カテゴリー: 自作

整流管の代替用SSRを試してみた

真空管アンプの整流には,整流管を使う方法と半導体ダイオードを使う方法があります(細かいことを言うと,ダイオードは二極管のことも指す用語なので,正確には半導体とかシリコンとか付けた方が良いですが,最近はダイオードと言ったら半導体を指すことがほとんどですね.もっと細かいことを言うと,二極管,三極管というのは構造を指すだけなので,プリ管,パワー管,整流管という具合に役割で呼び分けることが多いです).
デバイスとしての整流管とダイオードの利点・欠点については色々知られていますが,どちらも欠点は少ないのでわかり易くするために敢えて各々の欠点だけをざっくりまとめでみます.

【整流管】

  • 発熱が大きい⇒寿命が短い(~一年と言う人も居るくらい)
  • 順方向電圧降下が大きい(これが上記発熱にも通じています)

【ダイオード】

  • 逆回復時間が長い(ファストリカバリダイオードの様に半導体中にキャリアトラップを設けて逆回復時間を短くすると,今度は順方向電圧降下が大きくなるというジレンマがあります.ショットキーバリアダイオードは,逆回復時間が短く,順方向電圧降下が小さいので理想的ですが,逆電流が大きい,逆電圧の耐圧が低いといった欠点があります⇒最近はSiCダイオードに期待が集まっています)
  • ギターアンプの場合,ピッキングニュアンスが表現しにくい,コンプレッサ的な役割をしない

特に,ダイオードの欠点の二点目についてですが,これは,整流管の内部抵抗が数十から数百Ωあることや,整流管が突入電流に弱いために整流管直後のキャパシタに20μF程度の小さいものしか付けられないことによる電源の弱さに起因すると考えられています.

いわゆる安定化電源の様に大きなキャパシタでどっしりとした電源構造すると,真空管アンプでも,トランジスタアンプ的な平坦なピッキングニュアンスになるそうです.その意味では,整流管向けの小さめなキャパシタのままで,整流管をダイオードに変更すれば,真空管アンプ的なピッキングニュアンスを実現できるかと思われます.

そこで,目にしたのが以下に紹介する,整流管とピンコンパチな半導体整流器です.

SOVTEK製で,全体は樹脂モールドされています. 放熱が気になりますが,真空管のB電源は電流が少ない(今回のアンプで最大75mA)ために,順方向電圧降下が低い半導体ダイオードにおいてはほとんど発熱がありません.

早速差し替えて試してみます.元の整流管5AR4の順方向電圧降下も17Vで,300V近辺のB電源にとっては小さめな電圧降下であるため,ダイオードに変更しても際立った差は見られませんでした.また発熱もほぼ無く,寿命も長そうなので,長時間練習の際はこのブリッジで代用するのが経済的かも知れません.

あるいは,しばらく5AR4で実験して,寿命が尽きたら5AR4を分解して端子部分だけ再利用してSiCダイオードブリッジを自作するのも面白いかな?

Fender Champ型真空管ギターアンプと整流管とエージングと

以前作成したFender Champ型真空管ギターアンプですが,時々鳴らして楽しんでいる程度でした.ある日,ボランティア活動先で指導員をされている方が真空管アンプにとても詳しい方で,その方から東芝の整流管5Y3を分けて頂きました.
元の設計では,5AR4という整流管を用いていますが,5AR4は傍熱管で立ち上がりは遅く,順方向の電圧降下が少なめです(-17V @ 225mA).一方,5Y3は直熱管で立ち上がりは早く,順方向の電圧降下は結構大きめです(-60V @ 125mA).
5AR4と5Y3は,ピン配置は互換性があるため,とりあえず差し替えてみます(パワー管等のプレート電圧が低くなる方向なので,大きな問題はありません).
早速ギターを接続して試してみます.軽く引く限りはあまり変化は見られません.しかし,強めにピッキングしたり,ゲインを上げたりしていくと,歪が早めに来ます.考えてみれば当たり前なのですが,パワー管(6V6GT)のプレート電圧が低くなって動作点が変わっているために,歪易くなっている様です.室内で小さめの音で歪ませるためには,順方向電圧降下の大きい整流管を使うというのもひとつの手かも知れません(若干変なアプローチですが).
なお,ダイオードと同様,順方向電圧降下が大きい部品は発熱も大きいので,その点は注意が必要です.

