６ＢＱ５ｓ技術説明

手造り真空管アンプの店

Ｍｉｎｕｅｔの技術説明

回路について
　Ｍｉｎｕｅｔは出力管は６ＢＱ５シングル構成、３段増幅回路、２重ＮＦＢ回路となっている。これは出力管の６ＢＱ５シングル出力の性能を最大限に発揮させるためのものである。６ＢＱ５の最大出力性能を保持したまま、かつ出力インピーダンスを最小限にするための回路になっている。これは６ＢＱ５に限らず５極管、ビーム管を出力管に使用した時にも応用できる回路だ。
５極管は３極管に比べ最大出力は多く出せるが、出力インピーダンスが高く、これら相反する特性を共に良くするにはテクニックが必要だ。最近の真空管アンプの回路例だと５極管接続のアンプは少なく、多くが３極管接続かＵＬ接続を使用して最大出力、出力インピーダンス性能の妥協点で使用していることが多く見受けられる。
Ｍｉｎｕｅｔはこの最大出力と出力インピーダンスの性能を共に最大に発揮させるように設計された回路で、それには高度なＮＦＢ技術が要求されるが、高ＮＦＢ回路にもかかわらず安定したＮＦＢ回路となっており、性能、音質とも優れたものになっている。

この回路について簡単に説明する。
最近の真空管アンプではあまり使用されていない２重のＮＦＢ回路について説明する。

回路図（図１）、Ｇａｉｎ特性（図２）

図１

図２

回路図を見ると、２つの電圧負帰還（ＮＦＢ）がある。１つは６ＢＱ５のプレートから１２ＡＴ７（２／２）のカソードへの負帰還（Ｌｏｃａｌ　Ｌｏｏｐ　ＮＦＢ）と２つ目は出力トランスの２次側から１２ＡＴ７（１／２）のカソードへの負帰還（Ｏｖｅｒ　Ａｌｌ　ＮＦＢ）である。

　また周波数特性も見てもらうと３つの特性が描かれている。
１、負帰還のない時のアンプのＧａｉｎ（Ｏｐｅｎ　Ｌｏｏｐ　Ｇａｉｎ）
２、Ｌｏｃａｌ　Ｌｏｏｐ　ＮＦＢをかけた時の特性
３、さらにＯｖｅｒ　Ａｌｌ　ＮＦＢをかけた時の特性。（Ｃｌｏｓｅｄ　Ｌｏｏｐ　Ｇａｉｎ）
これらの特性はそれぞれ回路で説明をしてあるＮＦＢをかけた時のアンプの周波数特性を示している。

　Ｍｉｎｕｅｔは５極管の出力段だが高ＮＦＢによって出力インピーダンスを低減している。このアンプでは最近の真空管アンプではあまり見られない２７ｄＢものＮＦＢがかかっているが、どうして安定に動作しているのでだろうか。その秘密が２重ＮＦＢにある。通常２７ｄＢにも及ぶＮＦＢを１つのOver All ＮＦＢのみで行うとすると安定性に問題が出る。Ｇａｉｎ特性を見てもらうと、１のＯｐｅｎ　Ｌｏｏｐ　Ｇａｉｎ特性ではゲインは高いが狭帯域になっている。低域、高域とも狭い帯域で、ゲインは落ち始めており、この部分はすでに位相が回っていることを示し、そのまま多量のＮＦＢをかけると発振してしまう。次に２のＬｏｃａｌ　Ｌｏｏｐ　ＮＦＢをかけると１に比べ帯域が延び、また落ち方がゆるやかになっている。これはそれだけ低域、高域の位相回りが少ないことを示している。この２の状態からさらにＮＦＢをかけると安定して３の特性が得られることになる。これが２重ＮＦＢによる安定した高ＮＦＢの回路だ。勿論位相補償回路の定数設定は重要だが、１重だけのＮＦＢに比べ、安定して、歪の性能も良くなっている。
　またこの２重ＮＦＢの特長は両ＮＦＢとも出力インピーダンスを下げる方向に働いていることに意味がある。これらの負帰還は６ＢＱ５のプレートと出力トランスの２次側からの電圧帰還なので出力インピーダンスが下がることになる。よって２重ＮＦＢによって６ＢＱ５の最大出力は変化せず、出力インピーダンスがかなり低減され、かつ安定した回路になっていることがお分かりと思う。だからＤ．Ｆが２１もの大きな値になっている。

では何故、Ｍｉｎｕｅｔはこれほど低出力インピーダンスが必要なのだろうか。

Ｂ＆Ｗノーチラス８０５インピーダンス特性（図３）、実際スピーカーをつなげた時のアンプの周波数特性（図４）

図３

図４

図３は私が使用しているスピーカー　Ｂ＆Ｗノーチラス８０５のインピーダンス特性を示す。公称インピーダンスは８Ωだが、実際下は４．６Ωから約３２Ω近くまで変動している。（この値をＲｆとする）これだけインピーダンスが変動しているとアンプの出力インピーダンスによって、実際にスピーカーを接続した時の周波数特性は変化する。
　アンプの出力インピーダンスをＲｏ、スピーカーのインピーダンスをＲｆ（Ｒｆは周波数で変化）とすると、実際にアンプをスピーカーに接続した時の周波数特性は
Ｒｆ／Ｒｏ＋Ｒｆとなる。
分かり易くするために１ｋＨｚの時の出力を基準にしてみると、その変化の比は
Ｇ＝（Ｒｆ／Ｒｏ＋Ｒｆ）／（Ｒ1ｋ／Ｒｏ＋Ｒ1ｋ）

