4B20・G2ドライブシングル実験

20121126〜


多分新型4B20 40B20の旧型かな〜

目次

4B20調査・考察
4B20実験・・・個体検査 20121201〜
4B20実験・・・G1ドライブ 20121220〜
4B20実験・・・ハム退治 20130101〜
4B20実験・・・G2ドライブ 20130129〜
4B20実験・・・総括 20130203・実験完了
エライモンを見つけて・・・ 20141226


はじめに

30MP27・OTLを手掛けている最中だっちゅうのにも関わらず、道草を食ってしまいました。そして、本件を絡めたいと考える4B13ですら、実験以降20ン年放置しているんだが・・・。

なお、得体の知れぬタマは死蔵する前にテストだけはやッとかな、と存知ます。(死蔵を前提かい〜)


4B20調査・考察

JRC 4B13・4B20・2T81 之奴(中央)がその元凶、JRC・4B20です。こんなタマでも相当管のデーターシートが見つかり、えらい迷惑・・・いや幸運です。中身が確認できなかったらとても手を出す勇気は出まヘン。

集まっちゃッたJRC送信管・・・。結果の先走りですが、いずれもコンディションは良好なので、ブランド・イメージは良い。タマタマかもしれませんけど。

4B20とQE08-200 原型管、「Philips・QE08/200」は電極構造がえらく異なり、カソード3本横置き?。
4B20の方がフツーの構造っぽく、カソードは真ん中一本縦置きだ。

1990年代のアキバ某店頭にて、右のPilips球を拝見した記憶あり。
管名は覚えておりませんでしたが、確かにコレだッ。

QE08...1頁 QE08...6頁 100W級だとか、6.3V3.9Aの傍熱ビーム管だ、くらいでは食指が動かなかったかもしれません。ラ技2003年7月号に小倉浩一氏によるコレの試作記事がございますが、タマの詳細な内容や、完成品の電気的実測特性などが示されず、ピンと来なかったのです。が・・・

注:←コレのB級pp動作例を検証すると・・・ど〜も胡散臭い。200Wだ300Wだの、・・・出るか?。

QE08...k頁 この特性曲線が決め手でした。

低いEc2で相当の大電流が得られる・・・水平偏向出力管を想起させる特性です。数値を詳細に読みますと、25E5クラスのパービアンスがあると想像します。もしかしてOTL好適管か?とまで妄想しましたが、値段のこともさることながら、数量を販売店に問うと冒頭の「あと3本」・・・。

4本あればOTL実験までやりたいのですが、残念ながらシングルアンプ用ですね。
そこでG2ドライブを思いつきました。試作例は少ないが、藤井秀夫氏が何例か示されています。うってつけのタマと言えましょう。購入を決意。

藤井氏が記事中で解説されているように、G2ドライブシングルではibmaxの設定が基本と言えます。現実的には、まずはOPT側の許容電流で上限が制限されます。いくら4B20がibmax>0.7A?は平気でもそれは無理というもの。4B13用のタンゴNo-11891(FW150-3.5S改)でもibmax<280mAが上限です。

4B13シングルとの整合性を考えると、Eb=750V、RL=7kΩでは、Ibo=100mAが現実的です。大雑把にibmax≒200mA、ebmin≒50Vが得られ、我田引水的計算で最大出力は35Wかと。解り辛いのは、必要なG2電圧・電流値ですが、これはもう実験で探るのが手っ取り早い、と考えました。

**** **** **** **** 考え中 **** **** **** ****

もう少し事前の考察が出来るようです。3結時の「おおよそ」の特性曲線(Ec1=0V)は推定できますので、それのIb=200mA時のEb≒ec2maxと見てよろしいかと考えます。

4B20(T)推定Eb・Ib 大体80〜90V程かと読めますので、大雑把な目安ではその「半分・・・40〜50V」くらいがIbo=100mAを得るEc2と考えましょう。想像の話ばかりですが・・・。

注:←コレの計算にはIg2を含んでおりません。次項の実測ではIc2/Ib≒5%と随分少ない事が判りました。

ついでですが、この推定曲線時から3結シングルアンプへの適性を考えて見ましょう。AF最大定格ではEc2max=300Vなので、これが結構窮屈です。Ibo=100mAではRL=2.5kΩで9W台、この程度が上限かも。Iboを増やす(PpやIkmaxの余裕はタップリ)といっても200mAに耐えるOPTはどこに?・・・6C33C用シングルOPTか?。

