7119直結2段ドライブ－6A3全段差動プッシュプルアンプ
一部でお相撲さんやら七五三写真やら墓参りやら言われた、押しの強い前面。
●資料集（回路図、ロードライン）
●9GH8Aゲットかも！
このアンプを製作することになった大元のきっかけというと、ぺるけさんの掲示板の2003年1月12日のオフ会でしょうか。その際に北野さんが大量のジャンク？？真空管を持ってきて、参加者に振る舞ってくださいました。当時のわたしは真空管の種類とか（今以上に）ぜんぜん知りませんから、なんかてきとーに、勧められるままに松下9GH8A──と書かれた袋に入ったマークのない球──を5本いただきました。
調べてみると、3極／5極複合管で、Webにはアンプでの使用例はないようです。データシート（ヒーター規格違いの6GH8A）を見つけてきましたが、1本で2段増幅するにもなんかダメそうな感じです。そこで設計マニュアルを参考にSRPP（上下別球の「ぺるけドライブ」と呼ばれているらしい）で考えてみました。5極部のプレート負荷として3極部を使い、約80倍の増幅率を得られそうです。
このときはベーシックアンプにKT88を載せていて、EL34との差し替えするにしても常にどちらか余るということで、それ用のシングルアンプを作ろうと考えていた時期でした。この件の書き込みに対し、球をくださった北野さんからは「ぜひとも全段差動アンプに仕上げていただきたいと影から期待しています。」と返事をいただきましたが、このころから半年以上、アンプを新たに自作するということは、ほとんど考えてませんでした。今あるベーシックアンプ＆ヘッドホンアンプでいいやーという感じです。
●いきなり直熱管
そして9月ごろ、なんだかまたふとアンプが作りたくなってきました。基本的には1月時点と同じ、9GH8A SRPP－KT88ですが、やはり全段差動ということにしました。ベーシックアンプに取って代わる物を！と目標は大きいです。再び掲示板に参加しだして、特にヒーター電圧9.45Vを作るのにどうしたらいいか、特にナイジェルさんにアドバイスをいただいているうちに、ナイジェルさんの作成した6B4G全段差動アンプが目に入り、6B4Gが約270V約50mAで動作する、扱いやすそう、とわかると、6B4Gで作ろう、と思うようになりました。おお、直熱三極管だよ。
ただ、ここで識者の皆さんからSRPPの「安定性」に対する不安を指摘され始めました。はじめは何がなにやらわかりませんでしたが、5極管を使うと、電圧や利得の調整が「あっちを立てればこっちが〜」的でデリケートでとにかくめんどくさいようです。わたしも、出力管に6B4Gを選んだ時点であまり実験的なことはやりたくなかったというのもあって、一応案として残しつつ、別のドライブ方法を考えることにしました。9GH8Aにはまた別の手を考えましょう（と思いつつも次は6BM8になりそうな気が……）。
ところで、6B4Gに決まって出力の動作点も（セオリーどおり）決まってくると、大物パーツも自動的にだいたい絞られてきます。電源トランスは280mAに6.3V5A×2を取り出せるタンゴMX-280、出力トランスは5KΩ－6ΩのソフトンRX-40-5です。それとともに、回路構成、部品配置なども少しずつ考え始めました。
また出力管は、回路的には同じですが、USオクタルの6B4GからUX 4ピンの6A3に変えることにしました。これは、どうせなら300Bへの差し替えもできるようにしてしまおうというもくろみからです（ソフトンの茄子管メッシュプレート300B/nがおもしろいし安い）。そして11月末には6A3を実際に買ってしまい、これでもう確定です。
●三択の女王様
