JLH1969 キット

4、5年前に中国現地で購入したキットだと記憶している。購入後、自分で各パーツを丁寧にハンダ付けしたものの、ヒートシンクの調達や、電源の用意を考えるうちに、やる気が無くなり、そのままにしていた。

キットの内容はA級オーディオアンプ、J.Hood 1969が考案したもののようだ。プリント基板に「東海の声」(日本語だと「東シナ海の音」の訳になるが)という名称が書き込まれており、オーディオに拘った会社かグループがパーツを集め、自作キットとして売り出したものだと推測する。日本製は現地では人気がなく(少なくてもオーディオ愛好家の間では)、欧米のメタルキャントランジスタ 2N2907、2N1711、2N3055 をキットに使ったり、フィリップスのケミコンを採用している。抵抗器もFクラス(許容差1%)ものになっている。

見た目では良さそうなパーツを採用している
チューブラ型のケミコンは珍しい
メタルキャンTr にはやはり意気込みを感じる
基板の裏側

基板のパターンをトレースして、さらにパーツを確認しながら、回路図をおこしてみた。

本キットのプリントパターンをトレースしておこした回路図

電源としては+28V、容量1.5A以上のものが必要。調整作業として、①ケミコンC4のプラス側電圧(センター電圧)が電源電圧の半分(Vcc/2)、つまり14Vとなるように、R2(10回転半固定抵抗)を回す、②電源電流が1.5Aとなるよう、R7を回す。という2つのことをやっておく。

高熱を出すので、上記の調整作業は精密にやらなくても構わない。いや、精密にやっても無駄だ。

本アンプはAクラスで動作するので、ものすごい量の熱を出す。キットに含まれるヒートシンクだけでは通電して数分も経たないうちに60度を超えるので、より大型のヒートシンクに取り付けないといけない。ヒートシンクのサイズは大きければ大きいほどよい。たとえば、10キロものなら、電源電圧・電源電流をより高くして、よりパワフルにより高音質で音楽を楽しめることができるらしい。

理由は簡単。たとえば、本キットは定格出力が10Wだといわれる。この10Wは無論実効値のことで、正弦波の電圧振幅に直すと、スピーカを純抵抗8Ωだと仮定すれば、

Vp = √2 x √(WR) = √2 x √(10*8) = 1.414 x 8.94 = 12.6V

となり、ピークtoピーク電圧は倍の25.2Vとなる。一方、正弦波の電流振幅に直すと、

Ip = √2 x √(W/R) = √2 x √(10/8) = 1.58A

となる。キットに用意すべき電源である 28V/1.5A は 25.2V/1.58A に対してまったく余裕がないわけだ。できるならば、電源電流は1.6A 以上、あるいは余裕をもたせて 2A 位が必要だろう。

定格出力を100Wにしようとすると、電源電圧は80V以上、電源電流は5A以上にしないといけない。400Wの熱を放出するヒートシンクはどれぐらいのサイズになるんだろう。気になる。

さて、スピーカの代わりに8Ω / 100W抵抗を出力負荷として、そしてスイッチング電源、信号発生器、オシロをキットに繋いで、波形の確認をしてみた。

波形の確認
Vpp(ピークtoピーク電圧)が23V前後になると歪みはじまる
100Hzの低音域での方形波レスポンス
10kHzでの方形波レスポンス
20kHzの方形波(下の緑)に対するレスポンス(上の黄)
同じ20kHzでも、入力の振幅を半分にするとよりマトモにみえる

本キットはDCアンプではないので、低音(100Hz以下)や高音(20kHz以上)域ではあまり期待できないことは波形からもわかる。また、入力Vppが1.49Vに対して、出力Vppが約20.5Vだったので、増幅率は13.8倍、約23dBだというところは本来の設計値と一致している。20kHzに限らないが、入力の大きさが小さいと出力波形がマトモにみえることがあるので、めいいっぱいの波形で確認することが重要。インチキしたければ、出力電圧を数Vにすれば誤魔かせるかもしれない。

入力のVppが1.49VはCDプレーヤや、自作プリアンプの出力電圧に対しては十分小さく、問題なく10Wを出せる。

ここまで来たら、試聴したくなったのは人情というもの。さっそく、手持ちのアルミヒートシンクにマウントして、スピーカを繋ぎ、パソコン音源で聴いてみた。温度が気になるので、デジタルテスタで同時に測ることにした。

