ギターアンプを作る、解析するコミュの真空管のメーカーによる互換性について

みなさまこんばんわ。
初心者ですが、質問させてください。

Marshall JCM800 1959モデル（4 INPUT）のヘッドアンプを持っています。
このたび、パワー管をエレクトロハーモニクス EL34EH からJJ EL34に乗せ変えました。

バイアス調整をしようとしたところ、バイアス調整VRの範囲内では
アイドル時のプレート電流を思うような値まで流す事が出来ません。

33mAくらい流したいが、バイアス調整VRを最大にしても20mAくらいしか流れない。

＜下記の条件で目標のアイドル時のプレート電流を計算＞
--------------------------------------------------
プレート損失の60％で動作させる
JJ EL34の最大プレート損失　25W
--------------------------------------------------
○プレート電圧 450V　（測定値）

25W × 60% = 15W
15W ÷ 450V = 33mA
--------------------------------------------------

ちなみに元のEL34EHは思うような範囲でバイアス調整できました。(33mAに調整できます。)

●互換性のある真空管でもメーカーによってプレート電流の流れる量はまちまちなのでしょうか？

●またこのように思うような値まで電流を流す事が出来ない場合はどのように対応すればいいのでしょうか？
（バイアス電圧回路の抵抗値を変えて、バイアスをより深くするなどの方法をとるのでしょうか？）

質問の仕方に的外れなの部分があるかもしれませんが、お力添えをよろしくお願いします。

コメント(25)

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[2] mixiユーザー 05月07日 10:16

かわいまんさん、こんにちは。
アイドル・プレート電流の算出ですが、上記の計算でOKです。
あくまでも私見ですがJCM800の1959はマスターヴォリュームが無く、パワーアンプの音色(歪)が大きなウェイトを占めますので、歪が欲しい場合はもう少しバイアスを浅めにして、更にプレート電流(無信号時で最大損失の70％くらい)を流してやった方がより元気に鳴ってくれると思います。アンプ個体による音色差、真空管の寿命、クリーンの音質について考えたら一概に言えませんが。

さて真空管の個体差ですが、メーカー違いはもちろんのこと、製造ロットによっても電流差はまちまちです。今回のように同じ条件で10ｍA以上の差は珍しいことではありません。
VRでバイアスを調整しきれない場合、バイアス回路の分圧抵抗の値を変えてみて調整幅に収めるのはかわいまんさんの考えるとおりです。

JCM800だと
http://www.drtube.com/schematics/marshall/jcm800pw.gif

この回路図において、左下の方のバイアスアジャストの22KのVRの上に記された56K、あるいはその横の15Kの抵抗値を調整することになります。
今回のJJはプレート電流が不足しているので、バイアスを浅めにすることでプレート電流がより流れることになりますので、22KのVR＋56Kに掛かる電圧を小さくする、すなわち56Kの抵抗を小さくすることで15Kの抵抗との分圧比を変えて調整幅に収めます。15Kの値を大きくすることでも同様です。

[3] mixiユーザー 05月07日 12:06

Osamuさん、お世話になってます。
いつもご丁寧な回答ありがとうございます！

＞　あくまでも私見ですがJCM800の1959はマスターヴォリュームが無く、パワーアンプの音色(歪)が大きなウェイトを占めますので、歪が欲しい場合はもう少しバイアスを浅めにして、更にプレート電流(無信号時で最大損失の70％くらい)を流してやった方がより元気に鳴ってくれると思います。

貴重な意見ありがとうございます。上記も念頭において調整してみたいと思います。

＞　今回のように同じ条件で10ｍA以上の差は珍しいことではありません。

了解しました。
球によってもかなりばらつきがあるんですね。
球によってはBias調整VRだけでは調整しきれないものもあるんですね。
マーシャル純正で売られている球はその辺のことが考慮されているんでしょうかね。

わかりやすい説明ありがとうございます！
了解しました、こちらの56K抵抗を小さくする方向で調整して見ようと思います。

調整後また報告させていただきます。
ありがとうございます。

[4] mixiユーザー 05月07日 13:15

実は1：のコメントが無いのは、当初の文章の間違えに気付き、あわてて削除したら欠番になってしまいました^^;

