ＴＯＰ

�]　アンプの企画と設計事例

１．３００Ｂ　Ａ級Ｓ　トランスドライブアンプ　　　　　　　　　　８Ｗ

２．３００Ｂ　Ａ級ｐｐ　ＣＲ結合ドライブアンプ（軽いＮＦＢ）　１８Ｗ

３．３００Ｂ　Ａ級ｐｐ　トランスドライブアンプ　　　　　　　　１８Ｗ

４．３００Ｂ　Ａ級ｐｐ　全段トランス結合アンプ　　　　　　　　１８Ｗ

５．３００Ｂ　ＡＢ級ｐｐ　ＣＲ結合ドライブ（強ＮＦＢ）アンプ　３１Ｗ

第９章　アンプの企画と設計事例

はじめに

・まず音のイメージを求めてアンプを企画する。

・次に要素回路を合成して増幅部を構築する。

・次に増幅部に必要な電源部を構築する。

・必要に応じてＮＦＢをかける。

・これまでに説明した要素回路を組合せて５種類の特徴あるアンプを事例とする。

・最もシンプルで製作事例の多いＡｓＣＲドライブアンプはこれまでの説明で設計が終わっているので本篇では割愛する。

９．１　３００Ｂ　Ａ級Ｓ　ＴＲＤ　８Ｗ　アンプ

（１）アンプの企画

�@求める音のイメージ

　低音、中音、高音、全体

�A出力管の選択

　出力管のブルーマウンテンとも言われる直熱三極管の３００Ｂを使用する

�B出力回路の企画

　出力回路はＳとして１０Ｗ前後の最大出力を得る。

　　繊細さを求める

�Cドライブ回路の企画

　トランスドライブでトランスの持つ音楽性を求める。

　トランスドライブとするので無帰還となる。

�DＮＦＢ採否の検討

　トランスドライブとするので無帰還とする

�E電源回路の企画

・ＴＲＤの音に加えて古典的な音を追求するために整流管を使用したいがシンプルなダイオード整流とする。

・コンデンサーインプット型平滑と直列給電を採用する。

・ＣＴ整流かＢＲＧ整流かは選択したＰＷＴの巻線形状に合わせる。

（２）出力回路の設計

�@３００Ｂ　Ａ級Ｓ出力回路

　Ａ級動作のため最大出力時でも直流動作点の移動が少ないので自己バイアス方式とする

�A特性

（３）ドライブ回路の設計

�@ドライブ管の選球

　低ｒｐで出力電圧が大きく取れてプレート損失も大きい５６８７を使用する

�A５６８７　トランスドライブ回路

�B特性

（４）電圧増幅回路の設計

�@電圧増幅管の選球

　低ｒｐで比較的μの大きい６ＤＪ８を使用する

�A６ＤＪ８　電圧増幅回路

�B特性

（５）トータルゲインの設計

�@ゲイン配分

�Aブロック線図

（６）電源回路の設計

�@電源回路の仕様の確定

　３００Ｂ　Ａ級Ｓ出力回路の仕様

　５６８７　ドライブ回路の仕様

　６ＤＪ８　初段電圧増幅回路の仕様

　ヒーター電源の仕様

�AＢ電源回路の等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＫＣの選択

　最大許容直流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

�D市販のＰＷＴの選択

　２次電圧と電流容量

　ヒーター電圧と電流容量

�E設計値とＰＷＴの二次電圧の差ΔＥacの吸収

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する吸収抵抗ΔＲの計算

�Fリップル電圧の設計

�G最大出力時の電圧変動率の計算

　無信号時の電圧

　最大出力時の消費電流

　設計最大出力＊電圧変動率が実際に得られると見積る

�H分圧回路

　出力回路への供給電力

　ドライブ回路への供給電力

　電圧増幅回路への供給電力

　ブリード回路への供給電力

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�Iヒーター電源の設計

�J部品の規格の計算

　抵抗の熱容量の計算

　コンデンサーの耐圧の計算

　ダイオードの耐圧の計算

　ヒューズ容量の設計

（７）総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

９．２　３００Ｂ　Ａ級ＰＰ　ＣＲＤ　１８Ｗ　アンプ

（１）アンプの企画

�@求める音のイメージ

　低音、中音、高音、全体

�A出力管の選択

　直熱三極管の３００Ｂとする

�B出力方式の企画

　Ａ級ＰＰ回路として最大出力２０Ｗ弱の迫力のある音を求める。

　Ａ級動作のため最大出力時でも直流動作点の移動が少ないので自己バイアス方式とする

�CＮＦＢ採否の検討

　Ａ級ＰＰのため歪みは少ないので無帰還とする。

　ＣＲドライブでありＮＦＢをかけられるがそのために積極的にゲインを稼ぐことはしない。

　無帰還で設計し音の調整のためにゲインと安定性に無理のない範囲でＮＦＢをかける

�Dドライブ方式の企画

　シンプルで高域特性の素直なＣＲ結合ドライブとする

�E電源回路の企画

・シンプルなダイオード整流とする

・コンデンサーインプット型平滑と直列給電を採用する。

・ＣＴ整流かＢＲＧ整流かは選択したＰＷＴの巻線形状に合わせる。

（２）出力回路の設計

�@３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路

�A特性

（３）ドライブ回路の設計

�@ドライブ管の選球

　低ｒｐで出力電圧が大きく取れてプレート損失も大きい５６８７を使用する

�A５６８７　ＣＲドライブ回路

�B特性

（４）位相反転回路の設計

�@位相反転管の選球

　低ｒｐで比較的μの大きい６ＤＪ８を使用する

　後段にドライブ回路を設けるので大きな出力電圧は必要ない

�AＰＫ分割位相反転回路の決定

　無帰還ではあまりゲインを必要としないのでＰＫ分割回路とローμ電圧増幅管を採用する。

　ＰＫ分割はゲインは１弱であるが回路がシンプルで調整が必要ないメリットがある

�B特性

（５）電圧増幅回路の設計

�@電圧増幅管の選球

　低ｒｐで比較的μの大きい６ＤＪ８を使用する