また,傍熱管と比較して直熱管である5Y3は,立ち上がりが早いのですが,それが傍熱管である12AX7や6V6GTへ悪影響を与えないのか?という点が気になるかも知れません.色々調べたのですが,ヒーターが温まらないうちに高いプレート電圧がかかることによる悪影響は特に問題無い様です.真空管型のギターアンプでは,先にヒーターだけ加熱するスタンバイスイッチとプレート電圧を加えるメインスイッチが分かれているものがありますが,これは,真空管へ与えるダメージという点では,意味が無いというのが正しい認識だそうです.
MARSHALLのアンプも,昔のデザインを踏襲してスイッチを二つに分けているものもありますが,新しいモデルでは一つのスイッチに集約されているものも散見されます.それらのアンプについて大丈夫か?というQAが海外サイトで出ていますが,きちんと技術的に解説されていますので,気になる方はそちらを参照されると良いでしょう.
確かに,普通のオーディオ用真空管アンプでは,スイッチが分かれているものは見かけられないですね.
また,ヒーターだけ赤熱して,プレート電圧をかけないという状態を長く続けるのは,真空管に悪影響を与えるという説明も見かけました.赤熱されて放出された熱電子が,プレート電圧が無いことによって真空管内を彷徨い,不必要にゲッターが失われる可能性を示唆されていました.

エージングについては,重要性をとても実感しています.普段はBlackstar FLY3で練習していて,たまに真空管アンプを使っていたのでなかなか気が付かなかったのですが,今回時間をかけて色々実験しているうちに,初期と比べて随分と良い音がする様に変わってきたことに気が付きました.最初は整流管の影響と思ったのですが,それとは別軸方向に音質が良く(ギターらしく)なっている気がします.

ということで,この実験の後は,なるべく真空管アンプの方を使うようにしています.夜間は自作アッテネータ+ヘッドフォンでも良いので.真空管アンプはなかなか奥が深く,楽しいですね.

Fulltone OCD風overdrive effctorを作ってみた

以前,KLON Centaur風エフェクタを作成した時と同じところから基板を入手して有名なFulltoneのOCD風のoverdrive effectorを作成してみました.

Fulltone OCD互換の基板

FETの2N7000,Geダイオード1N34,OPアンプTL082CPあたりが主要な半導体です.今回は,キャパシタにはWIMAを多用してみました.ハモンドの1590BSケースがおすすめとのことですが,あいにく桜屋電機店には1590B (BSよりも少し背が低い)しかなかったため,それで強行.3PDTのスイッチ,ポットが3個,1PDTのスイッチ,LED,DC電源コネクタ,標準サイズのモノラルプラグが2個,そして基板を押し込むのに難儀しました(高さは重要).

ハモンドのケースはアルミの板厚が2mmもあり,穴開けに苦労します.例えば,6.5mmのドリルは,注意しないとチャックがすべってしまうくらい抵抗があります.半田付けは3時間もあれば十分ですが,ケース加工には1~2日かかってしまうくらいです(大型のボール盤とケースを押さえる台があれば早いかと).

早速試奏,思ったよりも良い音というか,よく聞くオーバードライブの音が容易に出てくるのがさすがです.ただ,3PDTスイッチでトゥルーパスにすると,甲高い発振音が聞こえます.もしやと思い,シールドをギターから抜いて試すと,更に大きな音で発振します.これは明らかに,オペアンプが発振している感じです(TL082CP一個だけですが).