対数にすると
２０ｌｏｇＧ・・・・・（１）式

アンプの出力インピーダンスＲｏは
Ｒｏ＝８／ＤＦ（ダンピングファクター）で表される。

そこでＤＦの異なるアンプをこのＢ＆Ｗノーチラス８０５に接続した時の周波数特性（１式）を計算したのが図４である。今回はＤＦは固定値（周波数により変動しない）と仮定して計算した。

ＤＦ＝２のアンプというのは真空管アンプ市場で人気のあるＷＥ３００Ｂ無帰還アンプのＤＦ値。これは森川忠勇氏の設計記事から参照した。他の記事でも似たような値だ。
ＤＦ＝２０というのはＭｉｎｕｅｔのアンプのＤＦ値。
図4を見てみるとＤＦ＝２のアンプでは周波数特性が大きく変動してしまう。これはアンプの出力インピーダンスが高いために、スピーカーのインピーダンスの影響をもろに受けてしまう。だからＷＥ３００Ｂ無帰還アンプをＢ＆Ｗ８０５に接続して聴くと、２００Ｈｚは落ち込み、逆に２ＫＨｚでは持ち上がり、高音よりの音質になることが予想される。

一方Ｍｉｎｕｅｔでは幾分の変動はあるものの、周波数の変動は少なくスピーカーの特性を発揮させることができることが予想される。実際ＭｉｎｕｅｔでＢ＆Ｗ８０５をドライブしても、予想以上に低音が出るという印象を受ける。
私が予想するに、ショーなどで真空管アンプのデモをするとき昔のスピーカーを使用することが多いのは、最新のスピーカーは公称よりインピーダンスが下がり、またその変動が大きいものが多いため、昔の設計方法の真空管アンプではこのようにフラットに再生できないからではないかと思っている。

さて、Ｍｉｎｕｅｔで何故出力インピーダンスを下げる（ＤＦを上げる）必要があったのかお分かりになっただろうか。そのため高ＮＦＢアンプとなっている訳だ。
ＷＥ３００Ｂ無帰還アンプで実際Ｂ＆Ｗ８０５を鳴らしたことはないが、ＷＥ３００Ｂだからと言ってこれではすべて音が良いとは言えないだろう。低ＮＦＢアンプが音が良く、高ＮＦＢアンプは音が悪いと言うのは、正しい評価ではない。Ｍｉｎｕｅｔは低域は伸び、高域はやわらかい音がする。きちんと設計されたアンプにはＮＦＢ量は関係しない。

Ｍｉｎｕｔｅは他に電源回路にも注意を払った設計がなされている。
再び図３を見てもらいたい。２００Ｈｚ付近と２ＫＨｚ付近のインピーダンスは7倍近い開きがある。スピーカーは定電圧駆動でドライブされる物だから、２００Ｈｚと２ＫＨｚで同じ音圧を得るのに電流では7倍近い開きが生じている。すなわち２００Ｈｚ付近では２ＫＨｚ付近より約7倍もの電流が必要になっていることを示している。
Ｍｉｎｕｅｔではこの駆動電流の変化も十分考慮に入れた電源、出力段になっている。
音楽再生では特に低音の再生が重要だ。音楽は低音楽器がないと基礎のない家のようになってしまう。

今回はＢ＆Ｗ　ノーチラス８０５を例にとって説明をしたが、この説明は他のスピーカーの場合にも当てはまる。
アンプはスピーカーをドライブするための装置だ。だからスピーカーの動作を考慮して、最大限の性能を発揮させるように設計されるべきと思っている。

このようにＭｉｎｕｅｔは小型のアンプながら最新のテクノロジーとこだわりを持って設計されている。
音楽好きの皆様に音楽を聴く楽しみをこれで味わっていただきたいと思っている。

電源の改良について(２００７年４月　変更）
　アンプの電流供給能力を上げることは、上で述べたようにスピーカーのインピーダンスが大きく変動する実用状態では重要でことである。アンプの電流は電源回路から供給される訳で電源インピーダンスが低くすることが大切になってくる。今回この電源の見直しをし、電源インピーダンスを下げる改善を行った。
　Ｍｉｎｕｅｔの電源は図１に示されるように、半導体によるリップルフィルターを採用している。この回路は整流後のリップルを抑圧すると共に電源の出力インピーダンスを下げる役割もしている。
電源の出力インピーダンスは次の近似式で示される。

電源インピーダンスをＺo、トランジスターのベースに繋がれている抵抗をＲ、周波数ｆ、リップルフィルターのコンデンサー容量Ｃ、トランジスターの電流増幅率ｈ_ｆeとすると

　Ｚo ≒　（Ｒ＋１／２πｆＣ）／ｈ_fe

この式より、Ｒは小さく、Ｃは大きく、ｈ_ｆｅは大きくすれば電源インピーダンスは下がることになる。
今回の変更は
１、Ｒを小さな値の抵抗に変更
２、ｈｆｅの大きなトランジスターに変更
である。

この変更の影響はアンプのＬＲクロストーク（セパレーション）の特性に影響してくる。電源インピーダンスが下がったため、Ｌチャネル、Ｒチャネルの共通インピーダンスが下がり、お互いの影響が減った。特に低音域での効果が大きく、５０Ｈｚ付近でのクロストークは２０ｄＢ近い改善が見られた。これは音質的には左右の分離が良くなるとともに、大きな低域の音が他チャネルの小さな音をマスク（一種のノイズ）する影響を減らすことを表している。よりクリアーで響きなども違ってくる。
下記にＬＲクロストーク（セパレーション）の改善結果を示す。（図５）

　
　図５