20131123補足:既に実験終了後の考察追加。上記3結300V/200mAで1kΩ負荷線を引いたら、ibmax≒400mA、ebmin≒125Vを得ます。負荷線上リニアな動作を妄想すれば・・・17W台が期待出来ます。ソレに適合するOPTがあれば結構イケる動作例かもしれません。無論4B13他との整合性は無く、別設計にはなりますな。

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4B20実験・・・個体検査

20121201〜

4B20実験渦中1 実験中の様子です。左奥はOPT、タンゴじゃなくてJames・JS-6015Hです。右奥はタンゴPT・11892、ヒーター点火にだけ使いました。+B電源、−C電源は・・・写ってないなあ。

ソケット(Giant5Pと称すらしい)は中古だが店でタマと共に購入。Pキャップは14mmφ一般品が適合。

4B20(T)実験2.GIF 実験回路。

静特性見るのに、OPTやら出力監視は不要ですが、大きな「生ハム」を知る・・・。AC10Vから点火するなど無駄は多いが、後にコレで救われる事に。

4B20(T)実測Eb・Ib 1本は推定曲線に近似。他は・・・若干へタレ気味か。まあ、中古球(NHK文字あり)なので贅沢言えません。なお、Eb=Ec2=100V時でのIb/Ig2は、それぞれ

4738球 : 240/12.2(mA)
4762球 : 275/16.5(mA)・・・推定に近似
4930球 : 220/11(mA)

負荷線上のibmax≒200mAを得て、Ibo=100mAと設定するならEc2≒50〜60Vの見込みです。カーブが寝ている個体は、高めEc2が要る理屈ですな。G2ドライブは低歪みだろう期待ですが、それなりの2次歪みを考えると、ibmaxはチョイ増えを妄想。

Ic2/Ib比は0.05〜0.06と小さく、この点もTVの水平出力管類似の性格を感じます。実機では最大750VのEbまで試しますが、上記Eb=Ec2でのIc2値より更に少なくなる見込みで、これは意外に“ラク”かも。

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4B20実験・・・G1ドライブ

20121220〜

G2ドライブのネタで妄想しときながら、最初はフツーの3結シングルから。G2はPに繋ぎますから、G1にしか信号入れられませぬ。(Kに入れようなどとは考えません)

4B20(T)実験3.GIF バイアスは2A3シングル程度ですがRg<15kΩ指定なので、往年の「50」並みの扱いが必要です。別途、管球式ブースターアンプでドライブしましたが「10kΩ」負荷は重く、4B20(T)のIg1が流れる領域ではドライブ波形も歪みます。約5W時のドライブ電圧30Vrmsでは0.033%でしたが、クリップ時の7W超では43Vrms/0.6%です。

4B20(T)実験3特性.GIF G1入力1Vrms→8Ω負荷出力≒0.2Vrms。μg2-g1は5.7と発表されていますので、さもありナン?。6W手前からIg1が流れ始めIbmax≒115mAをピークに減少、7.2Wでは70mAに。この時のIg1≒0.75mAと読めた。遊び電流過多のおかげでカットオフし辛い動作だった。ま、ここらはフツーの3極管と同じ。

なを、ハムが多いので、暫くは200Hz・HPF入れての測定が続きます。ハム退治の苦労話は後ほど。

必ずしも「最適」な動作例とはいえませんね。Ibo≒100mAで相当遊び電流は多い。かといって、Iboを絞れば(試してないが)歪みは増えるでしょうなあ。いや、本音を書けば「フツーの3結」は本意じゃあないのです。この後、標準多結シングルも試しますが、あくまでも本命はG2ドライブです。アタマはそっちに向いてますので、ココラ辺はお座成りです。

標準多極管接続実験に進みます。3結実験は下記泥縄電源でバイアス供給しておりました。開示や日付の矛盾はスルーしていただけると助かります・・・。

SG&バイアス電源 AC120V×2組の大元は、30A530MP23用の東栄Z05×2電源です。

3結実験ではSG電源は未使用です。標準多極管接続実験ではここを+100V内外から、30VツェナのキザミでADJする目論み。一旦は左の回路で実験をはぢめましたが、各電源の通電開始手順(接続や開放の作業もやってた)のチョンボなどで、SGへの印加を先行しそう。

SG&バイアス電源・改 出来りゃ“H”→“−C”→“+Ebb”→“+Ec2”の印加手順が安全。実験者の“解釈・好み”や機材・部材の都合もあり、+B≒+SGのタイミングなら許せるだろうと改装。

4B20(多)実験5.GIF 実際はEb=300Vから始めて、徐々に高電圧動作へと進んでおります。Ec2は117Vから始めましたが、按配を探るうちに図表記の82Vにまで下げました。Ec1も初期の-11V内外から、さらに浅くなりました。ブースターアンプを必要としない高感度動作で、約28W(15Vrms/8Ω)出力時に入力電圧は6.5Vrmsに過ぎません。

