアンプ

Watzのプリアンプがとてもいい音だったので、部品などを総入れ替えして作り直したものが更にいい音になった。デジタルだけでも解像度も高く美しい音がだせるのだが、真空管が入ると、圧倒的に音に色と艶と厚みが付く。そこで、真空管に真剣に取り組んでみることにした。

最初に電圧増幅回路の設計だ。

まず最初に、真空管を選ばないと始まらない。そこで、Watzで使った１２AU７を使ってみることにした。

12AU7のメーカーの推奨値は以下のとおり

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　データシート　　実測

Eh　ヒーター電圧　　　　　　　　　6.3V×0.3A　　

Eb　電源電圧（プレート電圧）　　250V　　　　　　　110V

Eg　バイアス　　　　　　　　　　　　-8.5V　　　　　　　-4.0V

Rk　カソードバイアス抵抗　　　　―　　　　　　　　　―

Ib　プレート電流　　　　　　　　　　10.5mA　　　　　　3mA

gm　相互コンダクタンス　　　　　2.2　　　　　　　　　1.85

rp　内部抵抗　　　　　　　　　　　 7.7KΩ　　　　　　　10KΩ

μ　増幅率　　　　　　　　　　　　　17　　　　　　　　　18.5

＊実測は「情熱の真空管アンプ」（木村哲）の巻末データより

１２AU7のEp-Ip特性（プレート特性）　＊GEのデータシートより

メーカーの推奨値を使えば簡単に設計できるそうだが、電源電圧が２５０Vでプレート電流が１０．５ｍAとかなり大きい。Watzの回路だとプレート電圧はもっと小さい感じがする。よくわからないので、特性図を使って自分で回路を設計してみることにする。

Ebb（電源電圧）
Rp（負荷抵抗）　プレートに電圧を与える。負荷抵抗と電源電圧でロードラインを引き動作点を決める。
Rk（カソード抵抗）　カソードに電圧を発生させる。自己バイアス方式の時、グリッド電圧は０Vなので、カソード電圧に対し、相対的にグリッド電圧が同じ値マイナスとなる。
Rg（グリッドリーク抵抗）　自己バイアス方式で、グリッドの電位を０Vにするためにグリッドをアースに接続するためのもの。

まず最初に電源電圧を３００Vに決める。

プレート負荷抵抗を１００KΩとする。

この時の最大プレート電流は　３００V÷１００KΩ＝３ｍA

プレート特性図に、このロードラインを書き込む。

バイアス電圧を－４Vに決める。

これで動作点のプレート電圧は９５V、プレート電流は２ｍAとなる。

この時、カソード電圧を４Vにするためのカソード抵抗は、－４V÷２ｍA＝２ｋΩ

この増幅回路の入力インピーダンスはグリッドリーク抵抗の値そのものになる。グリッドリーク抵抗が小さいと入力に電流が流れてしまうので、大きくしなければならない。しかし大きすぎると、プレートからグリッドに電流が流れバイアスが不安定になり、真空管が熱暴走してしまうらしい。

そこで、データシートの最大値１MΩの半分の５００KΩとする。

なお、直流域では、負荷抵抗は１００KΩであるが、交流域での負荷抵抗は、１００ｋΩと５００ｋΩのパラ抵抗値で８３ｋΩとなる。

次段のグリッドリーク抵抗は、直流と交流の負荷抵抗値が大きく違わないように設定する。

ゲインの計算をするため、交流のロードラインを引く
Ep＝９５V+（2mA×８２.５KΩ）＝２６０V
Ip＝２６０V÷８２．５V＝３．１５ｍA
入力信号がバイアスを中心に±２V振れたとすると、出力電圧は６７V～１２１Vで５４V振れる。
よってゲインは　５４÷４＝１３．５倍となる

これで、とりあえず初段が完成！次は、次段だ。ただし、先に次段を設計してから初段を設計しないと初段の値が決まらないようだ。次段が決まったら初段はやり直すことにする。

ところで、Watzの回路を見ると、グリッドリーク抵抗がない。その代わりに１００KΩのボリュームが入っているがこれがグリッドリーク抵抗の代わりなのだろうか。