�A６ＤＪ８Ｋ　ＣＲ電圧増幅回路

�B特性

（６）トータルゲインの設計

�@ゲイン配分

�Aブロック線図

（７）電源回路の設計

�@電源回路の仕様

　３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路の仕様

　５６８７　ドライブ回路の仕様

　６ＤＪ８　ＰＫ分割位相反転回の仕様路

　６ＤＪ８　初段電圧増幅回路の仕様

　ヒーター電源の仕様

�AＢ電源回路の等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＫＣの選択

　最大許容直流電流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

�D市販のＰＷＴの選択

　２次電圧と電流容量

　ヒーター電圧と電流容量

�E設計値とＰＷＴの二次電圧の差ΔＥacの吸収

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する吸収抵抗ΔＲの計算

�Fリップル電圧の設計

�G最大出力時の電圧変動率の計算

　無信号時の電圧

　最大出力時の消費電流

　設計最大出力＊電圧変動率が実際に得られると見積る

�H分圧回路の設計

　出力回路への供給電力

　ドライブ回路への供給電力

　位相反転回路への供給電力

　電圧増幅回路への供給電力

　ブリード回路への供給電力

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�Iヒーター電源の設計

�J部品の規格の計算

　抵抗の熱容量の計算

　コンデンサーの耐圧の計算

　ダイオードの必要な規格の計算

　ヒューズ容量の設計

（８）無帰還アンプの総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

（９）ＮＦＢ回路の設計

�@ＮＦＢのゲイン配分

　ＮＦＢ量を決める

　位相補償用回路を必要とするまではかけない

�Aスタガーリングを行なう

　位相補償用回路を設けないので極力安定になるように

　ゲインに影響を及ぼさないスタガーリングだけは行なっておく

�Bβ回路の設計

　ＮＦＢ量からＲ１とＲ２を決める

（10）ＮＦＢアンプの総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

９．３　３００Ｂ　Ａ級ＰＰ　ＴＲＤ　１８Ｗ　アンプ

（１）アンプの企画

�@求める音のイメージ

　低音、中音、高音、全体

�A出力管の選球

　直熱三極管の３００Ｂとする

�B出力方式の企画

　Ａ級ＰＰ回路とし迫力のある音を求める

　Ａ級動作のため最大出力時でも直流動作点の移動が少ないので自己バイアス方式とする

�Cドライブ方式の企画

　トランスドライブの音を求めて無帰還とし位相反転もドライブトランスで同時に行なう

�DＮＦＢ採否の検討

　トランスドライブとするので無帰還とする

�E電源回路の企画

・ＴＲＤの音に加えて古典的な音を追求するために整流管を使用したいがシンプルなダイオード整流とする。

・コンデンサーインプット型平滑と直列給電を採用する。

・ＣＴ整流かＢＲＧ整流かは選択したＰＷＴの巻線形状に合わせる。

（２）出力回路の設計

�@３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路                                            

�A特性

（３）位相反転・ドライブ回路の設計

�@ドライブ管の選球

�A５６８７　トランス位相反転・ドライブ回路

�B特性

（４）電圧増幅回路の設計

�@電圧増幅管の選球

�A６ＤＪ８　ＣＲ電圧増幅回路

�B特性

（５）トータルゲインの設計

�@ゲイン配分

�Aブロック線図

（６）電源回路の設計

�@電源回路の仕様

　３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路の仕様

　５６８７　ＴＲドライブ回路の仕様

　６ＤＪ８　初段電圧増幅回路の仕様

　ヒーター電源の仕様

�AＢ電源回路の等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＫＣの選択

　最大許容直流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

�D市販のＰＷＴの選択

　２次電圧と電流容量

　ヒーター電圧と電流容量

�E設計値とＰＷＴの二次電圧の差ΔＥacの吸収

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する吸収抵抗ΔＲの計算

�Fリップル電圧の設計

�G最大出力時の電圧低下の計算

　無信号時の電圧

　最大出力時の消費電流

　設計最大出力＊電圧変動率が実際に得られると見積る

�H分圧回路

　出力回路への供給電力

　位相反転・ドライブ回路への供給電力

　電圧増幅回路への供給電力

　ブリード回路への供給電力

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�I部品の規格の計算

　３００Ｂのヒーター電源の設計

　５６８７と６ＤＪ８のヒーター電圧

�J部品の規格の計算

　コンデンサーの耐圧の計算

　ダイオードの必要な規格の計算

　ヒューズ容量の設計

（７）総合特性

�K増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�L電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�M周波数特性（ボード線図）

