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少しづつ真空管の世界にも浸っていきましょうか~。ということでまずは真空管アンプの概略です。それに最後にはシングルエンディッド?プッシュプル?って何?ってことが大体分かればいいです。この超適当さが人生大事です~原理はよく知らなくても作れますぜ~旦那!フットワーク軽く♪ちょうど、Fireflyは簡単な回路図ですのでこれで少し見ていきましょう♪

下記の回路図がそのFireflyのものですが、3つの回路部(ブースト回路、ゲイン回路、出力回路)からなっていることが分かります。こちら「真空管のABC (1)」でも説明しましたが、実は各真空管12AX7、12AU7は2つの極(12a、12b)を持つ構造になっていて、丁度1つの真空管で2つの増幅器がセットになった構造になっています。



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ですので、例えば1つの12AX7で2つの1Va、1Vbになります。ゲイン回路も2Va、2Vbに同じ12AX7が用いられています。最後の出力回路の3Va、3Vbはこちら「真空管のABC (1)」でも触れているようにその特性から(12AU7の利得は17程度と12AX7の高利得100に比べると及ばないものの、その代わりに増幅範囲が非常に広いため比較的大きな信号の次段(出力段も含む)においてよく利用される)12AU7を用いています。



例えば、真空管をこういう風にトランジスターに変えると少しはイメージが沸きますかね?そうです、難しく考えなくてもいいんです、下の回路図の意図するところが分かれば。でも、ちょっと変じゃないですか?何か上の回路図2つ細かな点で違っていませんか?出力回路部が違ってますね♪ということで、今日は表題のプッシュプル(Push-Pull)、シングル・エンディッド(Single Ended)に関係する出力回路部をもう少し考えていきますね♪ここが真空管アンプのアンプたる部分だと思いいますので。ここテストに出ます!



まず、プッシュプル(Push-Pull)とは、上の回路図において、出力段の上の真空管で「正」の信号波形を、下の真空管で「負」の信号波形を各々に分けて増幅している出力の方式になります。その各々の増幅信号を最終出力段の出力トランスで合成して出力するものです(また、真空管は出力インピーダンスが高いため、直接スピーカーを駆動するだけの電源を供給する事が出来ないためこの出力トランスによりインピーダンス・マッチングを行っている訳です)。

ですので、上の真空管が「正」の信号波形に押したり(プッシュ)、下の真空管が「負」の信号波形に引いたり(プル)する様になぞらえてプッシュプル(Push-Pull)と言われます。 (ちなみに、wikipediaでは「2個の増幅素子を正負対称に接続して、それぞれ一方の極性の信号のみを増幅する回路がプッシュプル増幅回路」とありますが、これじゃ何のことか分かりませんね?)さらに、(プッシュプル方式は)出力トランスのセンタータップから電源を引いてきます。

で、ちなみにシングルエンディッド(Single Ended)とは下の図のように出力トランスの片方から電源を引いてくる方式で、ある意味において真空管をトランジスターに置換したFireflyの回路図のように一つしか増幅器がありません。プッシュプル(Push-Pull)が2つ増幅器あるのに対して、1つで終わっているためシングルエンディッド(Single Ended)と呼ばれています。で、超重要なのは、下記にある両方式に対して、自分はどちらにするかです。それにより購入する高額な出力トランスも何を買えばいいか違ってきます。


Single Endedの一例 Fender Champ 5C1

ちなみに、プッシュプル(Push-Pull)の方が、(2つの増幅器でスイッチングがある為に音のズレが微妙に出る宿命があるものの)小さな出力トランスで大出力、かつHi-Fiな音が出せるとされており、低域が出やすい、歪率が小さいこともあり、現在のアンプの主流になっています。

ただ、シングルエンディッド(Single Ended)の方はじゃあダメかというとそうではなく、(連続して駆動させるため大きな出力トランスが必要で、出力も小さく歪率が大きいものの)連続して一つの増幅器で音を再生するため、オーディオの世界では一般的にはこのシングルエンディッド(Single Ended)の方が音質だけや、音の立ち上がりと立下りのみでみればよいとされています。