特筆?すべきは、Ic2oの少なさです。Eb=300V、Ec2=117V時でも0.8mAでしたが、Ebを増すごとに(当たり前だが)Ic2は減少し、600V以上では計器(YEW・2051ポータブル電流計0.3mAレンジ)の指示が「0以下?」で読めなくなりました。実はあっさり通過するつもりの標準多結データ取りでしたが、実質13件得ております。その都度目を疑いながら・・・数W以上の出力からIc2の増加を見て・・・正しいのだ、と自問自答しました。

注:途中からIc2監視電流計に47kΩのバイパス抵抗を並列しました。レンジ変更に伴う「端子抜き差し」に対応するためです。Ic2が希少なので47kΩがG2に加わってもEc2の低下が少なく、Ib変化さえも希少です。そこで電流計の挿入極性を反転し、Ic2の逆流状態を確認した次第です。残念ながら逆流電流値の記録無し、−0.1mA未満だった記憶だが。

実は、諸先輩方が仰る「ダイナトロン現象」を疑いました。多くは無線関連のHPからですが、教科書的記述の情報もしくは、実害としての発振と対策法の記述しか見つかっておりません。ましてやオーディオ分野で「遭遇した」話は・・・聞きませんねえ。

本件の動作条件である、高いEbと低いEc2、更には無信号〜小出力領域で起きている現象なのです。ダイナトロン現象の条件であるEb<Ec2からはかけ離れていると考えます。気味は悪いが実害に当たらないので、本件の真相究明は断念、放置します。

4B20(多)実験5特性.GIF 上記動作条件での結果です。パワーは出るが、歪み率はまあまあかも。28W出力時の入力部歪み率は0.027%なので、いわゆる「打ち消し無し、混じり気ナシ」の4B20の歪みです。

積極的打消しの可能性は大きいと感じますが、今はやりません。以降に行うG2ドライブとの比較のためです。

3行空けのために・・・こげなことを

さて、ココまではOPTにJames・JS-6015Hを使用してまいりました。結構な大型OPTですが、確か・・・1次安全電流は140mA(定格規格データーが見つからない・・・)と見聞きます。実質上限は100mAと判断しました。ここからは定格140mAを許容(安全電流250mA)のTANGO・No-11891を使用します。なお、標準多結のIbo=140mAを試しましたが、Eb=600V、RL=3.5k/5kΩでも同等の出力・特性が得られただけで、目だった変化はありませんでした。いささか残念。

No-11891とJS-6015H 左は平田電機タンゴ・No-11891、FW-150-3.5Sの定格電流140mA品。4B13用だが、2次に5.4Ωタップ追加で、1次:5kΩ対応化も。

右は、ここまでの使用に耐えたJames・JS-6015H。どちらも馬鹿でかく、重い。

多くの動作形態・条件で塩梅を探ったのは、まあ得体の知れぬタマですからねえ。最初にやった「推定特性曲線」は有用だが、やはり「大掴み」レベルに留まります。もし、目の前のタマが大きく外れてたら落胆しますね。

標準多結で気にしているのは、Eb-Ib特性曲線の「肩」と負荷線のかかわりです。セオリーでは肩に負荷線を通す・・・最大効率を得る「常識」といえますが、現実には「指針」に過ぎないと感じています。公表された特性曲線上でソレを意図した設計をしても、「目の前のタマ」で意図どおり肩に負荷線が届いているか・・・最近とんと見なくなった「負荷抵抗対出力特性」で確認するのがBEST。

正直申し上げると、これが相当めんどくさい・・・多数の擬似負荷を要す事と、最大出力の判定が微妙で、・・・・・・・・語尾不明瞭・・・

注:James・JS-6015Hのカタログが見つかりました。20140222記

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4B20実験・・・ハム退治

20130101〜

告白しますと「生ハム」の電圧は、2次8Ω負荷に1mVrms超。傍熱管だからと甘く見ておりました。結果の先回りですが、Hハムでした。小細工(打ち消しやら)も試しましたが完治せず、正攻法(力づく・・・とも言う)のDC点火で押さえ込みました。それにしても・・・非AUDIO管とはいえコレには凹みました。

