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2021年11月 4日 (木)

Emitter-follower-power-amplifier. JF1OZL氏に学ぶ

1997年にJF1OZL氏が公開したもの

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Emitter-follower-power-amplifier.

See upper side of the figure! It is called the pure-complementally-push-pull-amplifier. I made it and the maximum power of it was 110mW. See lower side of figure. In this circuit, lower side of totem pole (PNP-transistor) is replaced by the resister. 2SC1815 acts as emitter-follower. Output impedance of this circuit is decided by the Re-resister. Therefore we must use about 8 ohm Re, in order to use 8 ohm speaker. Power-output of this circuit is 72mW. This circuit needs very big idle-current (=150mA), so it is not power-effective. But this machine acts as A-class-amplifier; therefore it has no possibility to make any torsion.

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ef1k.gif
エミッター- フォロア- パワー-増幅器．
上の図を見て下さい! この回路は，純コンプリメンタルプシュプル増幅器と呼ばれています．これを作ったところ，最大出力110mWが得られました．下側の図を見て下さい．この回路では，トーテムポールの下側( PNPトランジスター)は，抵抗によって置き替えられています．2ＳＣ１815 は，エミッターフォロアとして動作しています．この回路の出力インピーダンスは，Reと書いた抵抗によって決められています．それゆえに，8 オームスピーカーを使うためには，Ｒｅに約8 オームを使わなくてはいけません．このサーキットの出力電力は，72mW です．この回路は，とても大きいアイドル電流( = 150mA ) が必要です，したがって，それは，電源が効率的ではありません．しかし，この機械はAクラス増幅器として動作しています。それゆえに，これは，ひずみを生じる可能性が有りません．

ニュータイプのコンプリメンタリー増幅器（私のアイデアです。）
上の図（EF0K）に示された、良く知られたコンンプリメンタリーパワーアンプを基に、新しい回路を考案したので、紹介します。ＥＦ０Ｋの回路では、トランジスターのバイアス部分に回路上の欠点があります。７４１ＩＣの６番ピンの電圧が変化すると、二個のバイアスダイオードに流れる電流も変化して、結果的にバイアス電圧が変動してしまいます。上の図では、この影響を軽減するために、二個のダイオードに２２mAもの電流を流しています。ここの所にＦＥＴを使った定電流回路を使う例も雑誌にみられますが、ちょっとスマートでない。さて、ＥＦ３の図をご覧ください。ＩＣ２とＴＲ１は、真ん中のＥＦ２の図と同じエミッターフォロアー回路を形成しています。ＩＣ３とＴＲ２は同じ回路をＰＮＰトランジスターで作って、電源とアースを逆転した回路です。（正直いって、私も、真空管から入った物ですから、この、ＰＮＰトランジスターのマイナスが電源というやつには、まさに天地逆転の感があり、なかなかついていけませんでした。）それぞれの二つのエミッターフォロワー回路は、出力トランジスターのエミッターから、オペアンプのマイナス端子にフィードバックループが形成されているので、結果として、エミッタの電位はＩＣのプラス入力端子の電位に等しくなります。よって、ＩＣ２とＩＣ３の入力をつないでやると、ここを入力とした、電圧増幅率が１倍の電流増幅器が出来る訳です。あとは、ＩＣ１によって、普通の単電源の反転増幅器をつくってやり、これにもう一度全体的な負帰還をかけて、歪みを低減しています。実際に作ってみると、考え通りあっけなく作動しました。実測最大無歪み出力０．９Ｗと１２Ｖ電源としては上出来です。なにしろ、この回路には、時定数を持つ部分が入力のコンデンサーくらいしかありませんから、全体がオペアンプみたいなもので、周波数特性は３３３Ｈｚから、２３ＫＨｚまで完全にフラットでした。私はデュアルオペアンプのＣＸＡ４５５９Ｐ（ソニー製）を二個使いましたが、単電源用のクワッドを使えば、大変スマートに基板化出来ると思います。何しろ無調整で、部品も選びませんから、良い回路だと思いますが、いかがでしょう。

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2020年1月11日 (土)

簡単な４石FET式中波ラジオ (JF1OZL氏に感謝候)

・真空管には200Vや100V等の電圧印加でないと使えないと思われていた時代に、12V印加で使えることを1992年CQ誌上で公開したのはJF1OZL氏。以降10V,12Vでの作例が多数みられるようになった。

約30年経過した今、それは常識にまで広がった。低圧駆動で真空管機器を扱うプロエンジニアすら歴史経緯を知らない。(どこぞのメーカーだかわかりますね)。「プレート電流が多い球の方が作動させやすい」ことを見つけたのもJF1OZL氏である。知見と努力に感謝候。　　JF1OZL氏に感謝候。

以下、JF1OZLサイトからの転用。

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簡単な４石FET式中波ラジオ(作品no,108)