プリント基板の製造元,仙台初心者ギターサークル「音色研究会」のサイト

http://guitar.plaisir-pc.com/2018/01/28/ocd/

を見ると,下の方にやはり発振の件が書かれており,対策としてC5の220pFを1000pFにするとおさまる,とあったので,とりあえず,220pFに並列に470pFを追加したところ,きれいに発振がおさまりました.入力がオープンでは無い場合も裏で発振が重なっていた様で,この改良により,エフェクターの出力音がよりきれいにもなりました(最初から気づかんかい!という話もありますが,歪系のエフェクターは判断が難しいw).

なかなか太くてカッコイイ音のオーバードライブなので,テレキャスやストラトにはぴったりですが,逆に,フルアコには全く馴染まないですね.

また,ギターピックアップからの出力レベルにかなりセンシティブに音質,歪具合が変化するので,ギター側のポットをいろいろと調整すると楽しいです.

桝形山無線倶楽部の技術部活動

年末が近付き,部長JL1NIE局の声掛けで,若干の雨模様の中,本拠地桝形山にて不定期技術部活動が行われました.今回の活動は,

  1. Radix社RD-S106のJG1GPY局への引き渡し(元々JL1NIE局が保有し,数年前に7M4EZB局へ譲られたモノ)とテスト
  2. 上記アンテナを用いたJG1GPY局による和文モールス通信
  3. JL1NIE局によるマルチバンドEFHWアンテナの調整

という内容でした.

Radixアンテナは,コンパクト(しっかりした作りのためあまり軽量ではないですが)でGPY局のSOTA/ポタリングのお供として活躍する予定です.

NIE局の新しいアンテナアナライザーを使い,RD-S106の7MHz用エレメントの調整もササっと終わり,GPY局の和文電信も滞りなく成功.

 続いて,NIE局謹製のトラップを用いたマルチバンド対応EFHWの調整を開始.新型のアンテナアナライザーはとても多機能で,マルチバンドアンテナのSWRが複数周波数でDIPというか低い値になっていることが一目でわかります.

EFHWは周囲の影響を受けやすいため調整に難航,周囲が暗くなる頃になんとなく収束?(その後,NIE局よりこの時の調整の問題点の報告がありました).

 雨模様の中,アンテナ調整の奥深さを実感し,技術部活動らしい充実した活動でした.

DCプラグの極性あれこれ

最近こそIEEE規格が出てきたりしていますが,DCプラグの世界は混沌としていますよね.
特に極性がバラバラです.最近の機器は,無線機に限らず,Arduinoみたいなマイコンボードでも外側がマイナス(GND)で,センターピンが+というのが主流になっていますが,少し前は逆が主流だった気がします.
古くは,子供の頃に買ってもらったスカイセンサー5800のACアダプタの極性がセンターGNDで外側が9Vでした(あの頃のACアダプタはトランス+整流,平滑のみだったので,ラジオをつながないと9Vよりも高い電圧になり,子供心に不思議でした,定格と違うじゃーん,という感じで).

あとは,八重洲の無線機FT-690mkIIもセンターがGNDですね.

最近色々作っているエレキギター関係の周辺機器,特にエフェクターの世界もセンターがGNDで事実上デファクトスタンダードになっている感じです.まあ,業界としてあれだけ広まってしまうと,今更変えられないでしょう.

同軸ケーブルのイメージだと,なんとなく外側がGNDにしたい気分になるのですが,なぜ,センターGNDなのでしょうね?ジャックには,プラグを差し込んだ時に接点が離れる構造になっている第三の端子があります.これは,ACアダプタを差し込むと内蔵バッテリーを切り離すための工夫です.それが,端子の外側で行われる動きなので,端子の外側を+と考えたかったのかも知れませんね.