4B20・DC点火回路.GIF 闇雲にNo.ハムを目指した結果がコレ、これ以上の物量投入は諦めました。

電源トランス・11892の、12V5A巻線x2が「活き」ました。今時ならスイッチング電源ちゅう手もあるのでしょうが、アタマの古い人間なのでね。

抵抗サンドウィッチ 実験中ですが、最終形態の「妄想」もしました。あれだけの発熱体をシャーシーに内臓する気は起きません。115mmx70mmx20mmほどのJUNK放熱器で、10Wセメント抵抗を3〜4本サンドイッチします。これでも放熱器は「かろうじて触っていられる」ほどの温度。シャーシ上面に「臆面も無く」配置せざるを得ない気がします。

なお、コレだけで生ハムは、1mV台→0.1mV台に改善。こんなのが2組要る事になろうとは・・・いささか凹む。

4B20実験B電源 先行したハム対策はこちら。

コレだけでは解決しなかったが、力づくのDC点火によるHハム低減後にはコレの効果も確認できました。タマ3本の個体差も絡むが、最良のでは0.1mVを下回る(出力段Onlyで)程度の改善があったのです。

4B20実験渦中2 DMM右隣がB電源リプルフィルター。ワザとではないが、ボケた写真で良かった。裏返しPTがNO-11892。その奥が、熱くて堪らぬDC点火発熱部・・・。見づらいけど、ブリッジDx2にもプチ放熱器付き。本番ではどうやって並べるか、頭が痛い。

写真手前は、これから述べる「G2ドライブユニット」です。ベンチを片付ければ、乗ったのにねえ。

3行空けのために・・・こげなことを

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4B20実験・・・G2ドライブ

20130129〜

いよいよ本件の目玉、G2ドライブ実験です。

何時かまだ未定の“最終機”ではタマでドライブしたいのですが、4B20の「実験」という意味合いから、MOS-FETドライブから試します。いや、告白すれば当初からそのつもりでして、多極管接続のG1ドライブ実験で拵えたG2/バイアス電源回路を流用します。

4B20・G2ドライブ回路.GIF 4B20・G2ドライブ回路特性.GIF 流用というより作り替えですね。±電源は安定化しておりませんが、MOS-FETのバイアスのみ固定すればエエやろと手抜きしました。実際に何も不都合は感じられませんでしたし。

タマ相手なら充分な性能と存じます。藤井秀夫氏、他の応用例は知るものの初めての回路ですし、MOS-FETで良く聞く「接合容量」での悪さは気になってましたが、入力部のVolを絞っても、F特の劣化は希少と確認できました。

4B20実験渦中3 ワザとではないが、ボケた写真で良かった。トンでもない曲芸配線してます。

悪質な手抜きですけど、G2ドライブ実験の出力段回路図は省略しました。G1は1kΩを介して接地した記憶。発振回避の意図はあるが、何も起きないし有無の検証せず。

信号は管球式ブースターアンプG2ドライブ回路→4B20へと繋がります。なお、OPTはタンゴ、
アナライザはHPF・LPF無しのFLAT測定に変わります。

3行空けのために・・・こげなことを

4B20(G2)4930球入出力@ 4B20(G2)4930球特性@ 多結動作に引き続き、4930球のG2ドライブ。Eb≒600V、Ec2≒46.3V、Ibo≒140mA、Ic2o≒0.08mA?、RL=5kΩの動作条件。

Nois≒0.16mV・No-Filter。

入出力カーブが変ですね。もしかすると読み取りミスかもしれません。同時に見てるはずの歪み率特性も、怪しい気がしますが・・・。
妄想どおり?低歪み。ハム退治も出来て低出力時も良好。1W時0.25%なので、同一条件の多結G1ドライブの、約1/7(-17db)の低下です。

4B20(G2)4930球入出力A 4B20(G2)4930球特性A 同じく4930球のG2ドライブ。動作条件を変えてEb≒750V、Ec2≒27.1V、Ibo≒100mA、Ic2o≒0.01mA?、RL=7kΩ。

Nois≒0.18mV・No-Filter。

代替管として参加すべき4B13シングルの、基本動作条件に倣ったのです。1W時0.66%と歪み率数値は悪化。先と同じPpo≒84W動作相当のIbo≒110mA(Ec2≒32V)では、1W時0.54%に低下。

4B20(G2)4738球入出力 4B20(G2)4738球特性 タマを変えました。4738球のG2ドライブ。同じくEb≒750V、Ec2≒29V、Ibo≒100mA、Ic2o≒0.01mA?、RL=7kΩ。

Nois≒0.17mV・No-Filter。

Ec2バイアス値が異なる程度で、似たような特性で、ああ・・・良かった。

4B20(G2)4762球入出力 4B20(G2)4762球特性 残りの、4762球G2ドライブ。同じくEb≒750V、Ec2≒28.3V、Ibo≒100mA、Ic2o≒0.3mA?、RL=7kΩ。