９．４　３００Ｂ Ａ級ＰＰ ＰＴＲＤ １８Ｗ アンプ

（１）アンプの企画

�@求める音のイメージ

　低音、中音、高音、全体

�A出力管の選球

　直熱三極管の３００Ｂとする

�B出力方式の企画

　Ａ級ＰＰ回路とし迫力のある音を求める

　Ａ級動作のため最大出力時でも直流動作点の移動が少ないので自己バイアス方式とする

�Cドライブ方式の企画

　トランスドライブでトランスの持つ音楽性を求める。

　全段トランス結合とし徹底的にトランス結合の音を楽しむ。

　位相反転は入力トランスで行なう。

　トランスドライブとするので無帰還となる

�DＮＦＢ採否の検討

　トランスドライブとするので無帰還とする

�E電源回路の企画

・全段トランスドライブの音に加えて古典的な音を追求するために整流管を使用したいがシンプルなダイオード整流とする。

・コンデンサーインプット型平滑と直列給電を採用する。

・ＣＴ整流かＢＲＧ整流かは選択したＰＷＴの巻線形状に合わせる。

（２）出力回路の設計

�@３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路

�A特性

（３）トランスドライブ位相反転・電圧増幅回路の設計

�@トランスドライブ位相反転・電圧増幅管の選球

・二段構成のアンプのため５６８７にするとゲインが不足する。

　６ＤＪ８は最大出力電圧の点で不利であるがトランスドライブなのでカバー出来る。

�A６ＤＪ８　トランスドライブ位相反転・電圧増幅回路

�B位相反転入力トランス

　ｎ１：ｎ２＋ｎ２＝１：１＋１の場合のＺｉ

　ｎ１：ｎ２＋ｎ２＝１：２＋２の場合のＺｉ

�C特性                                                               

（４）トータルゲインの設計

�@ゲイン配分

�Aブロック線図

（５）電源回路の設計

�@電源回路の仕様

　３００Ｂ　Ａ級ＰＰ出力回路の仕様

　６ＤＪ８　電圧増幅・ドライブ回路の仕様

　ヒーター電源の仕様

�AＢ電源回路の等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＫＣの選択

　最大許容直流電流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

�D市販のＰＷＴの選択

　２次電圧と電流容量

　ヒーター電圧と電流容量

�E設計値とＰＷＴの二次電圧の差ΔＥacの吸収

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する吸収抵抗ΔＲの計算

�Fリップル電圧の設計

�G最大出力時の電圧低下の計算

　無信号時の電圧

　最大出力時の消費電流

　設計最大出力＊電圧変動率が実際に得られると見積る

�H分圧回路

　出力回路への供給電力

　電圧増幅・ドライブ回路への供給電力

　ブリード回路への供給電力

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�Iヒーター回路の修正

�J部品の規格の計算

　コンデンサーの耐圧の計算

　ダイオードの必要な規格の計算

　ヒューズ容量の設計

（６）総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

９．５　３００Ｂ　ＡＢ級ＰＰ　ＣＲＤ　３１Ｗ　アンプ

（１）アンプの企画

�@求める音のイメージ

　低音、中音、高音、全体

�A出力管の選択

　直熱三極管の３００Ｂとする

�B出力方式の企画

　ＡＢ級ＰＰ回路として３０Ｗ前後の最大出力を得る

　ＡＢ級動作のため最大出力時で直流動作点の移動が大きくなるので固定イアス方式とする