もうひとつ地味な問題は,2.1mmと2.5mm問題があります.なんか差さってしまうんですよね.詳しく調べていないのですが,2.5mmのジャックはセンターピンが少し太いみたいで,2.1mmのプラグを2.5mmのジャックへ差すことは出来ないのですが,逆は,2.5mmのプラグを2.1mmのジャックへ差すことは出来るみたいで.
2.5mmは使わないようにしているのですが,時々サトー電気で間違えて2.5mmの方の部品を買ってきてしまい,部品箱で混在していることがあるので,注意しないと.
IEEEの規格は,物理的な大きさだけではなく電圧まで規定しているので,あれをそのまま守るのも面倒かな.

クリーンな?電源

以前,実験用の可変シリーズ電源を作りましたが,今回は,エフェクター用にシリーズ電源を作りました.
DC12V入力9V出力というのはよく市販されていますが,トランス好きなので,AC入力なものにします.アナログエフェクターは10[mA]とか20[mA]くらいしか消費しないので,秋月で豊澄のHT-1205(12[V], 500[mA])を660円で購入し,9[V], 500[mA]の三端子レギュレータ78M09と適当なキャパシタで組みました.この際,SoulfoodのACアダプタをみならい,三端子レギュレータのアース端子にシリコンダイオードを挟んで,約9.6[V]出力を目指しました.006Pが新品の時は,これくらいの電圧になるらしく,それくらいの値にしておくと,エフェクターが良い音がするという話もあります.

アルミケースを眺めると,2.1[mm]のDCジャックが6個並べそうです.ACケーブルはケースに穴を開け,ゴムのグロメットをはめたところから通し,ミニのガラス管ヒューズのケースとスイッチを経てトランスへ接続します.小型なので,特にACインレットは使いません.

小型のネオンランプが無かったので,今回はパイロットランプにLEDを使います.
高輝度ではない,安~いLEDにしたら僅かな電流でも光るみたいで,9.6[V]に対し,4.7[kΩ]の直列抵抗でも明るく光っています.

エフェクタ用なのでもちろん2.1mmジャックはセンターがGNDです.間違えて無線機を接続しないようにしないと.

KLON Centaurの製作

エフェクターのSoul Foodが気に入ったところで,その原型となる本家本元KLONのCentaurが気になります.さすがに本物はプレミアが付いていて何十万円もすることがあるので,手が出ませんが,ネット上には色々な情報が展開されています.

Centaurの筐体を開けると,基板上の部品は樹脂モールドされていて,使用部品や回路図がわかりにくいみたいですが,色々な人が解析をしていて,ほぼほぼ解明された回路図が出回っています.

KLON Centaurの回路図(craftsmanさん)

最大の特徴は,スイッチドキャパシタを用いた昇圧ICで入力の9Vから18Vと-9Vを生成し,よりブライトな?パリッとした音作りをしているところかと思います.TL072という8pin 2回路入りのオペアンプを2チップ使い,一個めのチップは9V動作,二個目のチップは+18V,-9V動作をしています.一個目のチップの中の初段はプリアンプ動作,二段目はGain調整をしています.エフェクターをスルーさせる動作の時は,初段の出力がそのまま出ていきます.
2チップ目のオペアンプとの間に,ゲルマニウムダイオードを用いたクリップ回路が付いています.受信機のアナログ・フロントエンドの保護回路よろしく,二個の逆向きダイオードが接続されて振幅制限をかけています.これによって正弦波がクリップされ,高調波を生成,オーバードライブ的な歪ができるという仕組みです.18V,-9Vが印加された二個目のオペアンプをこの入力を増幅しますが,そこにTREBLE調整と出力レベル制御も備わっています.
もうひとつの特徴は,最終的な出力の作り方かと思います.オペアンプ4段を通ってきた信号と,プリアンプから直の信号,プリアンプからの信号にフィルタをかけた信号の3種類を混ぜて最終的な出力を作っています.このあたりが,ポッドによる調整の対象となっており,独特の音になるのでしょう.

