(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イ）  初段（Ｖ１，Ｖ２）のプレートより抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を経由してドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッドと定電流回路（ＣＣ１，ＣＣ２）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ５）の−側に接続する。
ロ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）は高内部抵抗五極管を使用する。ドライブ段（Ｖ３）のプレートは出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロールグリッドに接続し、抵抗（Ｒ５）を経由して電源（Ｅ１）の＋側に接続する。
ドライブ段（Ｖ４）のプレートは出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに接続し抵抗（Ｒ６）を経由して出力ラインに接続する
ハ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のカソードは各カソードに接続された抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を経由してツェナーダイオード（ＺＤ）のアノード側と定電流回路（ＣＣ３）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ５）の−側に接続する。
ニ）  電源（Ｅ２）の−側に定電流回路（ＣＣ４）の＋側を接続し、−側はドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッドとツェナーダイオード（ＺＤ）のカソード側に接続する。
ホ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビーム管を使用する。出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは電源（Ｅ１）の＋側に接続する。カソードは出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートは出力ラインに接続する。カソードは電源（Ｅ２）の−側に接続し、＋側は電源（Ｅ１）の−側と出力端子の−側に接続する。
ヘ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドは電源（Ｅ３）の＋側に接続する。−側は出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドは電源（Ｅ４）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ２）の−側に接続する。
ト）  出力ラインより抵抗（Ｒ７）を経由して、初段（Ｖ２）のコントロールグリッドに接続する。
以上の如く構成された、全段直結ＯＴＬ真空管電力増幅器。
【請求項２】
イ）  出力上段（Ｖ５．Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビーム管を使用する。
ロ）  段間トランス二次側（Ｓ１）端子よりコンデンサー（Ｃ１）を経由し、出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートと電源（Ｅ１）の＋側に接続する。段間トランス二次側（Ｓ３）端子よりコンデンサー（Ｃ２）を経由し、出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートと出力ラインに接続する。
ハ）  電源（Ｅ６）の＋側は出力ラインに接続する。−側は抵抗（Ｒ８）を経由し、段間トランス二次側（Ｓ１）端子に接続する。段間トランス二次側（Ｓ２）端子は出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロールグリッドに接続する。電源（Ｅ７）の＋側は電源（Ｅ２）の−側に接続する。電源（Ｅ７）の−側は抵抗（Ｒ９）を経由し段間トランス二次側（Ｓ３）端子に接続する。段間トランス二次側（Ｓ４）端子は出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに接続する。
ニ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドは電源（Ｅ３）の＋側に接続する。−側とカソードは出力ラインに接続する。出力端子の−側は電源（Ｅ１）の−側と電源（Ｅ２）の＋側に接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドは電源（Ｅ４）の＋側に接続する。−側とカソードは電源（Ｅ２）の−側に接続する。
以上の如く構成された段間トランスドライブＯＴＬ真空管電力増幅器の出力段。
【請求項３】
イ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビーム管を使用する。ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のプレートより出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに入力する。
ロ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは電源（Ｅ１）の＋側に接続する。カソードは出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートは出力ラインに接続する。カソードは電源（Ｅ２）の−側に接続し、＋側は電源（Ｅ１）の−側と出力端子の−側に接続する。
ハ）  電源（Ｅ１）の＋側に電源（Ｅ８）の−側を接続し、＋側は定電圧回路（ＣＶ１）の入力側に接続する。その出力側を出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドに接続する。