ちなみに、A級(Class A)か、B級(Class B)か、C級(Class C)かは、A級が全波形を、B級が波形の半分を、C級が波形の半分以下を扱う(=バイアスする量によりどれかが決まります)、という観点ですので、プッシュプル(Push-Pull)でもA級は当然あります。ということで、そのうちにお話ししますが、真空管ではこのバイアスの量が非常に重要で、絶えずモニタして確認しておく必要があります。ちなみに、このFireflyは出力の平均DC電流が一定しているので多分A級ぽいですね♪少し出力のDC電流を下げてやると、もうちょっとコンプレッションが効いてきて、ちょっとソフトな音質になってくるみたいです。


A級(Class A) B級(Class B)
B級プッシュプルC級(Class C)


そう言えばこの「BOSS OD-2マーシャル化MOD」のTurboチャンネルの回路(トランジスタQ7から上側に抜ける信号パスがTurbo回路)ってFireflyに似てますね♪なるほど~♪

BOSS OD-2 MOD(Marshall風)


Firefly PCB Rev.7 - 1W Tube amp

もうこちら「VOX社のFirefly? 「Lil' Night Train」です♪」や「プリアンプ管だけで作られた超小型アンプだよ!全員集合♪」でよくご存知な超小型アンプが怒涛のようにあちら大陸から攻めて来る今日この頃です。

自作/DIY派は、虎視眈々とリベンジを狙っていましたがその時が来たようです♪残念ですが真空管は使いませんが、何と何との$5程度で音も良く、コンパクトで、しかも軽い練習用のギターアンプが出来てしまうということでこちらPremium Guitarの記事「The $5 Traveling Practice Amp」からご紹介します。これで一矢報いたか!?

Amp made from computer speakers


まず、下記の写真のような、何処にでもよく売っているPC用のアンプ内臓のスピーカーシステム(=アクティブ型のPCサウンドシステム)を用意します。恐らくオークションだと数百円でゲットできるのではないでしょうか?要は、云ったって普通のアンプ内臓のスピーカーですから、二束三文ですなぁ。



で、それを改造/ MODして何と何と$5でギター用アンプにしてしまおうという魂胆です。こういうご時世です、これ絶対に流行ると思います。アンプメーカーさんごめんなさいね。自分用で作るんですからお許しを。

ということで、先に進みますと、基本的にこのスピーカーシステム結構いい感じの、歪みのないクリーンな音になるような設計がされていまして、ちょっとそのままではギター用としては使えません。なので、これを改造/ MODしてエレキギター向けに練習用アンプに変えてしまいましょうということなんです。

ほぼ間違いなく、これらのスピーカーシステムは綺麗な透明感のあるトーンで、しかもスピーカーはほぼ全周波数をカバーする程の結構な実力があちゃったりします。なので、唯一の欠点と言えば 1)そのスピーカーシステムのスペックにもよりますがやはり低域レンジが乏しいこと、2)電池では動作しないことの2点でしょうか。

しかーし、ちょっと待ってください。この改造は 1)半田ごてと、2)標準的な1/4" オーディオジャックと、3) 時間で言うと20分程度でできちゃうんですから試さない手はないでしょう。意外と作って鳴らしてみたら、これいいじゃん的な結果オーライなトライかもしれませんよ。

なるべく、沢山のスピーカーシステムの音を量販店等で聞いてみて下さい。お薦めなのは「Bass Reflex」構造を持つスピーカーシステムですかね。ちなみに、「Bass Relex」構造ってなによ?って方には、上の写真がまさにその「Bass Relex」構造になっています。これにより、よりギターサウンドのトーンがシャープで、より適量なボトムエンドが得られると思います。

で、これらスピーカーシステムは大体ステレオスピーカーとして販売されていまして、その場合には片方にアンプがあり(=アクティブ)、もう一方がアンプなし(=パッシブ)で片方のアンプからもう片方へ信号のみ送る感じの構造になっています。ですので、ステレオで使用したい場合にでもそのままで即使えます。また、モノでいい場合にはアンプのある片方のみでも使えます。つまり、ACケーブルやコントロールノブがある方ですよね。

1. 接続の為の準備
まず、アクティブなスピーカー筐体(アンプがある方を記事に倣って以下こう定義します)から出てきている2つのオーディオケーブルを見つけましょう。つまり、一つは出力ケーブルで、3.5mm ステレオプラグに繋がっていますので直ぐに分かるはずです。そして、出力ケーブルのもう一方の端は当然もう片方のパッシブなスピーカー筐体(アンプが内蔵していない方のスピーカーを以下こう定義します)に繋がっていますね。