当初は,ネット上で得られた情報を元にプリント基板を起こそうとしていたのですが,たまたま楽天のセールが始まり,仙台の音色研究会オリジナルのCentaurの基板が半額セールになっており,ポチッとしてしまいました.

仙台初心者ギターサークル 音色研究会さん

あとは必要な部品を秋葉原で調達.無線の関連でゲルマニウムダイオードの入手先は把握していたのですが,昇圧のIC(ICL7660)と,100kオームBカーブの二連ポッドの入手に苦労しました.エフェクタ関連の部品は,ラジオデパートの桜屋電機店が有名で,お値段も安く入手できます.焼き付け塗装済みのケースも含め,ほとんどはここで揃いましたが,昇圧ICは入手出来ず,斜め向かいの店を紹介してもらい,新日本無線のセカンドソースチップ(NJU7660)をゲット.2連ポッドについてもラジオデパート内で入手しましたが,軸の長さが長く,他のポッドと高さが異なってしまいました(切れば良いのですが).

製作には二日ほど要しましたが,3mmくらいの小さいボディの抵抗器を想定したプリント基板であったため,いくつかフォーミングをする必要があり,それ以外は特に問題もなく完成.なお,音色研究会さんの回路図は,トーン回路のあたりが変更後のタイプになっていたのと,二連ポッドへの配線図に誤りがあったので,注意しましょう(見ればわかる範囲ですが).

KLON Centaur風エフェクター

早速試奏です.当たり前ですが,Soul Foodと似た音色です.パリッとしています.ただ,キーンという高音のノイズがずっと聞こえます.昔,スイッチング電源をアンプに使って失敗した時を思い出します.そうです,あの昇圧ICが原因です.色々調べると,新日本無線のチップNJU7660は5kHzでスイッチングしているらしく,それがもろに聞こえてきます.
その後色々調べたところ,世の中には色々な改良版の互換昇圧ICがあり,boost modeにすると,スイッチング周波数が10倍の50kHzになって可聴域外になるタイプのICがあり,それを使うことにしました.例えばLTC1144です.秋月で400円です.このために電車賃を払って行くのも面倒なので,日頃欲しいと思っていたいくつかの部品とともに通販で注文,送料500円で二日後にはゲット.便利な時代です.
予想通り,キーンという音はなくなり,完成です.
GAINのポッドだけ軸が長いのが気になりますが,音は良いので.

真空管ギターアンプ ~テスト,キャビネット製作編~

真空管ギターアンプの半田付けが一通り終わり,早速テストです.
ギターアンプ用のキャビネットはまだありません.
今回の真空管ギターアンプには,LINE出力があるので,そこから秋月の半導体アンプを経て,2011年7月号ステレオ誌の付録だったFostexのスピーカー(P-800,コイズミのエンクロージャ入り)に接続しました.オーディオ用のスピーカーに接続するのは破壊するおそれがあるので注意するようによく言われますが,今回はLINE出力からの接続なので安心です.
ギターをつないで早速試奏,なんとも言えない柔らかい音がスピーカーから流れてきます.
半導体アンプとかオーディオスピーカーを経ているのに,この感じの良さだったために,更なる期待値が高まり,早速スピーカーキャビネットの製作を開始します.
ギターアンプ用のスピーカーユニット(CELESTION Eight15/8,8インチ)は既に購入済みだったので,あとは,適当な木箱を探します.Fender型のアンプなのにJENSENではなく,CELESTIONなのか?とか,色々突っ込みどころがありますが,そこまでのこだわりは無いもので.

今回のアンプ/スピーカーは自宅練習用なので,大きな音を出さないことが望ましく,理想は12インチと言われる中8インチのスピーカーを選択,それに合わせて30cmくらいの大きさの箱が丁度良いです.ホームセンターでちょど良さそうな木箱を入手,スピーカーや端子接続用の穴を開け,黒くスプレー塗装して完成です(カインズホームのスプレー缶は200円弱で安くて嬉しい).
ギターアンプキャビネットの裏側はオープンなのかクローズドなのか,色々あるみたいですね.バスレフになっていないものが多いです.裏を開けるのは,後ろに居るドラマーに音がよく聞こえるようにとか色々な配慮がある様ですが,今回は密閉.