回路図をよく見たら、USA仕様ではバイアス回路の抵抗56Kが47Kに、半波整流用のダイオードの前の抵抗が27Kから15K指定になっていますね。USA仕様はファイナルに6550を使うと思われますが、6550はEL34に比べ深いバイアスで動作します。よって、抵抗の分圧比から見て、USA仕様の方がアジャストVRにより大きい負電圧が掛かるように定数を変更してあります。つまりダイオード前の抵抗もバイアス電圧決定に関係していますし、この抵抗はダイオードに大電流が流れ込むのを防ぐ保護抵抗の役目も兼ねています。

＞マーシャル純正で売られている球はその辺のことが考慮されているんでしょうかね。
さすがに純正の球は調整範囲内で動作できるような特性を持ったものが選別販売されていると思われますけどね…。無調整での交換は難しいでしょうが。

[5] mixiユーザー 05月09日 00:01

Osamuさん、興味深いお話しありがとうございます。

USA仕様では6550を使ってるんですね。
ある程度動作条件が近い球であれば、バイアス電圧のを作る回路の定数を変更してあげれば、差し替えが利くと考えていいのでしょうか？
（当然ピン配置、ヒーター電圧＆容量、プレート＆スクリーングリッドの耐圧等は考慮すると思いますが）

---------------○結果報告○---------------
・BIAS電圧回路の抵抗を56KΩ→33KΩに変更
-----------------------------------------

1枚目の写真の抵抗56KΩを33KΩに変更しました。
（1/2Wのものを使いました、大丈夫かな？）

2枚目の写真　狙いどうりのプレート電流が得られました。
-----------------------------------------

これを基点にバイアスをもうちょっと浅くしていって、様子を見ようと思います。

[6] mixiユーザー 05月09日 10:29

＞ある程度動作条件が近い球であれば、バイアス電圧のを作る回路の定数を変更してあげれば、差し替えが利くと考えていいのでしょうか？

そうですね。動作電圧や負荷が同じようなものなら大抵利用することが出来ます。ベースがEL34だと6550、6L6、6V6、KT66やKT88などが有名どころです。

EL34等の5極管から6L6等のビーム管へ挿し替えるときはあまり問題は無いのですが、逆の場合は少々注意が必要なときがあります。
ビーム管を採用しているFenderや国産の一部のアンプではソケットの1番ピンを中継端子として利用しているものがあります。ビーム管は1番ピンそのものが無いか無接続なので良いのですが、5極管の1番ピンはサプレッサー・グリッドで、通常接地しますので別の配線がされているとまずいことになります。したがって中継端子に利用されている場合は手直しが必要です。
またビーム管に比べ5極管の方がスクリーン電流が流れますので、スクリーン抵抗の耐圧も大きくしなければならないでしょう。

仰るようにピンアサイン、ヒータ電圧が同じであればとても簡単に移行できますし、アンプのヒータ電源容量が足りていれば電源も無改造で行けます。

ちなみにEL34＝6CA7ですが、GE製の6CA7の構造はビーム管という話を聞きました。

＞1枚目の写真の抵抗56KΩを33KΩに変更しました。
（1/2Wのものを使いました、大丈夫かな？）

耐圧についてですが、その抵抗に実際掛かっている電力を調べてみれば自ずとわかると思います。
仮に33KΩの両端に掛かる電圧が50Vだとします。この抵抗の消費する電力はW=VxV/Rになりますので、50Vの2乗/33KΩ≒76ｍW。抵抗器は発熱体なので、デレーティング(余裕)を1/4にするとして1/2W＝0.5Wの1/4は125ｍWくらいまでは大丈夫と考えると、この抵抗は1/2W型で余裕があることがわかります。
実際に33KΩに掛かる電圧を測定すれば、上記の方法で計算できますね。