ニ）  出力ラインに電源（Ｅ９）の−側を接続する。＋側は定電圧回路（ＣＶ２）の入力側に接続する。その出力側を出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドに接続する。
以上の如く構成されたＯＴＬ真空管電力増幅器の出力段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は出力段に五極管又はビーム管を使用しカソードフォロアーＳＥＰＰ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｎｄｅｄ  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）出力段を構成することにより今までに例のない大幅に低い出力インピーダンスを得ることが出来るため直接スピーカーを駆動する、ＯＴＬ真空管電力増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イ）  出力段に三極管又は五極管の三極管接続を使用したＯＴＬ電力増幅器は、出力を多く得るにはどうしてもプレート供給電圧が高くなるため最大出力時にはプレート損失が定格のｌ．５倍から２倍近くになり出力管の破壊の危険性がある上、寿命が短くなります。つまり三極管使用ＯＴＬ電力増幅器は低効率、高発熱，出力管破壊等の多くの問題を残しています。
ちなみにオーディオ用三極管６ＲＡ２では最大プレート損失の１．２倍を１分間しか保証しておりません。又、低内部抵抗三極管といえども現在の標準スピーカー４〜８Ωに対してはまだまだ高く、かなりの電圧負帰還に依存せざるを得ない。
ロ）  出力段に五極管、ビーム管を使用した場合、その素性から内部抵抗が三極管に比べ大幅に高くＯＴＬ電力増幅器には不向きな球です。その高内部抵抗改善に多大の電圧負帰還をかけ無理矢理出力インピーダンスを下げるため、高域発振、低域不安定、昨今主流の低帰還高音質から遠ざかる等の多くの問題を残しています。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、これらの欠点、問題点を克服しようと各メーカーは多大な研究費，試作費と時間を費やしたが解決に至らないまま製品化してきた。
この発明は使用者がこれらの欠点、問題点を解決した高音質で効率の高いＯＴＬ真空管増幅器を望んでいた、その要望にこたえるために発明したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
いまその解決手段を図面（図１）に追いながら説明する。
イ）  初段（Ｖ１，Ｖ２）のプレートより抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を経由してドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッドと定電流回路（ＣＣ１，ＣＣ２）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ５）の−側に接続する。
ロ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）は高内部抵抗五極管を使用する。ドライブ段（Ｖ３）のプレートは出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロールグリッドに接続し、抵抗（Ｒ５）を経由して電源（Ｅ１）の＋側に接続する。
ドライブ段（Ｖ４）のプレートは出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに接続し抵抗（Ｒ６）を経由して出力ラインに接続する
ハ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のカソードは各カソードに接続された抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を経由してツェナーダイオード（ＺＤ）のアノード側と定電流回路（ＣＣ３）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ５）の−側に接続する。
ニ）  電源（Ｅ２）の−側に定電流回路（ＣＣ４）の＋側を接続し、−側はドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッドとツェナーダイオード（ＺＤ）のカソード側に接続する。
ホ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビーム管を使用する。出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは電源（Ｅ１）の＋側に接続する。カソードは出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートは出力ラインに接続する。カソードは電源（Ｅ２）の−側に接続し、＋側は電源（Ｅ１）の−側と出力端子の−側に接続する。
ヘ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドは電源（Ｅ３）の＋側に接続する。−側は出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドは電源（Ｅ４）の＋側に接続する。−側は電源（Ｅ２）の−側に接続する。
ト）  出力ラインより抵抗（Ｒ７）を経由して、初段（Ｖ２）のコントロールグリッドに接続する
以上のように構成された真空管電力増幅器。
また、段間トランス使用の出力段を図面（図２）に追いながら説明する。
イ）  出力上段（Ｖ５．Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビー厶管を使用する。
ロ）  段間トランス二次側（Ｓ１）端子よりコンデンサー（Ｃ１）を経由し、出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートと電源（Ｅ１）の＋側に接続する。段間トランス二次側（Ｓ３）端子よりコンデンサー（Ｃ２）を経由し、出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートと出力ラインに接続する。