出力トランスはＳＴ３２。。。１．２ｋ：８Ω

シンプル４石ＦＥＴ式中波ラジオ
古いラジカセを、別のページに紹介して在る「自動ＣＷ，ＣＱ発生器」に使用していたら、テープレコーダーのテープ駆動ゴムベルトが切れてしまいました。（なにしろ１日に１００回も巻き戻しするのですから、テープレコーダーにとってはたまったものではないのでしょう。）それで、ラジカセの中波ラジオだけを取り出して再生して、作り直ししてみました。ただし、そのまま作り直しするのではつまらないので、一ひねりしてみました。ずいぶん昔に、トランジスター６石式ラジオをキットで作りましたが、当時のゲルマニウムトランジスターは発振しやすいやら、ちょっとバイアスを流しすぎると壊れてしまうやらで、使いにくかったもにでした。その後、ＦＥＴが現れて、ラジオも作り易くなったのですが、その当時、同時に半導体のＩＣ化が進んで、ラジオもＩＣで作られる様になってしまい、ＦＥＴだけでラジオを構成した回路は、商業的には使用されませんでした。いつかは、これをやってみようと前から思っていました。また、話は変わりますが、戦前のアメリカ製の電蓄やラジオの回路を見ると、３極管が、ゼロバイアスのトランス結合で使われており、低インピーダンスのトランス結合で駆動されています。これも前からやって見たかった事です。前置きが長く成りましたが、「ＦＥＴをゼロバイアスで全段使用した簡単なスーパーヘトロダイン受信機」がこのラジオのテーマです。
格段の電圧利得と消費電流（実測値）を示します。

最大低周波出力＝＝＝＝１ｍＷ（８オーム）
製作の注意を述べます。中間周波コイルは普通のトランジスターの回路とは１次２次を逆に使用しています。２次側に同調側がきます。発振コイルはラジオの基板からはずす前に、足の接続方向を確かめて置いてください。中間周波は２ＳＫ２４１をゼロバイアスで使用していますが、発振はしませんでした。心配していたんですが、、、もし、発振する様なら、ソースとグランドの間に１００オーム～１ｋオームの抵抗を入れて、利得を下げてください。ゲルマニウム検波器はここでは８０％の検波効率を示しています。ハイインピーダンスで動作させている成果でしょう。小さな低周波増幅用ＦＥＴのシングルＡ級増幅器で、しかも電源電圧３Ｖでは、低周波出力は１ｍＷしか得られませんでしたが、ヘッドホンの駆動には十分でしたし、静かな部屋では、十分スピーカーでも聞こえます。有り合わせのＦＥＴで作りましたが、全て２ＳＫ２４１で作ってもＯＫだと思います。私の住んでいる土浦市で鳴らすと、ＮＨＫ（ＪＯＡＢとＪＯＡＫ）とＩＢＳ（茨城放送）は５９、ＴＢＳや文化放送は５５位でした。中学校の教材には、この回路の方が６石トランジスターラジオより作り易くて良いのでは無いでしょうか。十分実用になります。

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このホームページの内容はコピー自由です、どんどんお友達に配ってください。砂村和弘
All contents(discription and circuits) of this homepage are freeware.Please make a paper copy and give them to your friends ! Kazuhiro Sunamura.

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電源電圧たった1.5V　真空管ラジオ (JF1OZL氏に感謝候)

以下、JF1OZLサイトからの転用。

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電源電圧たった1.5V!２ＨＡ５単球ラジオ(作品NO 78)

2HA5単球１．５ボルトラジオ
このページの冒頭に，このページの作品は実用ではありませんと、お断りしておかねばならないでしょう。これまで、低い電圧での真空管の利用についていくつかの実験的な作品を紹介してきましたが、「真空管を最も低い電源電圧で使用する事に挑戦しよう!」という共通の主題の元に作ってきました。今回の作品もまた，この主題に関する結果の1つです。

私は，真空管を１００種類ほど持っています。それらのほとんど全ては，私と私の弟が約25 年前に廃棄されているテレビセットから拾い集めてきたものです。これらの手持ちの真空管に対して、プレート電圧が何ボルトから電流が流れ始めるかを試験しました。その実験の結果は2HA5という名も無いというか有名でない真空管が，優勝者だったわけで。また、この三極管の格子は，プレート電圧1.5Vボルトの動作でも、プレート電流をコントロールすることができることがわかりました．この真空管のヒーターの設計値は，2.4V-0.6Aです。

また、この真空管は，カラーテレビセットのチューナーに使われていた物です。多分，この真空管は，日本のオリジナルだろうと思っています（元設計がＧＥやＲＣＡでは無いという意味）。そして，私は，実験の結果、この真空管が，ヒーター電圧も1.5Vでも動作することができるということに気づきました。図の右側を見て下さい! これは，2HA5の低電圧特性です。格子ボルト数が，－０．３から０Ｖに変わったときに，そのプレート電流は，2.5uAから32uA に変わりました。それは，すなわち，コントロールされています。