ドライバの案として、当初の「A：9GH8A SRPP」、SRPPを残した「B：FET－7119 SRPP」、素直に「C：7119直結2段」の3種を考えました。Aは初めから（一応）残っている案。Bはヘッドホンアンプ（＋SRPP）の先に6A3を1段増やす案。Cは、ぺるけさんの6B4Gシングルアンプを差動化したもので、ぺるけさんは5687（7119とヒーター以外ほぼ同特性）を使用しています。結局はこの作例が決め手で案Cにしましたが、ヘッドホンアンプで5687はちょっと音がやせてたなぁという印象があって、7119／E182CCで進めることにしました。まあ設計が進んでくると、5687（あるいは7044）だとヒーターの電力が足りないことがわかったんですが。
この構想を掲示板に書いたところ、ぺるけさんから宿題（？）が出されました。
- 初段の、次段直結プレート電位のバランスをどうとるか
- 出力段のDC電流バランスをどうとるか
- 出力段のカソード定電流部は5Wあまり（バイアス50V×104mA）の熱を発生してしまうが、どう処理するのか
簡単なのは2で、出力段のグリッド抵抗の電位を可変抵抗により差動両側でずらすしくみは、ベーシックアンプでも持っています。今回は-30Vを基準として、25V〜35V間で変化させられるようにしています。ただ、調整回路はともかく、カソードに電流チェック用小抵抗を入れていたベーシックアンプの測定方法は、直熱管では使いにくい（できなくはないが）。この場合は、出力トランスのプッシュプル片側ずつの直流抵抗を調べ、そのずれを補正する抵抗をはさんだうえで、出力トランス1次側の両端電圧を測るとよい、ということでした。なるほどー。
1は、作例を探すと、初段の共通カソードの交点に可変抵抗を入れる方法が見つかりました。この抵抗によりカソード電位＝グリッドのバイアスを差動両側でずらし、相対的にプレートの電位の調整が可能になるわけですね。電流は片側3mAで、増幅率は約15倍とすると、100Ω可変抵抗で最大0.3Vバイアス差＝4.5Vのプレート電位差をつけられます。
3は2の説明でも書いたとおり、バイアス50Vのうち30Vをマイナス電源でまかなうようにしました。これでカソード定電流回路での発熱は約2Wあまり、10W抵抗で耐えられます（やっぱりでかいけどね）。
●オームが法則！
ここまで来ると、回路の定数が決められます。
○初段
入力感度は±1Vもあればいい（差動なので入力は半分ずつに分割されるし）ので、バイアス-2Vとして、ほんとにえいやっと電流3mA（片側）、プレート抵抗33KΩでひいてしまいました。プレート電圧たった50Vですがノー問題。無意味に高くしても、直結次段がたいへんなだけだし。
バイアスの2VではCRDの動作に足りないので、マイナスに10V引き込んであります。また、可変抵抗でバイアスを微調整することで、プレート電圧＝次段バイアスのバランスをとれるようにしてあります。
○ドライバ段
6A3をドライブするために、プレート電圧の振幅を150Vはとりたいところです。とりあえずプレート抵抗を20KΩと決めてしまって、初めは電流4mA（片側）でどうだろとか考えていましたが、出力段グリッド抵抗が6A3の制限のため60KΩ程度しかとれず、20KΩと合成すると交流負荷は約15KΩ。これでロードラインをひいてみる（0〜8mAまで）と、ちょっと150Vは無理そうです。最終的にプレート抵抗を22KΩ（交流負荷約16KΩ）、電流を5mAに増やしました。電流をもっと流したほうが歪みは減るんだろうけど、そこは差動に頼ってしまえです。
○出力段
このプレート280V、電流52mA、バイアス-50Vという動作点はシングルの定番といっていいでしょうか（ぺるけさんもおすすめ）。スピーカー6Ω（1次側片側2.5KΩ）も8Ω（3.5KΩ）もどっちもOKです。上で書いたとおり、カソード電位は20Vとして、バイアスの残り30Vはマイナス電源に落とします。6A3の最大グリッド抵抗は、固定バイアスの場合で50KΩ。ですが、半固定バイアスに差動の安定性を頼ってちょっと多めにしてあります。