早速真空管ギターアンプと接続します.
ここで余談です.ギターとアンプを接続する際に”シールド”と呼ばれるケーブルを使います.これと同じ様なケーブルでギターアンプとスピーカーを接続するのですが,こちらは場合によっては100Wとかの電力を伝送することになるので,専用のものが用意されています.スピーカー一体型のギターアンプが多いためか,この手のケーブルをあまり売っていないので,材料を通販で取り寄せて自作しました.太いケーブルです.6.3mmのプラグもゴツイです.

このケーブルでアンプと接続し,早速試奏.音量を下げても気持ちよく響きます.ギターアンプ用のスピーカーは96dBとかの高効率なものが多く,今回のアンプの様に5Wくらいしか出力がなくても,大きな音がなるので注意が必要です.

ついでに,色々計算して,固定抵抗でアッテネータも作りました.アンプ側から見て8オームになり,スピーカーも8オーム(ヘッドフォンは32オームだけど両耳をパラにするので16オームかな?)で,100mWくらいがスピーカー/ヘッドフォン側に行き,5Wのほとんどは抵抗で消費する様に計算して設計すれば良いので,オームの法則さえ知っていれば簡単です.
60円くらいのセメント抵抗を2,3本でできたかと思います.
これで,自宅でも,GAINをフルにしてアンプの歪を堪能することができます.

お坊山SOTA(JA/YN-050)

7月23日に山梨県のお坊山にSOTAアクティベーションに行きました.
登山前から天候が危ぶまれましたが,曇り空の下,枡形山無線倶楽部のJL1NIE局,JG1GPY局と頂上を目指して登りました.電力会社が送電線をメンテするための登山道の様で,鉄塔と送電線にそってまっすぐに登る傾向があり,あまり道が巻いていないので,なんとなく息が辛くなります.
特に,下の方では気温も高く湿度も高めで,体力の消耗が激しいですが,尾根へ出ると涼しい風が通り抜け,気持ち良く登れました.
山頂では,以前から用意していたメガネフィーダー+ダイポール+Zマッチチューナーで夢のマルチバンドを狙っていたのですが,なんと坊主!
原因として考えられるのは,(1) ダイポールの端子台が木製で,そこが雨に濡れた影響,(2) メガネフィーダーの余分が地面に転がっていた影響,(3)Zマッチチューナーの損失,(4)コンディションが悪かった?,と色々あります.
やはり,自宅で実績がないまま山へ持っていくのはリスクが高いですね.
でも,SOTAの良いところは,例え坊主でも,知らない山に登った充実感が得られることでしょうか?
帰りの温泉も含め楽しく過ごせました.

200Ωメガネフィーダー

G5RVというか,バランなし+ダイポール+メガネフィーダー+ZマッチアンテナチューナーでSOTAの際の軽量マルチバンドアンテナを実現しようという目論見です.
200Ωのメガネフィーダーは,秋葉原のオヤイデで扱っているので,以前購入済.先日入手した新型のタモ網ポールに5mのエレメントを左右にはり,そこからメガネフィーダーを8m.当初5mで試したり,2m延長したり,色々試しましたが,Zマッチはチューニング範囲が広いみたいなので,まあ,何mでも良いか,ということで,無線機のところまで引っ張るために,8mに決めました.
自宅のベランダ環境で試したところ,7MHz,14MHz,21MHzのいずれもSWRは1近くまで落ちるので,一安心.ただ,適当にCQを出しても全く反応が無いのが若干懸念されましたが,コンディションがあまり良くないのでしょうか?(この懸念が禍根を残す???).
同軸と比較して,平行フィーダーの仲間は長くても軽量なのはSOTAにとって嬉しいポイントです.