ハ）  電源（Ｅ６）の＋側は出力ラインに接続する。−側は抵抗（Ｒ８）を経由し、段間トランス二次側（Ｓ１）端子に接続する。段間トランス二次側（Ｓ２）端子は出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロールグリッドに接続する。電源（Ｅ７）の＋側は電源（Ｅ２）の−側に接続する。電源（Ｅ７）の−側は抵抗（Ｒ９）を経由し段間トランス二次側（Ｓ３）端子に接続する。段間トランス二次側（Ｓ４）端子は出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに接続する。
ニ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドは電源（Ｅ３）の＋側に接続する。−側とカソードは出力ラインに接続する。出力端子の−側は電源（Ｅ１）の−側と電源（Ｅ２）の＋側に接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドは電源（Ｅ４）の＋側に接続する。−側とカソードは電源（Ｅ２）の−側に接続する。
以上のように構成された出力段。
また、出力を増大させる給電方法を図面（図３）に追いながら説明する。
イ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）は五極管又はビーム管を使用する。ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のプレートより出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドに入力する。
ロ）  出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレートは電源（Ｅ１）の＋側に接続する。カソードは出力ラインに接続する。出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレートは出力ラインに接続する。カソードは電源（Ｅ２）の−側に接続し、＋側は電源（Ｅ１）の−側と出力端子の−側に接続する。
ハ）  電源（Ｅ１）の＋側に電源（Ｅ８）の−側を接続し、＋側は定電圧回路（ＣＶ１）の入力側に接続する。その出力側を出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッドに接続する
ニ）  出力ラインに電源（Ｅ９）の−側を接続する。＋側は定電圧回路（ＣＶ２）の入力側に接続する。その出力側を出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のスクリーングリッドに接続する。以上のように構成された出力段。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図４において、この発明の特長である大幅に低い出力インピーダンスを得るための出力段基本回路を示す。
図４（Ａ）は五極管使用カソードフォロアー動作にてＳＥＰＰ出力回路の上段を構成する。
図４（Ｂ）は上段（Ａ）と全く等価に下段を構成する。
図４（Ｃ）は上段（Ａ）と下段（Ｂ）を組み合わせることにより五極管カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を構成する。
次にこの発明の実施の形態について実測結果を例にあげて説明する。
私が所有の水平偏向出力用４０ＫＤ６数１０本の中より平均特性を持つ球を選び、三極管接続時と五極管カソードフォロアー時の特性の違いを説明する。
図５、ＥＰ−ＩＰ特性のひときは立ち上がった曲線がカソードフォロアー時、やや緩慢な立ち上がりの曲線が三極管接続時の実測特性です。比較のためプレート電流ＩＰは１Ａに選んだ時の内部抵抗を記しています。もちろん同一球の比較です。
五極管カソードフォロアー時    １８Ω（ＩＰ１Ａ）
三極管接続時                  ８４Ω（ＩＰ１Ａ）
又、他の中〜大型低内部抵抗三極管も５０〜１００Ω（１Ａ時）以内に納まるようです。つまり五極管カソードフォロアー時には大幅に低い内部抵抗を示します。その上図５から解るように同一プレート電流を得るのに、
五極管カソードフォロアー時    ＥＰ    ５８Ｖ（ＩＰ１Ａ）
三極管接続時                  ＥＰ  １３０Ｖ（ＩＰ１Ａ）
以上の実測結果より大幅に低い出力インピーダンスを持つ上、大幅に効率を上げることが出来るＯＴＬ真空管電力増幅器を実現することが出来るわけです。
尚五極管カソードフォロアー時の特性測定に使用した基本回路を図６に示す。実測はパルス測定です。
【０００６】
図１において全段直結ＯＴＬ真空管電力増幅器を説明する。
イ）  初段（Ｖ１，Ｖ２）は高Ｇｍ五極管を使用した差動増輻回路により充分利得を持たせ出力ＤＣオフセット電圧を極力小さくする。
ロ）  初段のプレートより抵抗（Ｒ１，Ｒ２）を経由してドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のコントロールグリッドに接続し定電流回路（ＣＣ１，ＣＣ２）により定電流負荷を与え、バイアス電圧を得ると共に信号を伝達する。
ここで  ＩＣＣ１＝ＩＣＣ２  Ｒ１＝Ｒ２
よって  ＩＣＣ１×Ｒ１＝ＩＣＣ２×Ｒ２  なる電位差を得る。
ハ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）は内部抵抗の充分高い五極管を使用した差動増幅回路を構成しカソード抵抗（Ｒ３，Ｒ４）により電流帰還をかけ内部抵抗を数ＭΩに上げておき負荷抵抗（Ｒ５，Ｒ６）に比べ全く無視できる状態にしておく。この手法により出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）の動作はコントロールグリッド−プレート間の負荷抵抗（Ｒ５）（Ｒ６）に生ずる信号のみに支配されます。つまりこの発明の特長である五極管カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を実現することになるわけです。
