【電子管】Using the Pentode as the Audio Amp. (3)

【AFアンプで五極管を・第3回】

introduction
I have many pentodes for RF. This blog is a continuation of the previous one. This time I will build an audio amplifier with pentodes for RF with 7-pin mt tubes. Hopefully I can expand the use of those pentodes. I tested three types of pentodes: 6CB6, 6AK5, and 19M-R10. The 19M-R10 is an original Japanese tube made for NTT's telephone relay network. All of the tubes can be used in audio amplifiers. (2024.06.22 de JA9TTT/1 Takahiro Kato)　

【再び五極管をテストする】
　前回Blog（←リンク）の続きです。　前回は9ピンmt管（Novel管とも言う）のRF用五極管を試してみました。

　既にテストした6BX6、6EJ7、そして6688/E180Fのいずれも、わかって使えばそれなりに「使えそう」と言う結果でした。　電圧増幅用の五極管はまだまだたくさんの種類があります。今回は手持ちの中から7ピンmt管を選んでみました。　これらもうまく使えるなら活用につながります。さっそくうまい使い方を発掘してみましょう。一般的に9ピンmt管よりも7ピンmt管タイプの五極管の方がポピュラーかもしれません。

　前回と同じように、ごく基本的なアンプをブレッド・ボード（BB）上に製作しました。　五極管の単管アンプではなく、同じようにバッファ・アンプを設けてあります。前回同様バッファ・アンプは五極管を三極管接続（三結）にしたカソード・フォロワです。

　検討対象の球が6.3V管の場合にはバッファ・アンプに6AU6を使います。これは前回と同じです。　対象の球が19M-R10の場合はバッファも同じ19M-R10にしました。これはヒータ回路の都合です。　なお、三結のカソード・フォロワとして使うのでしたら6AU6と19M-R10ではたいした違いはありません。

　写真・右側が検討対象の五極管です。この写真では19M-R10が刺さっています。　左側はバッファ・アンプの19M-R10で三極管接続のカソード・フォロワです。　回路図は前回のBlog（←リンク）に掲載しているのでそちらを参照してください。

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　なんだかんだの前にさっさと実験を継続しましょう。今回も無線関係（ラジオ）のハナシはほとんど登場しないので「ラジオ作り」をご期待されていると面白くないです。早々のおかえりが宜しいかもです。　もちろんコメントでラジオのお話をされても一向に構いません。いつものようにコメント歓迎です！！

【五極管：6CB6の場合】
　さっそく始めましょう。簡単に6CB6の話です。
6CB6は米国系のTV球です。欧州名はありません。　初期のTV（モノクロ）はトランス付きだった関係でヒータ電圧が6.3Vの6CB6が使ってありました。その後、TVのトランスレス化が進むようになって600mAヒータの3CB6が主流になりました。　6CB6は稀にオーディオ・アンプに使われることもありましたが、流石に3CB6はTV専用でオーディオに使う例は見ませんね。

　6CB6や3CB6はTV受像機のI-Fアンプ用（映像中間周波増幅用）として多用されました。松下電器のTVを除き多くのメーカ製TVで使われたので、解体すると大量に得られた真空管です。

以下は検討して得られた6CB6の使い方です：
Ebb=150Vにおいて、Rb=240kΩ、Rc2=750kΩ、Rk=2.2kΩです。
この状態で、カソード・フォロワ：6AU6のEkt=55V前後になるでしょう。大きく外れる可能性は低いですが、その場合はスクリーン抵抗：Rc2を加減します。Rc2を大きく変えた場合、カソード電圧：Ekp≧0.8Vを確認しておきます。ゲインは約220倍（≒47dB）得られました。（Vo=10Vrms、1kHzにて測定）　6BCB6は6AU6よりもトランスコンダクタンス：gmが高いのでやや大きなゲインが得られます。

　上に書きましたが、6CB6はオーデイオ・アンプに使われることがあって、RCA社のデータ・ブックにはR-C結合アンプの定数表が掲載されています。　参考までに紹介しておくと以下のようになっていました。（RC-22,pp498参照）
Ebb=180Vにおいて、Rb=220kΩ、Rc2=620kΩ、Rk=1800Ωです。ゲインは208倍（46.4dB）となっています。　データ・ブックには他の動作条件のデータも掲載されていますので必要に応じて真空管データブック：RC-22を直接参照されてください。　RCAのRC-22（1963年版）はInternet archive org.にて誰でも無償で参照できます。

　私が実験的に得たデータと幾らか違いはありますが概ね類似しています。　RCAのデータで多少ゲインが低いのはRbが220kΩなのと、次段が直結のカソード・フォロワではなくて負荷抵抗Rcf：470kΩになっているからです。また、カソード抵抗：Rkが1.8kΩなのはプレート電圧の選び方の違いによると思います。しかしどちらでも大差はないはずです。