[7] mixiユーザー 05月09日 16:50

＞Osamu

なるほどー、大変参考になります。
GEの6CA7のお話も気になりますね！
もういちど５極管とビーム管の違いについて自分なりに調べてみようと思います。

＞抵抗器は発熱体なので、デレーティング(余裕)を1/4にするとして・・・

丁寧な解説ありがとうございます！

ディレーティングは1/4くらい取るのですね。
ギター用真空管アンプの場合は他の部分の抵抗のディレーティングも大体1/4くらい取るものと考えてよろしいでしょうか？

なんども質問になってしまってすみません。
よろしくお願いします。

[8] mixiユーザー 05月09日 23:20

どうやら、このトピはかわいまんさんとの交換日記のようになって来ました。

EL34＝6CA7は5極管ですが、特性や内部抵抗が低いなどビーム管の特徴を持った球です。発売当時既にビーム管が主流だったのに、あえて5極管として設計製造されたのは感度が良いなど5極管の特徴を出したかったからかもしれません。だからGEの6CA7はビーム構造なのに、EL34の5極管の特徴が出せているのか非常に興味があります。

上の方で書き忘れましたが、EL34と他のビーム管ではグリッドリーク抵抗の許容値が違うため、EL34の回路にそのまま6L6等を挿した場合、グリッドリークの値が大きすぎて熱暴走を起こす可能性があるはずなのですが、なぜかFenderの回路では6L6で最初から定格オーバーの抵抗値になっています。
グリッドリーク抵抗はドライバーの負荷にもなるので、小さくしちゃうと12AX7じゃきつくなるからかな。

ディレーティングについては人それぞれの意見があり、定格を超えなければ良いと言う人もいます。
1/4という目安は、僕が学生のときに習ったことそのまま使っているので、決して正確な基準ではないことを告白いたします。
ただ根拠として抵抗の電力は全て熱になって消費されますので、抵抗器1/2W型と2W型にそれぞれ0.4W食わした場合の発熱量は、各々全く違ったものになることが容易に想像できます。定格＝許容電力によって抵抗器のサイズも違うでしょうから、放熱や部品の寿命にも関わってきて、それが結局ディレーティング＝余裕ということになるのだと思います。

という訳でディレーティングについては放熱や実装法、他の部品への影響も関係してきますし、それらをひっくるめて最悪なケースを想定して実電力の4倍くらい取れば安心かなぁという話です。

ギターアンプの回路で、1/2Wよりも大きい方が良いと思われる抵抗器は負荷抵抗ですね。実際Fenderでもプリ段の100KΩはよく焼けると言われますし、12AY7など12AX7よりも電流を食わす球を付けている場合は尚のこと1/2Wじゃ心許無いです。

[9] mixiユーザー 05月10日 15:18

ほんと～、交換日記みたいですね。(笑)

いろいろなお話勉強になります。
ディレーティングについては今後1/4を目安にしていこうと思います。

手持ちのアンプを実験台にしていろいろいぢくり回してみようと思います。
よろしくお願いします。

[10] mixiユーザー 05月10日 17:32

ディレーティング、僕も1/4でかんがえてますー。(愛の交換日記に割り込むひどい奴だし...わくわく拝見させて頂いてましたー！）

[11] mixiユーザー 05月10日 20:46

おお、がさんお久しぶり。
あっち(マイクプリ)の方は気合入ってますね！
http://mixi.jp/view_bbs.pl?id=15476212&comm_id=21155

昨今はOPアンプでゲイン上げて、カソードフォロアで｢はい真空管プリアンプ｣なんていうなんちゃって製品もある中、これぞ入魂のリポートだと感嘆しています。
僕はマイク使うことがほとんど無いけど、がさんの回路でそのまま作ってみたくなります。初段が12AY7というのもなんかそそられます。
そのうち真空管コンプとかもやりそうですねぇ？

[12] mixiユーザー 05月10日 23:54

どもですー。おかわりありませんかー。（なんか、ここ数日、布団剥いでねてんのか、おなかのちょーしが...）

いまなら、実際にこのマイクアンプ使って録音してみた音とかも聞けますー。追試いただきやすいように別途ドキュメントまとめてます。まだ書き掛けですが、
http://www.aleph.co.jp/~takeda/radio/micamp/

