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特に必要に迫られているわけではないですがオーディオパワーアンプを製作してみました。
昔、オーディオアンプアンプ作りに嵌った時期がありました。
当時はトランジスタ技術などもオーディオアンプの記事が多数掲載されていたので見様見真似で作ったものです。
そのとき製作した２０Ｗ＋２０Ｗのアンプが手元に残っています。
回路は当時流行の全段直結ＯＣＬ純コンプリメンタリーで終段は２ＳＡ６２７と２ＳＤ１８８です。
このペアは一世を風靡しましたが１９８７年の規格表では既に保守廃止品種となっています。
当時、多くの雑誌で掲載されていた半導体ステレオアンプの製作記事も現在は殆ど見られません。
ベテランが設計した最新の回路も我々凡人の耳では判別できず、１００Ｗ＋１００Ｗといった大出力も家庭では持て余して
しまいます。
１チップのパワーアンプＩＣも出ていますが、ベテランの製作記事にはなりません。
現在、アンプの記事としては寧ろ管球アンプの方が一般的です。
家庭用としては３Ｗ＋３Ｗもあれば十分ですが管球のシングルアンプなら立派な記事になります。
電気的な特性ではトランジスタに劣るのですが聴いた感じでは劣った感じはしません。
回路も簡単でトラブルも少なく調整も楽です。（高電圧に注意すれば）
ただし、部品が高価で入手困難、重量が重い、発熱が大きい、ヒーター電力が無駄、感電が怖い等の問題があります。
今回、自宅で使用する目的で５Ｗ＋５Ｗのパワーアンプを製作しました。
回路はゲルマニュームトランジスタを使用した古典的なものです。
回路的に目新しさはありませんが素人が使うには十分です。
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回路は全て手持ちのゲルマニュームトランジスタを使用しています。
（整流ダイオードはシリコン、ＬＥＤはガリウム合金です。）
私はアンプ回路に関しては素人ですので交流的なゲイン、位相補正、フィードバック等は適当というかカットアンドトライ
です。
ゲルマニュームトランジスタは現在、入手困難で特にドライバのコンプリメンタリペアは絶望的です。
同じ回路を２組作らなければならないのでＨＦＥも揃える必要があります。
今回使用した２ＳＢ２２、２ＳＤ３０はオーディオアンプに興味を持ち始めた頃（何十年も前）に購入した１０ペアの内の
２ペアです。
その後シリコントランジスタに移行したので温存されました。
コンプリメンタリペアとして購入しただけあってＨＦＥが揃っていて無駄なく使えました。
他のトランジスタは手持ちに比較的個数のある品種からＨＦＥを測定して選別しました。
２ＳＢ２２、２ＳＤ３０のＶｃｂｏは２５Ｖです。
無信号時にはトランジスタに電源電圧の１／２が掛かりますが中点の電圧は大きく振れるので結局、電源電圧は２５Ｖ程度
に制限されます。
回路は電源電圧−２４Ｖで考え、動作確認は−２４ＶのＣＶＣＣ電源で行いました。
最大出力は電源電圧で決まり（ＶＣＣ×ＶＣＣ）／（８×ＲＬ）となり、電源電圧２４Ｖでは９Ｗとなります。
実際には回路ロス等で、これ以下になります。
今回は電源電圧２４Ｖで無歪み最大振幅２０Ｖｐ−ｐとなりました。
これはＡＣ電圧７Ｖとなり８Ω負荷に６Ｗ強の電力が発生したことになります。
この時の電源電流４３０ｍＡ、入力信号１００ｍＶでした。
出力トランジスタの損失は１石あたり最大２Ｗをイメージしました。
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|---|---|---|---|---|
| 出力トランジスタ | 回路基板 | アンプ内部 | アンプ前面 | アンプ背面 |
出力トランジスタは２ＳＢ４７４で一般的なパワートランジスタの外形（ＴＣ−３、ＴＢ−３）より一回り小さく、
Ｖｃｂｏ＝３５Ｖ、ＩＣｍａｘ＝２Ａ、許容損失はケース温度２５度で１２Ｗのものです。
放熱器はアルミのチャンネルを加工し最大２Ｗの損失に対処出来るようにします。
基板はユニバーサル基板を使用しています。
回路変更による部品交換に耐えるように両面スルーホールのガラスエポキシ基板を使います。
その際、ゲルマニュームトランジスタに熱ストレスが加わらないようにソケットで交換出来るようにしています。
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|---|---|---|
| 調整ツール | ユニット１最大出力 | ユニット２最大出力 |
最初の写真は自作の周波数特性測定装置です。
１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの正弦波を１Ｈｚステップで発生出来る機能とＰＣのウインドウズアプリと連動して周波数特性を
計測する機能があります。
ここでは１ＫＨｚの正弦波を入力し、レベルを調整して出力が歪む直前の波形をコピーしたものです。
２枚目の写真ががユニット１のもの、３枚目がユニット２のものです。
ユニット１とユニット２では大差ありません。
入力（黄色）と出力（水色）を重ねて表示しています。
入力は２８０ｍＶｐ−ｐ程度、出力は２０Ｖｐ−ｐ程度です。
ＡＣ１００ｍＶ入力でＡＣ７．０７Ｖの最大出力を発生したことになります。
アンプの入力が、これ以上の時はＶＲを絞る必要があります。
負荷抵抗８Ωに７．０７Ｖの電圧が発生したので無歪み最大出力は６．２５Ｗとなります。
ただし、ここではＣＶＣＣ電源で電源電圧２４Ｖに固定しています。
実際の電源（トランスの二次電圧を平滑したもの）に接続し２ユニット共最大出力を発生させるとレギュレーションの低下
により５Ｗ＋５Ｗ程度になります。
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|---|---|
| ユニット１周波数特性 | ユニット２周波数特性 |
これは周波数特性測定装置でプロットしたアンプの周波数特性です。
入力レベルは最大出力より少し低い位置です。（適当です。）
低い周波数でグラフが乱れているのは周波数特性測定装置の問題です。
低い周波数では測定データの平滑時間が不足してＡＤ変換の値がばらついてしまうためです。
ユニット１で３０ＫＨｚ超、ユニット２で４０ＫＨｚ超までフラットです。
高い周波数で出力波形が乱れていますがレベルが小さいし、実際には、このような高い周波数が入力されることは無いので
無視します。
現在、出力コンデンサーに１０００ｕＦが使われていますが４７０ｕＦで十分だと思います。
画面コピーはＸＰのものですがインターネット接続以外の殆どの作業は未だにＸＰパソコンで行っています。
周波数特性装置のアプリは９８ＳＥのＰＣ上のＶＣ６で作成したものですが６４ｂｉｔのＷｉｎｄｏｗｓ１０で動作することを
確認しています。