グリッド電位の可変抵抗で、差動間の無信号時の電流バランスをとれるようにしています。無信号時の出力トランス1次側の両端電圧が0に近づくよう調整するのですが、そのまま測るにはトランス巻線の1次側直流抵抗がそろっていることが条件になります。ソフトンRX-40-5は±0.4Ωとよくそろっていて、このまま測って問題ありませんでした。
○負帰還
差動のセオリーどおり、出力トランスの2次側から、入力とは逆の初段のグリッドにもどすオーバーオール負帰還をかけます。3段増幅ですが、初段〜ドライバ段が直結なので、2段と同じで安定性に問題はないはずです。なお、スピーカー端子のアースは、NFBが戻る地点＝NFB可変抵抗の片側になります。
負帰還は、とりあえず-12dBまでかけられればいいだろうと考えました（ベーシックアンプよりたくさんかけてみたかった）。負帰還量を求めるのに、まず裸利得の予想ですが、初段18倍、ドライバ段16倍、出力段3.5倍（3.5KΩ負荷）、出力トランス巻き線比29:1とすると、全体で約33倍。これを（ぺるけさんの）負帰還量の公式（裸利得×帰還定数）／（裸利得＋帰還定数）にあてはめると、負帰還量-12dB（1/4）となる帰還定数は11と出ます。てことで、抵抗値は1KΩと可変抵抗100Ω（（1KΩ＋100Ω）／100Ω＝11）となりました。
○電源
先述どおり6A3はプレート280Vにカソード電位20V、つまりB電圧は300V……ですが、MX-280の巻線は280Vと320V。280Vを半導体整流すると、約350V……240mAで50V落とすのかよ！12W発熱かよ！暖かいよ！ ということで、整流管＆チョークを使ってみることにしました。まあ、発熱する量が変わるわけではありませんが、大きい部品なのでそれほど熱くならずにすみます。これで電源を設計すると、整流直後320Vに、チョーク1段でちょうど300V程度を得ることができそうです。一応、電圧が高めに出すぎた場合のためにドロップ抵抗を入れることも想定しておきます（必要なくてもコンデンサは入れる）。
C電源は、70V巻き線を半波整流し、簡単なリプルフィルターを通します。出力段の-35Vと、初段定電流ダイオード引き込み（電圧確保）の-10Vは、簡単にツェナーダイオードを使うことにしました。精度はそれほど問わないし、無選別でいいかなあ。また、スイッチにLED入りのものを選んだので、その電源もここからとります。
6A3のフィラメントは直流点火します。6.3Vをブリッジ整流して、6.3V×√2－1.2V＝7.7V（ダイオード0.6Vとする）。ここから落とす抵抗値をスイッチで切り替えることで、6A3（6.3V 1A、1本あたり）と300B（5V 1.2A）の差し替えができるようになります。実はこの300B用の電圧ドロップ抵抗が、このアンプで最も発熱する抵抗（2.7V×1.2A×2本≒6.5W、×2左右）だったりします。直流点火だし、ということで、ナイジェルさんの6B4G差動PPと同様ハムバランサーはなしです。
●部品配置という名のパズル
シャーシは、まず部屋＆棚が狭いので、前面投影面積を小さくする方向、つまり縦（奥）長に配置します。加工のしやすさと見た目のよさ（塗装する気はない）から、ヘッドホンアンプと同じシリーズの、タカチの薄型YM-350（350×230×55mm）を選びました。厚さ1mmしかなくて弱っちいので、補強するため10×10×1.2t（mm）のアルミ押出材（断面L字のアルミ棒）を長辺上部と内部中央に取り付けることにします。部品は前から7119、6A3、出力トランス、入力トランスとし、入力端子も前面にすれば、信号が前から後ろへときれいに流れますし、電源トランスとアンプ回路が遠いのは、電磁誘導を拾いにくくもなります。前面端子は実は好きではないけど、後ろからアンプ内を40cmぐらい這って前に持ってくるでもないでしょう。スピーカー端子は出力トランスのすぐ横にします。