Nois≒0.16mV・No-Filter。之奴だけIc2が多い・・・とは言っても、9mW!未満の損失に過ぎない。

これも似たような特性で、ああ・・・・・・良かった。3本の個体差は、大した事無いと安心できました。いや、これが本当の実力かどうか、の確信ではありませんが。

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4B20実験・・・総括

20130203・実験完了

以上、歪み率数値(1kHzのみ)に偏った実験と自覚しております。まあ、タンゴトランスなら「異常」な特性にはならぬ、と信じきってますし、この手のアンプで広帯域を目指すのは、半ば諦めております。出力インピーダンス・DFも見ておりません。最終本番機は10db未満の負帰還で、Zo≒8Ω/DF≒1程に出来れば上等とまで考えております。カソード帰還も「偏見」と承知の上、嫌いなのでやりません。

残るは、ドライブ管の選択でしょうか。いっその事、6BM8一本で済ますのも組み合わせの「妙」かなとも思いますが、実験性能が得られないかもしれません。手持ちの遊休球に6B-B14がありますので、いかがでしょうか。まあ、後のお楽しみですが。

おっと、あの「発熱部品」の始末が残りました。抵抗サンドイッチが2切れだけならナントカなりそうですが、DC点火のDiスタックx2や、是非搭載したいB電源の定電圧回路制御素子など課題(シャーシ上に載せたい発熱パーツ)は山盛りです。アタマが熱い・・・いや、痛い。

新たな妄想が・・・ 2014****〜

キリが無い妄想です。モノは入手してないし、国内で売ってる店も知らぬ。ebayでUS$190.00・・・などを見ても手を出す気にはなれませんが。

データーシート新 データーシート旧 2.56inchφ・・・65mmφというから、4B20並みのタマ。Ppmax=125Wとも読めるが、“Cooling”環境に関する記述もあり・・・これは読めん。

RCAのデータシートが2種見つけられたのですが、左の新しい?方には、右の「GRID No.2 CONNECTED TO GRID No.1」特性曲線が載ってません。

故・藤井秀夫氏の記事には、聞きなれぬ(ヨソ様の作例を存じ上げない)送信管アンプも多数。その中には「G2+G1」結合(...こんな用語は無い?)も含まれてて、楽しそう。武末先生のラ技全書には解説はあるものの、実作例なぞなかなかお目にかかれませぬ。おっとMJ常連寄稿家の征矢氏が追求されてる「4DC・・・」の幾つかに、その発展型と思しき手法はありました。

引用を載せてませんが、7094のEc2=300V時のゼロバイアスIb>0.6Aなので、4B20のgm/g2(...こんな用語も無いだろ?)には及ばない。しかし上↑の「G2+G1」結合ですと、+10V台のバイアスで本実験に近い動作起点が得られる見込みです。まあ机上・・・いや脳内妄想に過ぎませんが。

総括ではなく妄想ばッか・・・。それならついでにと、死蔵ハンパ球(コンディション未確認)の40KD6が2本あるから、之奴のG2ドライブ・シングルアンプなんぞど〜かな。100W級の送信管より、よほど敷居が低いと存じますが。

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エライモン見てしまい・・・

20141226〜

ネット・サーフィン(死語?)中に見つけてしまった、4B20の「フィン構造」品。S36云々は昭和36年かと妄想してしまいますが、旧型かと。

はぢめの3本は、「NHK」文字下に「55...」「54...」と書いてあるのを昭和年号だと決め付けてますが、だからナンなのさ・・・。

4B20の旧型かも 入手した球の元箱には、妙なメモ書き「輪島ラジオ38、3、17取替」等がされていて気になります。箱の4桁連番?は実物とは異なりますが、例えば・・・NHKラジオ輪島中継局で取り替えられ回収した**品が、市場に出回ったのか?・・・とかね。入手した3本の元箱全てに、類似メモが記されてます。しかし、タマは綺麗・・・。

衝動的に買ったが、このタマの構造が後年変わった理由なども妄想してしまいます。

菊水PMC...シリーズがあるので、テストは楽になりました。しかし、先行3本の能力は得られない様子。購入店との協議・テスト依頼と、その結末は・・・伏せときます。

実は・・・ネイティブのビーム管接続PP実験もしてみたかッた。中古X-5Pあるから、2.5kΩppの減電圧動作(Ebb≒500V・Ec2≒200V内外)で100W超のAB級とか・・・。もちろんG1ドライブで、+に振らずとも出てくれそう。Rg<15kΩは重いが、バイアスは−20V内外だろうと楽観。

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