試聴

まあ、ふつうの音質に聴こえた。悪くもないが感動するものでもない。ただ、数千円のキットでここまで頑張れるのはやはり考えさせるものが多い。数十万円のアンプに対抗できるまでは言わないが、数万円ものや真空管アンプにひけを取らないと思う。1969年からの進歩はひとの感じ方がそれぞれだが、そんなにないと主張しても大きな間違いではなさそう。

温度は33度から、30分間試聴したのち、51度に上昇したが、上昇ペースはとても鈍い。室温は約18度なので、放熱ファンをつけなくても、電源電流をもう少し下げれば夏でもなんとかなるかもしれない。室内で聴くには、スピーカの定格出力が5Wもあれば自分としては十分すぎるから。

各抵抗両端のDC電圧を試聴中測ってみた。R0(37k)は3.913V、R1(100k)は10.39V、R3(8.2k)は1.29V、R5(2.7k)は0.722V、R6(100Ω)は4.845V、R7(1k)は7.52V、R8(2.2k)は0.736V。

R6を流れるDC電流が思ったよりも高く、48mAになっている。定格電力が2Wなら安心する。キット品のワット数はわからないが、いつか2Wのものに変えたい。

本日スイッチング電源を始終使ったが、ノイズ等を感じたことはなかった。3A(左右ステレオ)の定電圧を出すにはシリーズ電源ならとても苦労するが、スイッチングでは楽勝。PC用ACアダプターとして、24V/3-4A 程度のものは丁寧に探せば見つかるはず。

使用したスイッチング電源150mVp-p

秋月電子で探したら24V/4.3A というスイッチング電源ボードを見つけた。出力電圧は10%程度調整可能とのこと。売値はやや高く3,100円だが、産業用であること、1次側と2次側は絶縁されていること、各種保護機能が組込まれたこと、自然空冷方式(ファンレス)であること、リップルノイズが150mVpp以下であること、無償保証期間が5年であることなどから、良さそうに感じた。自分でシリーズ電源を用意するなら、電源トランスや大型ケミコン等を購入しても定電圧電源にならないし。

<参考資料>
JLHアンプに関する初期論文およびその後のアップデートをまとめたサイト https://sound-au.com/tcaas/index-1.htm

20年前につくったAll FETアンプを眺めている。当時では一般的に販売しているパーツだが、現在はそう簡単に手に入らないかもしれない。トランスとパワーFETなど。格安パーツは中国製のお陰で現在手に入りやすくなっているが、当時以上のアンプを皆が作っているかというと全然断言できない。

パーツ1個1個に対する拘り、工作の丁寧さおよびそれに対する情熱、当時と変わらない部分もあろうが、20年前の自分を超えたところはまだ見いだせない。

アンプを再びつくるようになったいま、リサイクルショップで当時のメーカー製アンプを観るようにしたが、現製品もそれらを超えたとは言いがたい。

さて、20年後、まだアンプをつくることはできるか。そう健康でいたいし、アンプづくりに対する人生の頂点がどこにあったかを振り返る機会があればと願う。妥協せず、ベストをつくしてつくったアンプを将来のためにも残す気持ちを一層強めている。

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折角2N3055を手に入れたので、格好いいTO-3搭載のTrアンプを作りたい。ということで、NPNペアの準コンプリメンタリアンプを、パクリしながら計画した。決して設計したのではない。

電流帰還の音色を聞きたいので、入力段はダイヤモンドバッファ(Q1+Q2、熱結合が必要)と決まり。つぎの電圧増幅&バイアス段では、Q4をパワーTrと同じ放熱器に取り付けるべきだと思うが、リード線の引き伸ばしによるノイズ混入も考えられる。配線の工夫が必要かもしれない。

ドライブ段と電力増幅段はとくに工夫していない。Aクラスに近いアイドリングを流したい。

週末の2日間で温めて、問題なければまたFusionに注文する予定。10枚では5セットも作れるので、多くのバリエーションに対応できるよう、自由度を増やしたい。

LM3886アンプは猛暑に阻まれ、まだ完成していない。週末が涼しくなればね。

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使えそうなTO-3 コンプリメンタリ・パワーTrが手元にないので、つぎのTrアンプ構想はストップしてしまった。ヒントをもらうために、昨日近所の図書館で、書籍や雑誌を漁った。

しかし残念なことに、アンプ製作記事はほとんど真空管関係。1年分の「無線と実験」をみても、約9割以上が真空管。大学時代から真空管に興味がなく、それらに回路的に斬新性があるかどうかは分からないが、日本半導体産業がここまで凋落しているのかと落胆。

