トロイダルコア トランスを使ったウイリアムソンアンプの実験
2018.05.08　Ver.1.002


　　

更新履歴
2018.03.05　Ver.1.000　新規作成
2018.03.08　Ver.1.001　回路図差し替え・記述修正
2018.05.08　Ver.1.002　歪グラフの縦軸拡大表示

  1. 目次
    1. 【はじめに】
    2. １．回路検討
    3. ２．回路図
    4. ２−１．電源設計
    5. ２−２．アンプ部設計
    6. ３．特性
    7. ３−１．調整
    8. ３−２．特性
    9. ４．感想
    10. 【使 用機器】
    11. 【注意】


【はじめに】

トロイダルコアトランスの特性 を見たマイカ様より、これは-6dB/octの減衰カーブを持っ ているから、高帰還アンプに向いていると指摘がありました。
そこで、確認実験をすることになりました。部品選定はありあわせで済ませることにしました。実際28dBのNFBでも、積分補償も微分補償もなしで、8Ω 負荷、無負荷、8Ωと0.33uFの直列負荷でも発振しませんでした。

ウイリアムソンアンプは、以前（2004年11月20日）滋賀のOFF会で、ぺるけ師匠、UMETECHさん、ARITOさん、北野さん、 Ayumiさん、雨水さんが参加され、試聴会が開催されて、ウイリアムソンアンプのメリハリの良さに感動しました。

今回氏マイカ様の指導のもとに試作を行うことができ、十分な成果が得られたので報告します。


１．回路検討

終段は、6FD7としました。6FD7は不等三極菅で、unit1は6EM7のunit1に近く、Unit2は6EW7に近いです。データシートに は、Vp-Ip特性が載っておりません。Ayumiさんによれば、6EW7だろうということで、シミュレーションは6EW72をつかいました。


図１　６FD7                                                                                                      6EW7

図２　６EM7


図３　６EW7　Unit2のVp-Ip特性

初段は6BQ7Aでドライバは6CG7となっています。したがって、6FD7のUnit1は使っていません。

高帰還アンプは2ポール補償が原則ですが、ここではトロイダルコアトランスの高域特性から第1ポールをトランスにまかせ、第2ポールもトランスにま かせることとしました。

したがって、積分補償も微分補償もなしとなります。

２．回路図

Ayumiさんのウイリアムソンを参考にさせていただきました。

２−１．電源設計

電源は、終段が動作点から240V90mA/チャンネルであります。電源トランスは東栄変成器のZ-1を使い、1次100V、2次110Vを使い倍電圧整 流とします。導通角を広げる方法をとっています。このため、トランスの 発熱は小さくなっています。導通角が広いのでレギュレーションは改善され、ダイオードの電流も低くなります。



図２−１−１　電源回路図

R4,R5は、アンプの代わりで、実際には実装しません。 抵抗の上の表示は消費電力と使用部品のセメント抵抗の定格電力です。ほとんど熱くなりません。



図２−１−２　各部電圧電流　C1＋（赤）　C5+（緑）　R1電流(青）　トランス2次電流（黄）

シミュレーションですが、こんなもので大体あっています。カレントプローブがないので、電流はわかりません。トランスのモデルはここにあります。
ダイオードの導通角は十分広くできています。

実測値は、電源電圧AC101V　C１＋　256V　C5+　240Vです。シミュレーションとほぼ同じです。

　　

図２−１−３　C1+ 2V/div　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C5+　100mV/div（2重露出になっている）

大体シミュレーションの波形と振幅が出ています。

ヒーターは豊澄トランスのHT610(6.3V-5V-3V-0　10A)を使っています。

アンプの総消費電力は108Wです。


２−２．アンプ部設計



図２−２−１　回路図(片チャンネル）

V1は電源部です。電圧電流はシミュレーション値ですが、大体あっています。C15,R21は右チャンネルのみ発振し たので挿入しています。R25は球によっては調整できないとき、2本パラにします。左右のチャンネルで、1本と2本になりました。U5,U6は、6FD7 のUnit2です。
6BQ7A、6CG7の内部シールドの9pinはGNDに落とします。

R4,R5,R3,R2R10,R11,R12は酸金抵抗1Wです。R16,R22,R15も酸金抵抗３Wです。

３．特性

３−１．調整

１．U5,U6のバイアスは、R23,R24の電圧を見ながら、45〜46mAにおさまり、U5,U6のカソード間電圧が0.2mV以下になるよう合わせ ます。5分ほどしたら再調整します。
２．1KHz1W出力時にVR3を回して、2次ひずみが最小になるよう調整します。

３−２．特性

NFBを6dBごとに変えながら、周波数特性を取りました。


図３−２−１　周波数特性

高域が1w　openに近づきません。これは、トランスのインピーダンス特性によるものと説明できます。



図３−２−２　トランスの1次側インピーダンス特性

30KHzを超えると急激にインピーダンスが落ちます。


図３−２−３　最終周波数特性

NFBは17dBです。60KHz-3dBです。


図３−２−４　ひずみ率特性

最大出力は6Wです。１W1KHzで0.062%です。



図３−２−５　高調波特性

　　

図３−２−６　10KHz　方形波特性　8Ω負荷　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10KHz　方形波特性　無負荷

　　

図３−２−７−１　方形波特性100Hz　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1KHz


図３−２−７−２　方形波特性　50KHz



４．感想

音はいいと思います。定位がいい、音像がシャープである。低域も豊かである。

マイカ様によれば、
＝＝＝＝掲示板より引用＝＝＝＝＝
トロイダル電源トラ ンスの感想

当初、良好な周波数特性について解かった事
トロイダルトランスは電源トランスの様にラフな巻き線でも良好な位相特性が可能である、
巻き線構造は、トロイダルコアに対して、
まず、一次側を密着巻きし、その上層に二次側を重ねて巻いている、っと思われる、
一次側がコアーに密着されている関係上、分布容量は必然的に大きくなり
一次側インピーダンスは周波数が高くなる程影響顕著に現れる、
これを回避するには、分布容量の影響を少なくしなければならない、
手段は一次、二次、を分割巻きとしなければならない、
しかし、トロイダルトランスでは多重サンドイッチ構造は困難。
結論は、電源用トロイダルトランスを出力トランスへの応用は、NFBを20dB程度に抑えて使用する。
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トロイダルトランスの可能性は大きい、
最適な巻き線構造が実現出来たなら、理想的な出力トランスも可能と思われる。
＝＝＝＝掲示板より引用終了＝＝＝＝＝

【使 用機器】

デジタルマルチメータ　　METEX　MXD-4660A
オシロ　LEADER　LS 8105A
オーディオアナライザ　日本オーディオ　UA-1S

【注意】

本機をもし気でもふれてコピーされるなどと思われる方は、以下のことに注意してください｡
すべて自己責任で行ってください｡質問などの相談に乗れるかわかりませんが掲示板にどうぞ。
また、本機は実験機であり、しかも程度としては､でっち上げレベルであり､チューニングされているわけでもありません｡
再現性は保証されません｡
また、測定データ等は、あくまで私の場合こうなったということであって、こうなるものと保証するものではありません｡

以上のことを十分ご理解の上、参考にするのには、いっこうに構いません｡

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