しかし，それと同時にで，格子の電流は，14.5uAから145uA に変わります。そしてつまり，格子が，動作する為にそれ自体電流を要求するので，この真空管のグリッドの入力インピーダンスは，またとても低いという事になります。格子の入力インピーダンスを計算すると，0.3V/145uA= 2 kohm です．つまり、制御グリッドが電流を必要とするので、この場合普通の真空管の様に電圧制御素子として扱うのはふさわしくありません。電流利得( トランジスターのhfe と同じ単位) は，すなわち32/145 = 0.22です。それは，とても低いでしょう。*** それで，ラジオを図の左側で示した様に作りました．このラジオでは，格子の低い入力インピーダンスに適応させるために，格子は同調コイルにタップダウンでリンクさせています．このラジオ(アンテナからホーンの間 ) の総計の電圧利得は，実測18dB でした．それは，「ゲルマニウムラジオ」よりより大きいゲインです。私のゲルマニウムラジオは，6dBの電圧利得を持っています( パワーゲインじゃ有りません! この場合は総合電圧利得です。) ゲルマニウムラジオとこのラジオを聞きくらべしてみました。このラジオは、ゲルマニウムラジオよりわずかに，より大きな音で聞こえました．

それからこのラジオはプレート検波をしています。検波効率が１００％と仮定した場合の、総合電圧利得は計算上、下記の様になります。利得Ａ＝５「コイルの巻き数比」＊｛（３２ー２．５）マイクロ「プレート電流の変化」／０．３「グリッド電圧の変化」｝＊２０Ｋ「負荷インピーダンス」＝１０倍、よって２０ｄＢ。これは実測値１８ｄＢと良くあっています。
そうとう頭の柔らかい人じゃないと以上の解説は理解出来ないでしょう。なにしろ真空管を電流増幅素子として扱っているんですから。こんな事やってるから「砂村さんのインチキ作品」なんて言われちゃうんだなあ。はいはい。

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2020年1月 3日 (金)

直流12.6Vで使える真空管のこと (1992年公開のJF1OZL氏に感謝候) :真空管 12V 動作

真空管 12V 動作

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・真空管には200Vや100V等の電圧印加でないと使えないと思われていた時代に、12.6V印加で使えることを、1992年JA CQ誌上で公開したのはJF1OZL氏。これ以降10V,12.6Vでの作例が日本内外で多数みられるようになった。

・30年経過した今、それは常識にまで広がった。低圧駆動で真空管機器を扱うプロエンジニア及び　執筆者すら歴史経緯を知らない。(どこぞの日本メーカーだかわかりますね　)。

・真空管の低圧駆動だとかなり音の伸びが欠けるので要注意。それでもyahaのように歪んだ領域での音を楽しむ層も存在する。ゆえにyaha教とも揶揄されている。yaha教は2005年公開なのでJF1OZL氏よりも13年も遅い。win95時代からのダイヤルupを経験してきたオイラに、ADSLが来たのが2001年である。2001年以降はover seaの情報が短時間で入手できた。

・音の聞き分けできる人間、言い換えると聴感よい人間はyaha教には入信していないのも事実である。

・トランジスタ採用のSEPPは1959年刊行の「無線と実験」に多数回路がある。つまり日本語での歴史は63年は経過している。

「プレート電流が多い球の方が作動させやすい」ことを見つけたのもJF1OZL氏である。知見と努力に感謝候。　JF1OZL氏に感謝候。

以下、JF1OZLサイトからの転用。

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12BH7A 2球式真空管直接転換（ダイレクトコンバージョン）ラジオ．(作品NO,24)

ある種の真空管が，そのプレート電圧として、直流のたった12Vで使える事を最初にCQ 誌で示したのは私ではないかとおもっています。まあ、こんな工業的に利用価値の低い事を「最初」っていったってしょうがありませんし、真空管を開発したかたがたは、もちろんいろいろな電源電圧でテストされていたはずです。ともあれ、話がもどって、ＣＱ誌での話ですが、１２Ｖのプレート電圧の例として、私自身の発表で）1992 年12月号は，6BM8 * 2球の 7MHz スーパーヘテロダインラジオを紹介しました．1993年9月には，１２ＡＵ７の0 V-1ラジオを示しました．1996 ／５月号で6AJ8 DC ラジオを示しました．このホームページでは，このアイデアすなわち、１２Ｖで普通の真空管を使う例としての別の作品を紹介します．図1 を見て下さい! オシレーターは，普通の格子同調負帰還発振器です．変換器は，シングルバランスド検波器です．それは，７ＭＨｚに同調しています．そして，検波信号は，１段のオーディオの増幅器に受け継がれます．このマシンは，総計の22dB ゲインを持っています．したがって，それだけの利得でアマチュア無線の信号を受信する為には，最低でもフルサイズダイポール程度の空中線が必要です．このマシンと我が家のダイポールアンテナで，7MHz のＳＳＢ，やＣＷ信号を聞くことができました．このＤＣラジオは，平衡検波器によって作られているので，7MHz 放送による混信はありません．