ただ、金田氏の「電流入力パワーアンプ」に問題解決の手がかりがあるのかもしれない。パワーTrにNPNペアしか使っていないから。差動増幅にFETを使っているところは自分的にTrに変えたいが、その他はPNPペア、またはNPNペアで構成されている。

真空管に対する優位性として、コンプリメンタリTrの存在を盛んに宣伝していた時期もあったが、今日ではパワーアンプに使えそうなペアは入手困難になったか。

測定した感じでは、2N3055は線形性が大変よく、2SD218以上。そのHFEの揃った4つでパワーアンプをつくるなら、以下のものがいいかもしれないが、検証実験が必要。

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このように、だんだんと回路が複雑になっていき、現代DCアンプの歩んできた道を踏んでいく(笑)。

定電圧電源や定電流電源がひと通り揃っているので、パワーTrのペア選別をやってみた。しかし結果は散々。手持ちTrで揃えるのは難しそう。同種類のNPNか、単独だけのほうが高音質かも。

道具は古いアンプから外した部分。放熱板がついているので、Icを0.5Aまで流した。

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下は測定回路。作るアンプの電圧に合わせて20Vにした。なお、PNPについては電源の極性を逆にすればよい。

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では、測定結果。2SA649/2SD218のダブルペア。2SD218同士はよく一致しているが、2SA649の片方は大きく外れている。銘石と言われても、使うのに迷ってしまう。

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つぎは2N3055。サンプル数5。うちの2つは昔の東芝製。残りは現行品のSTマイクロエレクトロニクス/マレーシア製、偽物も出回っているという。東芝の1つ以外はよく揃っている。

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最後は現行品の2J2955、すべてSTマイクロ/マレーシア製。

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合わせると、以下のようになる。Ib=2mA, Ic=130mAというポイントでは2ペアが取れるが、パワーTrとしては意味があるまい。目をつぶって使うか、他のものを考えよう。

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熱があがってきたので、基板が到着する間、すでにつぎの一台を構想している。

トランス、コンデンサ、パワーTr がこれで揃った。放熱板とケースはまだだが、放熱板付きケースを購入するかもしれない。

国産TO-3は入手困難だが、海外品はまだまだ大丈夫。半導体時代に育った人間なので、意地でも真空管はやらないでいたい。

電流帰還型アンプ。A級に近いアイドリングを流したい。独自性はほとんどないので、回路の解説はしない。温度上昇監視回路やスピーカ保護回路についてはこれから物色する。

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90年代のDCアンプは初段に差動増幅回路を採用するのが多かった。入力インピーダンスを高めたいためだった。しかし、近年の流行りといえば、ダイヤモンドバッファ+SEPP (Single Ended Push-Pull) を採用する回路が多くなっている。

そして、NFBはダイヤモンドバッファのバイアスを変えるので、電流帰還型と称されている。

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それ以上のシンプル化は難しいほど洗練されているところが魅力。それゆえ、製作しやすく、成功率が高い。

能率のよいスピーカをドライブし、DACを音源とするなら、アンプのゲインはそれほど要らない。電圧ではなく、電離駆動でアンプ全体を見直す動きは確かに理にかなっている。

手軽さから、真空管に手を出すことはいつも躊躇する。暑い夏にはやはりTrが似合うので、All Tr アンプにチャレンジしようと考えている。10WそこそこのA級アンプは一度作ってみたい。そういう夢がずっとあったし。

ただ、Trアンプはデリケートで熱暴走しがち。ケース内の温度上昇、出力Offset、パワーTrの電流等、PICプロセッサを活用してちゃんと監視しておかないと、安心して音楽が楽しめないのかもしれない。つまり、各種保護回路が必須か。

All FETアンプ、最近流行りのD級アンプ、そしてICアンプ、とパワーアンプを3台作ってきているが、順当でにくと、つぎはAll Trアンプか、真空管アンプになりそう。

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秋月から仕入れたダーリントン2SB1647/2SD2560ペアが手元のストックにある。150V/15Aまで対応するので、パラ接続しなくてもパワー的に十分。問題はそのhfeが約1万と高すぎることだ。

その他、保管状態が悪いが、多くのひとが探し求めている石が手元にあった。それを使うのも悪くない。

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流行りの電流帰還型NFB+憧れのA級増幅+BTL+水冷方式、こういう組み合わせなら、何か面白いものができるのかもしれない。8月の休みを利用して研究してみたい。

真空管に押されて、Trパワーアンプの人気がいまいち。銘石といわれるTrがほとんど生産中止になったのも痛い。技術的進歩はここにも否定されている気がする。