誤字脱字、勘違いなどまだ、沢山あるかと思いますがご指摘いただければさいわいっすー。このプロジェクト、マジ勉強になりました。

Y7って色々数値を計算してみたり実際いじってると、もう、マイクアンプ用に設計されたタマだということが、まじによくわかりますー。

真空管コンプは、数年前に挑戦して大失敗してます。このプロジェクトで身についたあれで、今度こそ、なにしたいっすー。

ねたずれ、しつれー！

[13] mixiユーザー 05月28日 08:54

はじめまして、みなさんこんにちは。
トピを立てようかと思ったのですがこちらでバイアス調整の話が出ていたのでこちらにしました。

バイアス調整についてですが、測定の仕方はわかりました。

ですが、どの値に調節したらよいのか？というのがイマイチよくわかりません。

一般的なプッシュプル仕様のギターアンプの場合
このトピ主さんのようにとりあえず、プレート損失の60%点付近を目指して調節のち好みで上げ目、下げ目を狙うと良いのでしょうか？

みなさんのバイアス調整法を教えてください。

[14] mixiユーザー 05月28日 22:16

鍋さん、こんばんは。

＞一般的なプッシュプル仕様のギターアンプの場合
…とりあえず、プレート損失の60%点付近

一般的なプッシュプル仕様のギターアンプのほとんどが、例外なくAB1級の動作になっていることが、60％という数字の根拠です。

ギターアンプではA級PPアンプというのはほぼ皆無ですが(メーカーやディーラーの広告に惑わされてはいけません)、A級動作においては無信号時がプレート損失の最大となります。信号入力時は増加したプレート電流が損失を超えるようにも見えますが、音声信号が出力として取り出されるので問題ありません。つまり無信号時にプレート損失を超えないギリギリまでプレート電流を流して良い訳です。

一方AB級では出力の上昇によるプレート電流の増加がA級のように一定ではなく、ある程度の入力があった時に最大プレート損失になります。つまり無信号時はプレート損失内でも、信号を入力していくとあるポイントで損失を超える可能性があるのです。
そういうわけで大雑把に言えば無信号時に最大プレート損失の60％程度にプレート電流を抑えておけば、最大出力が出るポイントまで信号を入力しても常に無事損失内に収まっているという理屈です。

電気的な考え方において、この60％に調整するということは安定動作をさせるという点で極めて重要なことです。
ギターのようにオーディオ信号に比べてダイナミックレンジが広いものでも、実際には70％程度までは許容できるようですが、最大損失に近いほど球の寿命といった観点からは不利になります。

プレート電流による音質の違いについては、その時のバイアス電圧の違いによる入力感度の変化の影響等も関係すると思いますので、一概には傾向を語るのは難しいです。
個人的な経験では少し多めに流した方が、歪み易く元気な感じになります。

またアンプ解説サイトなどで見かける、特定の球において｢プレート電流を何ｍAにすればOK｣という真空管の個体差と動作電圧を無視した調整法には賛成しかねます。

[15] mixiユーザー 05月30日 04:32

>>Osamuさん
丁寧な解説ありがとうございます。
調整してみたいと思います。
興味深いコミュなので隅々まで読ませてもらっています。

[16] mixiユーザー 09月27日 08:36

みなさま、ごぶさたしてます。
またまた疑問が出てきたので質問させてください。

最近、ダミーロードを入手しいろいろ測定してます。
JCM800の100Wヘッドを測定した時なのですが、

無信号時にプレート損失60％で動作するようにBiasをセット、
ダミーロードを接続し、オシレータで1KHzをアンプのHiインプットにつなぎ、
出力を最大まで上げていくとプレート電流もどんどん増大していき、定格を大きく超えてしまいます。

これはやはり、定格を超えているのでまずいでしょうか？
対策としてはどのようなものがあるでしょうか？
蛇足かもしれませんが、自分でもちょっと考えてみました。

1)最大出力時に定格内に収まるように調整すべき？
2)普段使用している出力の範囲内（ボリューム位置）で定格を超えていなければOK？
3)それとも根本的に各部部品の劣化による影響