ニ）  出力上段の入力信号と全く同一逆位相の入力信号を出力下段に与える打消動作はドライブ段（Ｖ４）の負荷抵抗（Ｒ６）を直接出力ラインに接続するため、差動増幅回路の機能とあいまって負荷抵抗（Ｒ５）に生ずる信号と全く同一逆位相の信号を負荷抵抗（Ｒ６）に与え理想的な平衡動作をする。
ホ）  ドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッド供給電圧は定電流回路（ＣＣ４）により与える。その電流の一部をツェナーダイオード（ＺＤ）に流しドライブ段（Ｖ３，Ｖ４）のスクリーングリッド−共通カソード間の電圧を固定する。このとき定電流回路（ＣＣ４）の電流配分は
ＩＣＣ４＝Ｖ３スクリーングリッド電流＋Ｖ４スクリーングリッド電流＋ＩＺＤ
又、定電流回路（ＣＣ３）に流れ込む電流の配分は
Ｉ１＋Ｉ２＋ＩＣＣ４＝ＩＣＣ３
よってＩ１＋Ｉ２＝ＩＣＣ３−ＩＣＣ４
つまりＩＣＣ３−ＩＣＣ４が常に一定のためＩ１＋Ｉ２も常に一定になります。よって本方式全段直結回路はＤＣ帰還により無信号時には出力電位を０Ｖに保つため自動的にＩ１＝Ｉ２を成立します。したがって出力管のバイアス電圧は
出力上段  コントロールグリッド−カソード間  ＥＣ１＝Ｅ１−（Ｉ１×Ｒ５）
出力下段  コントロールグリッド−カソード間  ＥＣ２＝Ｅ２−（Ｉ２×Ｒ６）
以上の条件を持って出力上段（Ｖ５，Ｖ６）出力下段（Ｖ７，Ｖ８）にバイアス電圧を与えると共に信号を伝達する。
【０００７】
図２において段間トランスドライブ出力段を説明する。
イ）  段間トランス二次側（Ｓ１）端子と（Ｅ１）の＋側をコンデンサー（Ｃ１）により直流分をカットする。電源（Ｅ６）の−側より抵抗（Ｒ８）段間トランス二次側（Ｓ１）（Ｓ２）を経由し出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のコントロールグリッドにバイアス電圧を与える。
ロ）  段間トランス二次側（Ｓ３）端子と出力ラインの間をコンデンサー（Ｃ２）により直流分をカットする。電源（Ｅ７）の−側より抵抗（Ｒ９）段間トランス二次側（Ｓ３）（Ｓ４）を経由し、出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のコントロールグリッドにバイアス電圧を与える。
ハ）  よって段間トランス二次側（Ｓ１）（Ｓ２）端子間に生じた信号電圧はコンデンサー（Ｃ１）を経由し出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレート−コントロールグリッド間のみに入力されます。又、段間トランス二次側（Ｓ３）（Ｓ４）端子間に生じた逆位相同一信号電圧はコンデンサー（Ｃ２）を経由し出力下段（Ｖ７，Ｖ８）のプレート−コントロールグリッド間のみに入力されます。つまりこの発明の特長である五極管カソードフォロアーＳＥＰＰ出力段を実現することになります。
【０００８】
図３において出力を増大させる給電方法を説明する。
イ）  出力段に五極管、ビーム管を使用すると大出力時には飽和領域に近づき、プレート電流の増加が緩慢になり、役に立たないスクリーングリッド電流の増加が顕著になります。
ロ）  よって本方式は出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッド電圧をプレート側に接続された電源（Ｅ８）により供給するため、スクリーングリッド電流は電源（Ｅ１）、電源（Ｅ８）、定電圧回路（ＣＶ１）、出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のスクリーングリッド、カソード、出力端子を経由し電源（Ｅ１）にもどる。したがって出力上段（Ｖ５，Ｖ６）のプレート電流とスクリーングリッド電流は合流し出力端子を経由する。よって出力が増大する。その上、五極管、ビーム管の飽和領域付近の肩特性を改善するので大出力時の三次歪みが減少する。図７においてこの様子がわかります。又出力下段（Ｖ７，Ｖ８）も出力上段（Ｖ５，Ｖ６）と全く同一の動作をする。
ハ）  最大出力時に出力管プレート電流の１０％〜２０％のスクリーングリッド電流が流れた時、従来の給電方法に比べ２１％〜４４％出力が増加する。同一出力ではプレート損失、スクリーングリッド損失をかなり低減する。
【０００９】
【発明の効果】
イ）  従来の三極出力管使用ＯＴＬ電力増幅器に比べ出力インピーダンスを約４分の１に低減するうえ効率を大幅に改善する。
ロ）  従来の五極出力管使用ＯＴＬ電力増幅器に比べ出力インピーダンスを数１０分の１に低減するうえ五極管の特長である効率の良さをより以上に高め最高効率を得る。
ハ）  大幅に低い出力インピーダンスのため、ごく少量の負帰還で直接スピーカーを駆動する。だから多量の負帰還に起因するトラブルは解消する。
ニ）  全段直結回路で構成するため、信号経路には一切低域時定数を持たず、それに起因するトラブルは全て解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全段直結ＯＴＬ真空管電力増幅器の回路図
【図２】本発明のトランスドライブ出力段の回路図
【図３】本発明の出力を増大させる給電方法の回路図
【図４】本発明を実施するための出力段基本回路
【図５】本発明を実施するための出力管実測結果のグラフ
【図６】出力管カソードフォロアー時の特性測定のための基本回路
【図７】出力管ＥＣ＝０ＶのときのＥＰ−ＩＰ特性曲線
【符号の説明】
Ｖ１〜Ｖ８      は真空管
Ｅ１〜Ｅ９      は電源
Ｒ１〜Ｒ９      は抵抗
ＣＣ１〜ＣＣ４  は定電流回路
ＣＶ１，ＣＶ２  は定電圧回路
ＺＤ            はツェナーダイオード
Ｓ１〜Ｓ４      は段間トランス二次側
Ｃ１，Ｃ２      はコンデンサー
ＥＣ１，ＥＣ２  は出力管バイアス電圧
【図１】
0003569902.tif 000002
【図２】
0003569902.tif 000003
【図３】
0003569902.tif 000004
【図４】
0003569902.tif 000005
【図５】
0003569902.tif 000006
【図６】
0003569902.tif 000007
【図７】
0003569902.tif 000008