　6CB6は高周波の汎用品でした。gmが高いことから水晶発振にはもってこいで、私も何度もお世話になった球です。　（高周波の）ミキサー回路の適性もあって受信機・送信機に幅広く使われました。
　シールド付きソケットを使う必要があることに注意します。6AU6や6BX6と違って管内シールドはありません。プレートは剥き出しなので外から良く見えます。管内シールドを省いているのは出力容量の低減が目的のようです。しかし実用上シールド付きソケットが必須なのですからかえって不便に感じられます。

　オーディオ・アンプに使うときも扱う信号が微小な場合はシールド付きソケットを使うべきです。メイン・アンプのように大きめの信号しか扱わなければ普通の7ピンソケットでも大丈夫でしょう。　もちろん高周波回路に使うのならどんな場合もシールド付きソケットが無難です。同じ7ピンでピン配置も類似なので6AU6,6BA6,etcと差替えて試すことも可能です。　ソケットのところでピン2と7を結んでおくと良いです。

【五極管：6AK5の場合】
　6AK5はミニチュア管の五極管として戦前からあった球です。同等の数字管には5654があります。欧州名はEF95です。
　もともと電話中継網(AT&T)の広帯域増幅用でウエスタン・エレクトリック社のWE-408Aあるいは類似管が原型のようです。（但し408Aのヒータは20V 0.1A）
　しかしVHF帯の通信機やレーダー受信機などへの適性があったことから戦争遂行を目的に製造技術が移転されて非常に多くの米国メーカで生産されました。6AK5として登録された際にヒータ電圧も一般的な6.3Vに変更されています。

　6AK5については戦後VHFマンとしてご活躍されたJA1FC藤室OM（故人）に伺ったことがあります。日本で戦前・戦後に愛用されたVHF管は954（エーコン管）が有名でしたが、お話しによれば月とスッポンだったそうです。言うまでも無いでしょうが6AK5が優ってます。（笑）

以下は検討して得られた6AK5の使い方です：
Ebb=150Vにおいて、Rb=240kΩ、Rc2=820kΩ、Rk=2.7kΩです。
この状態で、カソード・フォロワ：6AU6のEkt=60V前後になるでしょう。大きく外れる可能性は低いですが、その場合はスクリーン抵抗：Rc2を加減します。Rc2を大きく変えた場合、念のためカソード電圧：Ekp≧0.8Vを確認しておきます。ゲインは約210倍（≒46dB）得られました。（Vo=10Vrms、1kHzにて測定）　6AK5は6AU6とトランスコンダクタンス：gmが同じくらいなので同じようなゲインが得られます。

　めったに見かけないと思いますが6AK5（ただし同等管：5840）のR-C結合アンプ定数表を見つけました。参考までに紹介しておくと以下のようになっていました。
Ebb=150Vにおいて、Rb=240kΩ、Rc2=700kΩ、Rk=1800Ωです。ゲインは140倍（43dB）となっています。だいぶゲインが低いのは次段がカソード・フォロワではなくて負荷抵抗Rcf：510kΩになっているためです。交流負荷抵抗を求めて補正計算すると概ね差のないゲインであることがわかります。

　それから、こうしたR-C結合増幅器では問題になりませんが6AK5はプレートやスクリーンの耐電圧がだいぶが低いです。耐圧は180Vしかありません。間違っても大きなパワーを出そうと思って高い電圧を掛けてはいけません。電極間で放電することがあってダメにしてしまいます。w

　6AK5は純粋にRF用（高周波用）の球だと思っていましたが、近年ではオーディオ・アンプに使う人も現れて驚いています。　もちろん単なる五極管ですから低周波増幅に使って何も悪いことはないわけです。オーディオ・アンプ系への適性はあります。

　過去にオーディオ系に使わなかったのは6AU6のように安価で優秀な五極管があったからです。　6AK5は純粋に通信用の球なので見かけによらず高価です。　前に登場した松下電器の価格表（1960年代）によれば6AU6が570円なのに対して6AK5は1,500円なのです。　我々HAMにとって6AK5はジャンクで100円もしない安球でしたが正規にはそうではありません。それで民生機器には使われなかったのでしょう。市販ラジオやTVで見かけない理由でしょうね。（参考：たいへん初期のTV受像機でRFアンプに使われていたそうです）