こうして見ると、けっこうがんばって密集してる気がする。定電流部のトランジスタに（一応）ヒートシンク。
整流管とブロックコンデンサの入れ方が絶妙ネ。UXソケットは、面積の効率が良い45度で配置しています。6A3では余裕がありますが、300Bでも5mmぐらいは隙間がとれるようになってます（たぶん）。
ラグも含めた内部の部品配置は、部品を買う前にある程度決めてありましたが、ぶっつけで配線をすると迷うし間違えるので、実体配線図は必須です。今回は、今の仕事場の通勤時に20分ぐらい（立って）ゆったりできるので、ボードに部品配置図をはっつけて線をひいてました。
B電源は、整流管とチョークとブロックコンデンサを使うことにしたため、ラグ上の部品は意外と少なく、それよりも直流フィラメント回路のほうがたいへんです。22000μFはさすがに大きく、しかも300B用ドロップ抵抗は10W×2（片ch.、最終的には必要なくなった）にもなります。熱の問題もあるので、コンデンサから離した左右別のラグにこの抵抗と、6A3／300B切り替えスイッチを載せることにしました。
アースは、初めは左右別に、入力端子〜初段グリッド（＋NFB）〜出力段グリッド〜出力段カソードとつなぎ、C電源末端で連結すればいいかなと思っていました。回路図どおりできれいだし、ループもできてないし。でも改めて「設計マニュアル」のアースの部分を読み直すと、不平衡伝送＝RCAピンケーブルの場合は、入力端子で左右のアースをいきなり連結して、あとはすべてのアースを1本で共用する、とあります……。
そう、メインアンプ内で左右分けてしまうと、入力端子の向こうソース装置側ではアースが共通になっているから、かえって2機器にわたる超巨大ループになってしまうんですね。ということで、まず入力端子でループをふさいだうえで、1本だけアース線を引き出し、以降はど真ん中を縦断するアース母線式にします。全段差動の場合、信号が通るアースは入力端子〜初段グリッドと、初段グリッド〜NFB〜スピーカー端子だけなので、これらを近接させたうえで他の（ドライバ段カソードなど）アースが割り込まないようにします。ちなみに、シールド線は使っていません。
●クラフトワーク
ここからいよいよ製作。1月31日（土）に部品の最終買出し。ラジオデパートをぐるぐるです。ここで電源トランスと7119の残り2本もそろって、いよいよ本格的に製作開始。とはいえ、翌2月1日（日）はソケットなどの取り付けと、定電流ダイオードと定電圧ダイオードの計測で終わってしまいました。
今回CRDで作ろうとした電流値は6mAと10mA、一応3mA×2と5mA×2で考えて、それぞれの値を「含む」E-272（2.28-3.10）とE-452（3.90-5.10）を余分に買いましたが、どちらもやはり小さい方に偏ってしまいました。念のため調整用に買ったE-501（0.40-0.63）や、前に買って残っていたE-102（0.88-1.32）も追加して、3本組みでつじつまを合わせました。なんだかんだで、数あればそろうもんです。
中央下よりに、でかい電解コンデンサが顔を出す。いや、出っ張りはしないが底板に当たってしまうので、大穴を開けている。小さい穴は、すべて20mmの穴に広げるつもりが挫折した……。
ハンダ付けは2月2日（月）から、ラグ上の部品の取り付けからはじめました。ここで苦労したのが6A3直流点火用の22000μF 16Vの電解コンデンサ。大きすぎ。耐圧10Vのものをなんとかゲットしたほうがよかったかもしれません。高さ4cmで直立させたら底板にぶつかる（底に大穴を空けて対処）し、寝かせたらC電源回路やドロップ抵抗切り替えスイッチと干渉するしで、一苦労でした。