みなさま、どうかアドバイスをお願いします。

[17] mixiユーザー 09月27日 09:31

＞出力を最大まで上げていくとプレート電流もどんどん増大していき、定格を大きく超えてしまいます。

定格を超えている分は出力として消費されているので、大丈夫ですよ。
プレート損失とは｢損失｣なので、熱として消費されている分です。

[18] mixiユーザー 09月27日 13:04

Osamuさん、いつもありがとうございます。

なるほどー、そういうふうに考えるんですね。
だから無信号時の電流を見てあげれば良い訳ですね。

それともう一点、質問があります。

通常アンプを使用する時のつまみ位置(写真１)ではノッチング歪みは出ていませんが、最大出力まで上げていくとMaster=7以上でノッチングひずみが発生します。
写真２はMasterを最大まで上げたときです。
やはり全出力領域でノッチング歪みが発生しないように調整するべきなのでしょうか？
ちなみにGainは2くらいの状態です。

[19] mixiユーザー 09月28日 00:01

＞かわいまんさん
測定されている画面はマーシャルにおいてですよね？
プリ段で歪みを得る機種はインプットに正弦波を入力した場合、プリ段で既に上下非対称の歪が大きく発生しています。
そういう波形を位相反転して、プッシュプルで合成した場合は必然的にノッチングを生じてしまいます。
ギターアンプではプリ段にて積極的に偶数次歪み(上下非対称歪み)を得ていますので、起こりうる現象です。

通常ノッチング歪みを監視するのは、パワーアンプのプッシュプル作用を確認しているわけですから、歪みの多いプリ段をあえてパスしてパワーアンプの入力に正弦波を入れて観測します。
つまりフェイズインバータ段、JCM800(2204、2203)ならばマスター･ヴォリュームのところから正弦波を入れてあげればいいわけです。

上のコメントの補足です。
A級アンプであれば、信号の大小にかかわらず常にプレート損失を超えない設計になっています。信号によりプレート電流が大きくなっている時はプレート電圧が下がる、逆に電流が小さくなる時は電圧が上がりますので、プレート損失もあまり変化しません。
プッシュプルでは片側が大きくなれば、片側が小さくなるので平均電流もほぼ一定になります。
プレート電流の平均値が変わらないということは、出力の消費が無い、無信号時が最もプレート損失の大きい時となります。
しかし常にプレート損失ぎりぎりで動作しているわけですから、真空管にとっては厳しい環境です。

一方AB級では出力によってプレート損失が変化します。
それは出力が大きくなった時に片側の真空管はカットオフに向かってプレート電流が0になるはずですが、実際の動作ではトランスのコイルのインダクタ作用で電流を流し続けようという力が働くので、決してカットオフ(Ip＝0mA)にはなりません。
つまり大出力時はプレート電流の平均値が若干上昇するので、無信号時にマージンを取っておきます。

[20] mixiユーザー 09月28日 00:35

更に補足しておきます。

ギターアンプのプリ段で得られる歪みは所謂偶数次歪だけではなく、飽和の為に奇数次歪を通り越して矩形波に近くなったものの複合です。
純粋な偶数次歪はプッシュプルで打ち消しあいますので、正弦波形に戻ります。

しかしギターアンプにおいてはフェイズインバーターのACバランスをちゃんと取っているとは言い難いし、12AX7ではドライバーとしてもやわな為、パワー管に入ってしまうところで歪んでしまうということも考慮すると、多少のノッチングは付きものかもしれませんねぇ？

[21] mixiユーザー 09月28日 12:00

長文におよぶ丁寧な解説、ありがとうございます。

測定したアンプはマーシャルの800マスター付き100Wです。

なるほど、フェイズ段から信号を入れてあげるんですね。
当方も試行錯誤してる際にGainを上げるとどんどんノッチング歪みがでてくるので、なるたけGainを下げてやってました。
今夜さっそく試してみます。