　HAMの世界では50MHz用クリコン（クリスタル・コンバータ）の定番の球でした。RFアンプに使えば十分なゲインが得られNF値も良好でした。ミキサー回路への適性もあるのでクリコン製作のために買い求めたものです。　私が子供のころ米軍ジャンクとおぼしき6AK5は未だに出回っており総じて安価だったのです。しかし地元のラジオ屋さんでは手に入らなくて秋葉原のジャンク屋を巡った記憶が蘇ります。（笑）
　こんにちでも6AK5で作ったクリコンはまずまず実用になるでしょう。あまり混変調特性は芳しくないかも知れませんが・・。　ノスタルジーの追求にはもってこいですがやめておきます。　オーディオ・アンプでの適性もあるのでそちらで活躍してもらおうと思っています。小ぶりでかわいいので好きですねえ。w

【五極管：19M-R10の場合】
　19M-R10は特殊な球です。もっぱら旧・電電公社の電話中継網で使われました。　もちろん高価ですし、間違っても民生機器には使いません。ですから本来なら手に入り難いはずなのですが・・・。

　特殊な球でありながらよほど多量に使われていたのでしょう。保守で交換したらしい球の一部が廃棄を免れて出回っていたのです。
　保守作業では良否に関わらず使用開始から一定時間で交換していたはずです。ですからエージング済みの優良品（笑）がたくさん混じって出回ったのです。ミニチュア管ではありますが、ちょうどWE-310Aのような通信用のスペシャルな五極管です。ちなみに目標MTBFは10万時間だそうです。（注：用途・目的は同じでもWE-310Aと同じ特性という意味ではありません）

　19M-R10は民生用の6CB6と類似特性と言われています。　しかし見た目はまるで違っていて、がっちりした管内シールドがあって電極の保持構造も見るからに強固です。　従ってマイクロフォニックが少なくて小信号増幅にはマッチしているように思えます。写真はNEC日本電気製ですがTEN神戸工業製も見かけます。　旧・電電公社の通信研究所で開発し各社が生産した特注品でしょう。　欧州名がないのは当然として米国名もありません。付与された型番はJIS形式です。（型番の途中にハイフォンが入っている）

　なお、こうした19V管のヒータはDCで点灯していました。電話局には大容量の蓄電池があってフローティング充電しながら使っていました。　ちなみにヒータ用の電源は22V/10,000AHと言ったような超大容量の蓄電池です。調整器で19Vに落として与えていました。プレート回路の方も130V/800AHと言った蓄電池だったそうです。（すごい）

　このような事情からヒータ・ハムの対策はあまり行なわれていない可能性があります。AC19Vでの点灯は不向きではないでしょうか。19Vと電圧は高い反面、電流は0.1Aと少ないことからDC点灯で使いましょう。
　データシートによると19V管は頻繁なヒータのON/OFFは好ましくないそうです。ヒータ線が細いので突入電流で切れやすいのでしょうか。　局では一度電源を投入したら入れっぱなしですから支障なかったんでしょうね。（起動時の突入電流対策を行なったそうです）

前置きが長くなりました。以下、検討して得られた19M-R10の使い方です：
Ebb=150Vにおいて、Rb=240kΩ、Rc2=1MΩ、Rk=2.7kΩです。
この状態で、カソード・フォロワ：19M-R10のEkt=60V前後になるでしょう。大きく外れる可能性は低いですが、その場合はスクリーン抵抗：Rc2を加減します。Rc2を大きく変えた場合、念のためカソード電圧：Ekp≧0.8Vを確認しておきます。
　ゲインは約220倍（≒47dB）得られました。（Vo=10Vrms、1kHzにて測定）　19M-R10は6CB6とトランスコンダクタンス：gmがほぼ同じなので同じようなゲインが得られています。6CB6と同等の電気的特性というのは本当のようです。

特殊な環境・使用条件で使われていた球ですがオーディオ・アンプ用として有望そうです。
良好なシールド構造、強固な耐震構造などが持ち味の球なのでオーディオのプリ・アンプに適しているかも知れません。　ゆっくり起動して突入電流が緩和できるような19V電源を作れば安全に電源のON/OFFができる筈です。　ゲインも過剰ではないので扱いやすそうです。　組合わせてプリ・アンプを作るには19V管の19R-LL1、19R-P11が揃っていて不自由はありません。　もっとも、これらの球でオーディオが良い音で鳴るのかどうかはわかりませんけど。（爆）

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【アルテック型パワー・アンプ】
　回路図がないのも寂しいのでアルテック型パワー・アンプの回路を貼っておきます。

　アンプ初段が五極管になっており、P-K分割型ドライバ（三極管）との間は直結になっています。　Hi-Fiアンプには有名な回路がたくさんあって優劣を競う状況にありますが、アルテック型は構成がシンプルなので人気の回路です。メーカのパワー・アンプにもよく見られた形式です。