�CＮＦＢ採否の企画

　ＡＢ級ｐｐで歪が増加する分を強度のＮＦＢをかけて改善する。

　多量のＮＦＢをかけるために可能な限りゲインを稼ぐ

�Dドライブ方式の企画

　ＮＦＢをかけるので高域特性の素直なＣＲ結合ドライブとする

�E電源回路の企画

・シンプルなダイオード整流とする

・コンデンサーインプット型平滑と直列給電を採用する。

・ＣＴ整流かＢＲＧ整流かは選択したＰＷＴの巻線形状に合わせる。

（２）出力回路の設計

�@３００Ｂ　ＡＢ級ＰＰ出力回路

�A特性

（３）ドライブ回路の設計

�@ドライブ管の選択

　低ｒｐで出力電圧が大きく取れてプレート損失も大きい５６８７を使用する

�A５６８７　ＣＲドライブ回路

�B特性

（４）位相反転回路の設計

�@位相反転管の選球

　低ｒｐでＮＦＢのためにも比較的μの大きい６ＤＪ８を使用する

　後段にドライブ回路を設けるので大きな出力電圧は必要ない

�A位相反転回路の決定

　ＮＦＢで低下するゲインを稼ぐためにＫＣ反転回路を採用する。

�B６ＤＪ８　ＫＣ反転前段直結回路

�C特性

（５）電圧増幅回路の設計

�@電圧増幅管の選球

　低ｒｐで比較的μの大きい６ＤＪ８を使用する

�A６ＤＪ８　ＣＲ電圧増幅回路

�BＮＦＢ用ゲインの確保

�C特性

（６）トータルゲインの設計

�@ゲイン配分

�Aブロック線図

（７）電源回路の設計

�@電源回路の仕様

　３００Ｂ　ＡＢ級ＰＰ出力回路の仕様

　５６８７　ドライブ回路の仕様

　６ＤＪ８　ＫＣ反転回路の仕様

　６ＤＪ８　初段電圧増幅回路の仕様

　ヒーター電源の仕様

�AＢ電源回路の等価直流負荷抵抗の計算

　最大電圧ＥB

　無信号時の負荷電流（左右２ｃＨ）

　最大出力時の負荷電流（左右２ｃＨ）

�BチョークコイルＣＫＣの選択

　最大許容直流電流

　インダクタンスＬ

�CＰＷＴに必要な二次電圧Ｅacの計算

�D市販のＰＷＴの選択

　２次電圧と電流容量

　ヒーター電圧電流容量

�E設計値とＰＷＴの二次電圧の差ΔＥacの吸収

　ΔＥacの計算

　電流経路へ挿入する吸収抵抗ΔＲの計算

�Fリップル電圧の設計

�G最大出力時の電圧低下の計算

　無信号時の電圧

　最大出力時の消費電流

　設計最大出力＊電圧変動率が実際に得られると見積る

�H分圧回路の設計

　出力回路への供給電力

　ドライブ回路への供給電力

　位相反転回路への供給電力

　電圧増幅回路への供給電力

　ブリード回路への供給電力

　　無信号時の発熱量

　　電源投入直後の発熱量

�IＣ電源の設計

�Jヒータ電源の設計

�K部品の規格の計算

　抵抗の熱容量の計算

　コンデンサーの耐圧の計算

　ダイオードの必要な規格の計算

　ヒューズ容量の設計

（８）無帰還アンプの総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

（９）ＮＦＢ回路の設計

�@ＮＦＢのゲイン配分

　無帰還で最大出力に必要なゲイン

　β回路によるゲイン低下を補償するためのゲイン

　位相補償回路によるゲイン低下を補償するためのゲイン

�Aスタガーリング

　位相補償用を容易にするためにかけておく

�Bβ回路の設計

　ＮＦＢ量からＲ１とＲ２を決める

�C安定性の判別

�D位相補償回路の設計

�E初段用電源回路の変更

（10）ＮＦＢアンプの総合特性

�@増幅回路の特性

　最大出力電力

　最大出力電圧

　回路ゲイン

　最大入力電圧

　最大出力時の歪率

　低域カットオフ周波数

　高域カットオフ周波数

　入力インピーダンス

　出力インピーダンス

　ダンピングファクタ

�A電源回路の特性

　ハム電圧

　電圧変動率

　クロストーク

�B周波数特性（ボード線図）

ＴＯＰ