＞A級アンプであれば、信号の･･･

毎度丁寧な解説、感謝してます。
A級シングルの動作はなんとなく理解してましたが、A級PPのイメージが理解できました！ありがとうございます。

＞一方AB級では出力によってプレート損失が変化します。

AB級の無信号時に取ったマージンがOKかどうかのチェック方法は、大出力時の"真空管の赤化"を監視する方法以外にもあるのでしょうか？

＞しかしギターアンプにおいてはフェイズインバーターのACバランスをちゃんと取っているとは言い難い

ここでいうACバランスとは位相反転後の上下の波のバランス（大きさ）ということでOKですか？

質問ばかりですみません。
よろしくお願いします。

[22] mixiユーザー 09月29日 00:48

本日、早速フェイズインバータ段から信号を入力してみました。
が、当方のオシレータの出力が小さいため、スピーカーＯＵＴからの出力が十分に取れませんでした。

そこで多少の歪みは覚悟で一段手前のこちら（写真１）から信号を入力してみたところ、ノッチング歪みのない波形が確認できました。（写真２）

[23] mixiユーザー 09月29日 22:57

＞大出力時の"真空管の赤化"
先にも書きましたが、プレート損失とはプレートに掛かる電圧×プレートを流れる電流から出力分を差し引いたものが｢損失｣として熱となります。

真空管の定格として決められたプレート損失は、平温で自然放熱された場合を想定して決められていると思いますが、条件によっては悪化します。
コンボタイプのギターアンプは真空管が逆さまに付けられている上に、キャビネットの中に収められて放熱も悪いでしょうから、実際は多少定格より低目を想定しなければならないでしょう。

反対に昔のアマチュア無線家は自作送信機のファイナルをコップの水で冷やしながら定格以上のパワーを突っ込んでいたという話も聞きます。
つまり運転時に赤熱するという現象は放熱状況や気温も関係してくるのです。

A級では無信号時が損失最大ですが、B級は理論上最大出力の60％付近が最大損失になると言われています。
動作時のプレート電流の平均値もA級においては無信号時の値と変化ありませんが、AB、B級では無信号時より大きくなります。つまりそのアンプの真空管の実際の動作時における最大プレート電流が、平均値に関係してくることになりますので、厳密に言えば動作電圧や負荷の取り方、真空管の種類によっても変化するのです。
そんなこんなを考慮してAB級アンプでは球の最大損失の60～70％にしておけば、安全ではないかというあくまでも目安です。

実際の演奏ではほとんどの場合、一定の正弦波電圧を入力をするよりは平均プレート電流は下がると思いますけどね。

ですからファイナル管を強制空冷や、水冷にして球を冷やしてあげれば、もっと流してやってもOKという場合があるのです。
ただし赤熱した状況で使うと管内にガスが発生して、あっと言う間に寿命を迎えてしまいますので、動作時に赤熱状況が起こったら直ちにアイドル電流を絞るようにすることは言うまでもありません。

[24] mixiユーザー 09月29日 23:14

＞ACバランスとは位相反転後の上下の波のバランス

仰るとおりです。
フェンダーやマーシャルのギターアンプで採用されている回路はカソード結合型、またはムラード型というもので、元々バランスの良い方式です。
二つのユニットの負荷抵抗（マーシャルでは100KΩ、82KΩ)のバランスを取ることで、更に正確な出力を合わることが出来ます。設計時は12AX7等二つのユニットのμが同じことが条件で、この定数が設定されています。

私の意見ですが、ギターアンプは無歪を追求しているわけではないので、ここまではこだわる必要は無いかと思います。
案外、ACバランスが狂っていた方が好みの音だったりして。
それよりプッシュプルのDCバランスを合わせる方が、出力トランスの直流磁化を防ぐことから大切ですね。

[25] mixiユーザー 09月30日 23:44

回答ありがとうございます。
また交換日記みたいになってきましたね（笑）

＞先にも書きましたが、プレート損失とはプレートに掛かる電圧×プレートを流れる電流から出力分を差し引いたものが｢損失｣として熱となります。

何度もすみませんでした。
でもこちらよく理解できました。
ありがとうございます。

＞反対に昔のアマチュア無線家は自作送信機のファイナルをコップの水で冷やしながら･･･

すごい話ですね！
コップの水ていうのが、なんか昭和っぽくて大好きです。

"赤熱"と"赤化"間違えてました、お恥ずかしい。。。
赤熱は真空管にとって相当ダメージがあるようですね。
よく注意します。

＞案外、ACバランスが狂っていた方が好みの音だったりして。

なるほど、測定器はあくまで参考までにして、最終的にはやっぱり耳で実際に聞いて調整した方がいいみたいですね。

色々なお話たいへん参考になります。
ありがとうございます。

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