　事実、比較的感度の高い近代的な出力管ならこうしたシンプルな構成でもドライブ不足にはなりません。　初段が五極管なら十分なオープンループ・ゲインが得られますからNFBを掛けるには十分でしょう。　構成がシンプルなのは負帰還を掛けるとき有利に働きます。　C-R一つずつで位相補償できるのも増幅段数が少ないシンプルさゆえです。

　ここで五極管のテストに使ったのもそのまま活用できる可能性を考えたからです。　P-K分割の部分は殆どゲインはないのでアンプ全体のゲインは初段でだいたい決まってしまいます。初段が三極管ではゲイン不足を感じるでしょうね。

　実験してきた近代的な五極管を使うと左図の6SJ7よりも大きめのゲインが得られる筈です。　従ってクローズド・ループ・ゲインの減少をあまり心配せずに十分なNFBを掛けることができます。　ぜひお試しになってください。

【バリミュー管は瑞々しいのか？】
　テストしてきた五極管はすべてシャープ・カットオフ特性の球でした。　電圧増幅用五極管にはリモート・カットオフ特性の球もたくさんあります。　そうした球は使えないのでしょうか？ 　mt管では6BA6や6BD6、そして写真の6EH7などが代表的です。

　結論から言うと十分使えます。　測定器での評価ではシャープ・カットオフ管より不利です。　特にアンプ全体のゲインを抑えて大きめの入力信号がその五極管に加わるような設計だと歪み特性が悪くなります。

　そもそも入出力の関係が非直線な特性になるよう特別に作られた球です。ラジオやTV受像機の高周波回路に使う目的の球です。　前提として小さめの信号・・・せいぜい数10mVppくらいでしょうか・・を想定している筈です。　そのような信号ならバイアス電圧を変えて増幅度を可変すると言った自動利得調整（AGC）の目的に最適だからです。　それと想定のI-Fアンプ（中間周波増幅器）は狭帯域特性ですから非直線性による二次歪みが少々あっても帯域外になって顕著には現れません。

　バリミュー管/可変増幅率真空管（リモート・カットオフ管）をオーディオ帯でテストしてみたら意外に使えそうでした。思っていたよりも良さそうな感触を得ました。　少し歪みが多くなって2次高調波が含まれます。その方が瑞々しく聞こえるというお方もいるのだそうです。　そのようなわけでシャープ・カットオフ管と類似特性のリモート・カットオフ管が差替えできるようにしておくと面白いかもしれません。　そんな組み合わせとして、6AU6には6BA6が、6CB6には6BZ6が、そして6EJ7なら6EH7があります。いずれも後者がリモート・カットオフ管です。

　測定数値を重視されるなら向いていないと思いますが自分の耳で聞いて自身にピッタリな音を探したいと言うお方には楽しめるのではないでしょうか。　バリミュー管/可変増幅率真空管はオーディオの対象外と考えず、遊びと思って試したら面白いです。　使用にあたってはいくらか定数を変えた方が良いです。　特性上、Ipが流れやすい傾向がありRkをやや大きくする必要があります。プレート電圧を見ながら両立できそうな回路定数を見つけ差し替えてみるのが良さそうです。

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　ところで、真空管にはそれぞれ背景となる歴史や物語が埋もれているように思います。　トランジスタにはあまり無いバックグラウンドかもしれません。　それぞれの真空管には目的の機器・回路があり、それに向かって開発された球には生まれてきたストーリーがあるのでしょう。　それがみなさんが真空管に特別の感慨を抱かれる理由（わけ）ではないでしょうか。　たかが電子デバイスとは言ってもそこには何か「物語」があって欲しいのです。それは懐かしいあのときが蘇る「わたしだけのストーリー」でも良いのでしょうね。

　なんだか五極管テストの話がノスタルジックな方向になってしまいました。　いろいろ書きましたが得られるゲインに違いはあってもどれも同じようにオーディオ・アンプに使えそうです。　著名な球が手持ちにあるならそれを使うべきでしょう。あえて変な球を買い求めるのはナンセンスです。　しかしオーディオでポピュラーな球が手元になくても代替になりそうな真空管は結構ゴロゴロしています。　あらたに買い求めることもなく私の遊びの目的には十分そうです。色々試しながら楽しい時間を過ごしたいものですね。

　五極管活用をテーマに3回続けました。私には「手持ちの活用」という目的があるので良いとして見てるだけの人はこんなのはどうでもいいんでしょうね？　面白いですか？（笑）　次回は更に他の手持ち真空管をどう活かすべきか考えます。複合管などが対象です。　そちらも目的はオーディオで、と言うことになります。　このあと事情があって１〜２回お休みを頂くかも知れません。　お待たせ致しますが良かったらそれまでにお手元の五極管をテストされてみたら如何でしょう？　少しは面白くなるかも？　実際、手にしたご感想など教えてください。　ではまた。　de JA9TTT/1


（つづく）←リンクfm