7号機


V-FETをドライブすると言っても さてどうしたものか。
今まではシュミレータという強い味方がいたので定数計算にも
たいして困りませんでしたがJ18のモデルは持っていませんし
とりあえずGateが-20Vでカットオフするということは分かっています。
-8〜-10Vまでスイングできればいいのかなと思います。

まずは先達の皆さんの回路に学ばせていただいて考えて見ます。

まず 2SJ18について調べてみました。

ドレインよりゲートの電圧を高くして使うようです。
ドレインソース間は私の場合34Vですので ドレインより20Vゲートを高く
する電流は遮断されアイドリング時のゲート電圧は16〜18Vくらいでしょうか。
6号機の回路では 1V入力時に4A流れるシュミレーション結果が出ていますが
静特性に8Ωのロードラインを引いて見るとVds34VではVsgが0Vになっても
3A流れないようです。(Rdが16Ωあるのも気になります。)

電源投入時にゲート電圧がドレインに対して高くなっていないと過大電流が
流れそうです。入力電圧(電流)があると電流が流れるほかの素子に比べてちょっと厄介ですね。

先日Vertical FETで検索をかけたら Vertical D-MOSという素子が引っかかりました。
調べてみると5極管特性で Vertical FETとは全く違う物でした。

とりあえず実験用の回路を考えました。
これでR9,R21に上手くドライブ電圧が出れば2SJ18の出番です。
実際には 2SA1360 -> 2SA1306 2SD553 -> 2SD667A です。

Q17,Q1 Q18,Q2をカレントミラーではなく Q1,Q2のエミッタフォロアにした方が良いかなとも思います。

2/11 何か思い違いしている。
電気特性を眺めていたら 基本的な疑問が出てきました。
オン電圧 Von 最大-10V  は良いとしてその条件がIg=-0.2A ??? Id=-3A
もしかするとFETとは言いながら ゲート電流は結構流れるんですね。
ゲートに電流が流れ込むのであればドライバー段を考えないと、
インバーテッドダーリントンのような回路の方が多分良いですね。ということは...。
などと考えてしまって 上の回路とは別のものを考えることにしました。

抵抗値はまだ変更する必要がありますが こんな感じの回路だと素子数が少なくて良いかもしれませんが
バイアスが上手く設定できませんでした。

シンプルとは言えませんが下図の回路方式も考えてみました。
2段目の差動回路で少し躍動感のある音になれば良いのですが、どんな音になるか検討がつきません。
終段の定電流回路に2SK117をパラにして使いますが必要なければシングルにします。
2段目の電流帰還抵抗を高めに設定しました NFも含めて要検討です。

2003/03/12
2SJ18のピン配置が分からなかったので昔の規格表'92で調べるとこうでした。

2003/3/14
ペア選別をしたら手持ちの2SC2236では数が足りませんでした。
年度末でお財布も寂しいので ついでに回路変更します。

Q3はR11,R13 Q7はR9,R10によってある程度Icの直線性が良いようにします。
J1,J2は6〜7mAになるようにします。R7,R8はJ1,J2のIDSSによって両端電圧が最大23〜25Vになるようにします。
2SJ18のゲートソース間電圧の最大定格は30Vでしたので34V電源と2SK117との間に@1kΩ入れて30Vまで電圧降下させます。
R12,R23は音を聞いて加減します。

2SJ18の周りが変っただけで6号機と同じような構成になりました。
(2SC1775ではコレクター損失が少し不安なので2SD667Aに戻します。)

終段がインバーテッドダーリントンになったおかげでR11,R13をグランドにつなぐことが出来ます。
J1,J2 V4,V5を外してR7,R8を調整すると終段にPNPトランジスタやPチャンネルFETを使うことも出来ます。

3/22
話はかわって 私見です。 
今回 カレントミラーについて考えていて最初は図1の回路から図3の回路まで 略していきました。


            図1                                    図2                                    図3

図3の動作はエミッタ接地なのですがR1,R2を大きくすることに
よって入力電流に対するコレクタ電流の直線性は ある程度良くなります。
 図2の回路を見て D1の電圧降下がQ2のBE間の電圧降下に等しければ図1と
同じような動作をしますが D1に電圧降下が少ない最近の整流素子を使うと図2と
図3の中間のような動作を得られるかもしれません。

3号機と6号機では終段のドライブに図3を使用しています。6号機で定電流負荷を
追加する変わりに図2の回路にしてファーストリカバリダイオード等を使ってみても
良いかもしれませんし 5号機の2段目のカレントミラーを図2に変えてファーストリカ
バリダイオード等を使ってみても良いかもしれません。