そうすると、もう一つは入力ケーブルになっているはずで、これはアンプ段に信号を送るためのケーブルです。(モノで1つだけのスピーカーを使う場合には、もう片方のパッシブなスピーカー筐体に繋がっている線も必要ないし、もう一方のスピーカーも必要ないので処分してもいいですが、将来ステレオでも使いたくなる時もあるかもしれませんので線も、もう一方のスピーカーもそのままにしておいて後で切っても遅くないと思います。)

入力ケーブルが特定できたら、きっと2つの独立の「hot」配線があり、さらに2つの独立の「グランド」配線が見つかると思います。そしたら後で内部結線用に使用したいので配線筐体に入る入力ケーブルを適当に13cm位切って確保します。さらに、「hot」同士だけをツイストして、各々を半田で一緒にしてくっ付けておきます。「グランド」同士も同様に同じことを行います。

2. 入力ジャックの増設
アクティブなスピーカーの筐体を開き、標準的なモノの入力ジャックを増設するに適当な場所を決めます。ジャックの径と同じ穴をスピーカー筐体にドリル開けてジャックを下の写真のように設置します。



3. 入力ジャックへの配線接続
ここで、配線を初めて接続する段階になります(モノで使う場合には、もう一つのパッシブなスピーカーに繋がっている配線は取り除いても、半田で取ってもいいですが、ステレオで使う場合にはそのままにしておいてください)。まず、先程ツイストにした「hot」配線をジャック側に、「グランド」配線をスリーブに接続して、写真のように入力ジャックに半田付けして下さい(これが完成するとちょうど下のようになります)。これで終わりです!(で、さらにまあ次のような最終チューニングをしないと歪みませんがww):





4. アンプの最終チューニング編
信じれませんが、後もうちょっとですよ。まず、ちょっとギターを早速プラグインしてみて音を聞いてテストしてみましょう。チョンボしてなければアンプはよく鳴ってくれます。が、出力レベルが大半の場合にはまだまだショボイと感じると思います。えっ、失敗?いえいえこれから最終チューンをして使えるアンプにするんですww その理由は簡単です、PC用のスピーカーはギターのパッシブな信号ではなく、PCのサウンドカードから事前に増幅された信号で動作する前提で設計されているため、そのままではまだインピーダンスのマッチングが取れていないだけだからです。

で、どうしましょうかね?そうです、一番簡単な方法は入力ジャックから最初にあるPCB基板上の抵抗を半田で取り除いて見て下さい。そうしますと、自宅用にはかなり十分なボリュームになりまして、スピーカーシステムの機能をフルに使用できるようになります。もし、スピーカーにヘッドフォンが付いていましたら、サイレントモードにしてヘッドフォンでも演奏できます。



もう一つ簡単なのは、抵抗とか探すの面倒な場合には信号をブーストしたり、信号のインピーダンスを変更するためにスピーカーシステムとギターの間にブースターかバッファーを噛ましてみて下さい(スピーカーの前段にブースターかバッファーを噛ますという意味)。但し、これはスピーカー単体ではなく必ずブースターかバッファーが必要になりますので、あまり洗練された対処方法ではないですが簡単ですかね。まあ、一長一短です。

ですので、結論としては是非ちょっとの手間で済みますので、入力部最初の抵抗を取り除いてあげて是非ポータブルアンプにしてあげて下さい。正直決してMarshallスタックの歪にはなりませんが、どこでも使える練習用としての少なくとも非常にクリーンなサウンドが得られますかね。
DIY/自作 真空管ギター・アンプのいろいろ(2)ということで、そろそろ真面目に作ってみようかな?という人のために、ちょっとパーツの選定を考えながら、こういった勉強もしていきませんか♪私もかなり本は大昔の学生時代に購入させて頂きましたが、やはり「情熱の真空管アンプ」「デジタル時代の真空管アンプ―完全製作12例」 がお薦めです♪

 

「原理はよく知らなくても作れますぜ~旦那!フットワーク軽く♪」とは言いましたが、扱う電圧がそれなりに高いですので、安全性はちゃんと考えて楽しく作ってみたいですね。そのためにも、勉強というかもう少し楽しく、できればよりよく製作するためにちょっとしたコツなど下記のサイトなどで見てみませんか?