平日中にラグ上とスイッチ周り、7119ヒーター回路までが組みあがって、本格的な配線は2月7日（土）、8日（日）に集中して行いました。1日半かけてそれが終わり、まず整流管だけ挿した状態でスイッチオン。問題は……なさそうです。いよいよすべての真空管を挿して、再びオン………………煙!! 左チャンネルのハムバランサー抵抗24Ωの片側が真っ黒に燃え尽きてしまいました。何が？と、すぐわかりました。B電源〜C電源と、増幅回路部分の間のアースの接続を忘れていたのです。これでアースが電源から浮いてしまい、定電流部に高圧がかかってしまったようです。
これが今回製作段階でのほとんど唯一にして最大のミスでした。壊れたのは抵抗1本だけではなく、初段定電流ダイオードすべて、左出力段定電流部ツェナーダイオード、C電源10Vツェナーダイオードが亡くなってしまいました。そして最大の被害は……。
残っていた定電流／ツェナーをかきあつめて、修理し、改めてポチっとな。……問題なさそう。各B電圧、C電圧も良好。よし、ということで、ヘッドホンを着けて実際に音を聴いてみると……？？、左が小さい。ばらつきといえないぐらい差がある。筐体をたたくと左側にシャンシャンと振動が聞こえる……。
結論から言うと、左チャンネルドライバ段の7119も壊れていたのです。そのドライバ段のバイアスは両ユニットとも9V（これもおかしい）なのに、K-P間電圧が片や140V、もう片方30Vしかありませんでした。試しに左のドライバ段と初段を入れ替えると、今度は初段がおかしな値を示します。まちがいなさそうです。次にヘッドホンアンプのE182CCを疑わしい7119と取り替えると……左右ほぼそろいました。このまま音を聴いてみると、ちゃんとバランスが取れてる。一安心というか、これでほぼ完成ですよ。クラシックコンポーネンツではNATIONALブランドの7119とMullardのE182CCが同じ値段（2,500円）なので、どうせならとE182CCを2本補充してしまいました。
その、当初の回路から、実装してみて変更した部分いくつか。B電源チョーク後の電圧は335V程度と予想以上に高かったので、チョークの後にもともと調整用に用意していた20Ω＋39Ωをはさんでいます。また、やはりということか、直流点火回路の整流直後の電圧が6.5V程度しかない（想定7.7V）ので、6A3用を0.1Ω、300B用を0.6Ω（1.2Ω並列）に変更しています。これはそれぞれ10W、10W×2のセメント抵抗を3W、5W×2に小さくできるので、結果的には助かりました。7119のヒーターも6.0Vぐらいしか出ていないから、電源トランスじたいが厳しいのかも。
秩序だってるようでてきとーになってしまった配線の配色。6A3直流点火の整流ダイオードにはヒートシンクを付けている。
●聴いちゃうぞバカヤロー
音は──エージングなしの第一印象ですが──どこかで読んだ「静かなアンプ」という表現が当てはまるでしょうか。音がない部分はちゃんと音がない、そのぶん澄んだ感じもありますが、ずいぶん図太く重心が低いです。いつもどおり、こういうこと書き慣れてないので「とりあえずいい感じだ」ってことです。
ここでふと、壊れたと思い交換した7119をヘッドホンアンプに挿して聴いてみました。……問題なさそうです。再びこのアンプに使ってみて……やはり問題ありません。なんだったんでしょう。ドライバ段チェックポイントのバイアスを見ていると、起動直後はプラスに振れますが、そのままグリッド電流が流れたままになってしまったとか。でもそれだけかなあ……。
次はセレクタ満載のプリアンプだなぁ。実は壊れていなかったので余っている7119で作ろうとも思ったけど、予定しているシャーシでは高さが足りないかも……。それより測定機材が先だという話も……。
（安いデジタルテスターしかありませんが、利得とダンピングファクターぐらいは測定する予定）
参考：
ナイジェルさん「ナイジェルの館」より「6B4G全段差動アンプ」
ぺるけさん「情熱の真空管」より「6B4Gシングルアンプ」
「ユニバーサル真空管アンプ 「富嶽」とその仲間達のページ」より「全段差動直結への道」
その他多数の作例など