電力増幅回路(作成中)

真空管ラジオでは受信した微弱な信号を順次増幅します、信号の電圧が大きくなると考えるとわかりやすいです。
しかしスピーカーは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する部品です。
電圧を加えるだけでは動作しません、その為電力増幅回路が必要になります、ここで使う真空管が電力増幅管です。
3極管 5極管 ビーム管など電力増幅用に作られた真空管が沢山あります、下記に代表的なものを示します。

ラジオ用の電力増幅管は並四に使われた12A 、普及型の5球スーパーでは6Z−P1が使われました。
効率の良いマグネチックスピーカーと12Aの組み合わせは、 当時の家庭の茶の間で家族でラジオを聴くには充分な音量でした。
また昭和20年代全盛だった6Z−P1を使った5球スーパーも、家中聞こえるくらい 大音量でした。

最近 売られているスピーカーは、変換効率より音質に重点を置いた物が多いです、6Z−P1の数倍の出力があるのに、
音量が小さいこともあります、真空管ラジオではスピーカーをうまく選んでください。
下記の数値はあくまで電気的出力で、スピーカーの変換効率により音響出力が大きく変わってきます。

主な電力増幅用真空管の動作例

ヒーター P電圧 P電流 P損失 G2電圧 電流 G2損失 Ec 入力信号電圧 rp 負荷抵抗 出力
12A 5V 0.25A 180 8.5 −15 15Vpp 4.15K 10K 270mW
47B 2.5V 0.5A 180 20 180 4.8 −19 19Vpp 45K 6K 1.4W
6Z−P1 6.3V 0.35A 180
250
16
17
4W 180
180
4.5
4
0.6W -10 10Vpp 130K
150K
12K
12K
1W
1.5W
42 6.3V 0.7A 250 36 11W 250 10.5 3.75W -16.5V 16.5Vpp 80K 7K 3.1W
6AR5 6.3V 0.4A 200
250
28
35
8.5W 200
250
7
10
2.5W (350Ω)
-16.5
11Vpp
16.5Vpp

65K
5500
7000
1.7W
3.2W
6AQ5 6.3V 0.45A 250 47 12W 250 7 2W -12.5 12.5Vpp 50K 5000 4.5W
35C5 35V 0.15A 110 41 4.5W 110 7 1W -7.5 7.5Vpp 13K 2500 1.5W
30A5 30V 0.15A 100 43 7.5W 100 11 1.5W -6.7 6.7Vpp 22K 2400 2.1W

mT管の5球スーパーを例にとると、6AV6で電圧増幅、6AR5で電力増幅を行います。
電圧増幅は負荷抵抗(RL)を大きくとれば、大きな出力電圧が得られます、しかし電力(=電流×電圧)増幅ではプレート電流も沢山流す必要があります。
電流が流れるとプレートで損失が発生します、それに耐えられる真空管が必要になってきます、これが電力増幅管です。
6AV6は100〜250KΩの負荷抵抗を使い、バイアスはグリッドリークバイアスを利用します(−0.5V程度)。
増幅率は数十倍で、ここまでは電圧増幅で、プレート電流も0.5mA以下です。
6AR5はスピーカーを駆動する電力が必要です、プレート電流も沢山流す必要が有ります。






6AR5はプレートとスクリーングリッドに250Vの電圧を加え、
グリッドに−18Vのバイアス電圧を加えた状態でプレート電流は32mA流れます。
グリッドに6AV6の出力の音声信号を加えると、電圧の大きさに比例した電流が負荷に流れます。
この場合負荷抵抗は7600Ωです。
グリッド電圧が0になるまでの入力(実効値で12.7V)を入れた時の出力が3.4Wになります。



例えば規格表では6AR5でプレート スクリーングリッド電圧266.5V、カソード電圧16.5の時、
グリッドに11.7V(16.5Vpp)の音声信号を入れると、3.2Wの出力が得られます。
この部分が電力増幅回路です。


バイアスの加え方

真空管にバイアスを加える方法に別にC電源を準備する固定バイアスと、ラジオでよく使われる自己バイアスがあります。
自己バイアスではカソード電流をバイアス用の抵抗に流した電位差を利用する方法と、
数MΩの抵抗をグリッド回路にいれ、真空管の微弱なグリッド電流によるバイアス法があります。
後者は1V以下のバイアス電圧しか得られません、欠点もありますが、回路が簡単なので6AV6のような高増幅率の3極管に利用されます。


真空管を2個使ったプッシュプル回路
真空管1本では出力が不足する時に使われますが、主にアンプ用で、日本製ラジオで使われた例は極めて少ないです。