/ PassionateTubeAmplifier
Building My Very First Tube Amp講座

 
情熱の真空管アンプ
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ちょっと、例を幾つかエフェクターとの違いをご紹介します。例えば、エフェクターなら電源入れてもスイッチを切れば、また直ぐに手でパーツを触ったり半田付けできますよね?真空管アンプは時として高電圧が蓄積される時間が長い部分がありますので、例え電源を切ってコンセントも抜いた状態だとしても感電する場合があります。

またパーツでいうと、エフェクターの場合には抵抗等は音質重視で選んでも、お値段で選んでも兎に角幅広くチョイスができました。でも真空管アンプの場合には、さらにワット数も気にしないといけません(小さ過ぎる電力容量の抵抗だと本当に抵抗が燃えます!)、基本的に電力容量1/2W型以上の抵抗を用いることを皆さん推奨しているようです。例えば1/2W型なら炭素皮膜抵抗、1~3W型なら金属酸化物皮膜抵抗、2~10W型はセメント抵抗だったりと使い分ける必要があります。

そして何より、エフェクターの場合には結構、抵抗やキャパシタ、およびICが主要でした。が、真空管アンプではそれ以上に、真空管やトランスが重要になってきます。トランスから漏れる磁場が影響し合わないように電源トランスと出力トランスの配置を考えたりしなくてはいけませんし、出力トランスは音質に関わる為「トランスは重さで買え」とか「電源トランスが出力トランスより重い真空管アンプはバランス的にいかがなものか?」など出力トランスは非常に気にするようです。



(ちなみに、スピーカーを接続しないで(無負荷で)電源を入れ動作させると出力側のパワー真空管やトランスがダメになると言われることがあります。特に、私は今の時代オーディオはほとんど(3極管だし、多極管には負帰還を併用することが多いので)大丈夫だとは思いますが、ギターの真空管アンプではドンズバなので要注意です。仮に大丈夫なタイプだとしても、電源のON/OFF切り換え時などやはり心配な方はちゃんと繋ぐ習慣を身につけてください、そうすれば必要に神経質になる必要はありませんね。また、ちょっと変だと思ったときも電源を落としてください。こちらが意図せずとも何らかの問題で無負荷状態になっている場合もあり得ますので。

厳密にいうと、1)多極管(例えば5極管やビーム管)、2)無帰還、3)OPT(出力トランス)この3つの条件が当てはまる(非常にオーディオでは稀な、ギターアンプでは当たり前な)真空管アンプの場合には、スピーカーを接続させない(無負荷)状態ですと出力トランス1次側はインダクタンスが非常に高いため数千Vの電圧がOPTの1次側と真空管のプレートに発生します。これがOPTや真空管の絶縁破壊を起こす場合が多く、その場合には発熱し始めるはずです。で、よくご存知のVOXのAC30やマッチレスのDC-30は正にこれで1)EL84の5極管に2)無帰還で、3)30Wの出力トランス使用していますからドンズバです。)えっ、何々?MarshallやFenderは負帰還を使いまくりじゃないですか、って?だってプレゼンス・コントロールとかそうでしょ?ですって?そこまでよくご存知な方は、仰るとおりですのでご自分で判断して頂ければ幸いです、はい。一応、一般論として問題のないような説明にしてますので。

後どうしても扱う電圧電流が大きく、パーツも大きくなりますので、電気的な接触不良の発生確率は経験的に増えるようです。可笑しいと思ったら絶えずパーツの定数や回路上の間違い以外に、(半田付け不良やシャーシ接触も含めた)接触不良を疑ったり、ノイズが治まらない場合には特にアース部のチェックや、各場所でのバイアス電圧チェック等を何度も行いながら、どこまではちゃんと正常に動作しているかという観点で一つ一つ消去法で潰しながらチェックしていくしかありません。これでダメならやはりパーツの不良も疑うしかありませんが、これは確かめていくしかないので、まずは一つ一つデジタルメータで測るのをお薦めします(最近はキャパシタやインダクタンスも測れるものがあります、私は将来的にはPCでデータモニタリングしたいのもあってPC接続できるPC500aに最近変え替えました♪)。

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