アンプの音に色づけをしているのかもしれませんが
図1 -> 図3にすると音に躍動感が感じられ
図3 -> 図1にすると音の定位が良くなるように感じられます。

3/24
ここまでのアンプで回路は金田式SEPP回路を もとにしましたが部品、配置、配線
は変更をつづけています。(私に合わせて改良したつもりですが他の方には改悪に
なっているかもしれません。)
部品は指定部品を買おうとしても手に入らなかったり高かったりなので基本的には
手元にある部品、買える部品で作っています。
オリジナルとは 素子特性に違いがありますが 耐圧や損失を満足していて入力容量
がなるべく小さい物を選びました。hfeが高い分は電流帰還抵抗の値を大きくして
対処しています。もちろん帰還を掛けたからといって似た音になるとは思いませんが
変化する方向は求める音に近くなっているように感じます。

今回 成功したのは2台を聞き比べて変更していくことと しばらくは同じアンプの音を
聞いてみて改めて聞き比べることです。私の場合 1台だけだと なかなか次の変更を
する気になれません。"これで充分だよなー。"と思ってしまいます。
たまに鱸さんや仲さんの音を聞かせていただいて 自分のアンプがまだまだ良くする
必要がある事に改めて気付きます。
 

製作過程:
3/22
まとまった時間がとれないので 少しづつ作っています。
後少しで 電源周りが完成します。
5/5
仲さんから20-0-20Vトランスを譲っていただいたので4電源に変更して
電源部は出来上がりました。残るはドライブ基盤と調整です。
5/9
終段の配線を間違ってしまって貴重なJ18を1個とばしてしまいました。バイアスが上手く
合わなくて試行錯誤しています。終段ドライバーにゲインを持たせすぎると引っ張りすぎて
しまうし抵抗の値は限られているので組み合わせて試します。

5/10
15:00 片チャンネル完成しました。調整はスムーズに終りました。(アイドリング100mA)
しばらく通電してアイドリングの状態をみると安定していましたので、早速 音出しします。
感想としては 音のハギレが良くてそれぞれの音がクッキリして良く弾んでいる感じです。
ゲインは30dBくらいはありそうな感じがします。

22:00 両チャンネル完成し調整も済み(アイドリング100mA)
とりあえず音出しします。まだ電源周りのケーブルがごちゃごちゃの状態ですがノイズや
発振音は聞こえません。
トランスが電源を入れる時など 唸るので気になりますが しばらくこのままでエージング
します。


J2,J7は8mA前後で選別したものです。Q15はI DSSが4mA±0.05mAの物を使用しました。
J5とJ6,Q17とQ7,Q18とQ8をそれぞれ熱結合しました。V-FETの温度特性は負のようなので温度保証の必要は
無いのですがQ15をJ4と熱結合しました。

R1とR2は50Ωの可変抵抗、R5は500Ωの可変抵抗、R11が出力です。
34VDCは 24VACを全波整流し40000μFの電解コンデンサーで平滑しています。
28VDCは 20VACを全波整流し2000μFの電解コンデンサーで平滑しています。

回路を書いていてR14の配線を間違ってアースにつないでいることに気づきました。早速 再配線しました。
電源を入れる時の唸りは ほとんどなくなりました。

5/10
昨晩は遅かったので疲れた耳ですが6号機と聞き比べてみました。
長く聞いていて疲れないのは7号機ですが 音に引き込まれるのは6号機です。
アイドリングが少ないこともありますので これから少しづつ変更が必要です。
R5を0にしても アイドリングは150mAしか流れませんでしたのでR19,R14を少し
下げてみることにします。

5/15
仲さんから譲ってもらった2.4kΩ1Wに交換、カットオフさせると少し損失不足で発熱して抵抗値が若干下がります。
アイドリングを400mAまで増やすと今の放熱板では放熱効率が足りないようです。
今日は300mAに調整して聞きます。掠れていたチェロの音に艶が出てよい方向に変わっているようです。
2.2〜2.4kΩ 2Wの抵抗を仕入れて放熱板を大きい物に替える必要があります。

5/16
6号機と聞き比べて見ると7号機の音は抑制されて広がりや響きに欠けるようです。DFが高すぎるかもしれません。
落ち着いたところで測定します。

5/30
音が落ち着いて来たというか聞きなれてきて不自然な感じがしなくなってきました。もしかするとこの音が癖の無い音で
6号機は癖というか歪を聞いていたのかもしれないと思うようになってきました。

6/11
Q15の熱結合を外して放熱板を大きい物に変えてアイドリングを500mA前後に変えて見ます。
次回は初段を2SK389,2SK170に替えて計算しなおしてみようと思います。