真空管にバイアスをかける方法

私たちの人気の元コラムニスト、ジェフ・ボーバーが再びアンプの出力管のバイアスをチェックしてリセットする方法を説明し、いくつかの一般的だが危険なテクニックについて、衝撃を与える可能性のある警告を発します。

プレミアギター読者の皆様、こんにちは！ かつて人気を博したAsk Amp Manコラムの著者、ジェフです。 編集ディレクターのテッド・ドロズドウスキーが私に、偏見について書くことに興味があるかどうか尋ねました。そしてもちろん、私は「もちろん、それについてはある程度のことは知っています！」と答えました。 それで、ここで私は一時的にこれらのページに戻ります。 さあ、始めましょう。

偏見とは一体何でしょうか？ バイアスとは、賛成か反対かの偏見です…ああ、ちょっと待ってください、間違った種類の偏見です。 彼は私に、偏りの少ない真空管アンプのバイアスについて書いてほしかったのだと思います。

RCA Radiotron Designers Handbook で定義されているバイアスとは、「望ましい動作点を得るために [真空管の] グリッドに印加される電圧」です。 これは最も基本的な説明ですが、ほとんどの場合、これで十分であり、お気に入りの真空管ギター アンプの真空管出力段の大部分に当てはまります。

ただし、真空管に電圧を「印加する」以外にも、別の方法でもバイアスが発生する可能性があります。 Vox AC15 や AC30、私の Budda や EAST の設計、さらにはツイード時代の初期の低ワット数アンプのほとんどなど、いわゆる「カソード バイアス」設計を使用するアンプがかなりの数あります。 ここでは、管を流れる電流（前述の「所望の動作点」に達する）が、管のグリッドに「印加される」電圧によって設定されるのではなく、管のカソード脚の抵抗器によって設定されます。 。 それよりも少し複雑ですが、その結果、出力段が「自己バイアス」されるアンプが得られます。

トランジスタやプリアンプ管を含むほとんどの増幅デバイスは、適切に動作するために「バイアス」する必要がありますが、このタイプのバイアスは回路の設計パラメータで固定されています。 ギターアンプのプリアンプ管の場合、バイアスは特にカソード抵抗の値に基づきます。 しかし、今日のデザイン理論はこれで十分です。 ほとんどのギターアンプの出力管をバイアスするという中核的な作業に戻りましょう。

まず、黒パネルの Fender Twin Reverb の 52V や Marshall 100W Super Lead の回路図の 51V など、多くの回路図に記載されているバイアス電圧は、回路のその領域で予想される電圧の単なる近似値にすぎません。 バイアス調整コントロールをこれらのリストされた電圧に設定しても、アンプが適切にバイアスされることは保証されません。 真空管バイアスは、出力管のプレートに印加される高電圧 (または B+) にも依存します。これは、トランスの許容範囲内で変化する可能性があるほか、アンプに供給される AC ライン電圧でも変化します。 (アンプがある部屋やクラブでは他の部屋よりも優れたサウンドが得られる場合があるのはこのためです。)

しかし、理解することがさらに重要なのは、世界中のさまざまな工場で製造された真空管のバイアスの仕方が異なるということです。 これが何を意味するかというと、出力管のセット、たとえばロシア製の 6L6 を適切にバイアスし、バイアス コントロールの設定を変更せずに、同じアンプ内でそれらを中国製のセットと交換すると、最終結果は、ほとんどの場合、異なるバイアス測定値になります。 このため、出力管を交換するたびにバイアスをチェックしてリセットすることが常に最善の方法です。 さて、どうやってそれを行うのでしょうか？

図1

アイドル時の出力管バイアス電流を測定するには、いくつかの異なる方法があります。 最も安全な方法は、一般にバイアス プローブと呼ばれるものを使用することです (図1 ）。 出力管とソケットの間に挿入する装置です。 (私は通常、バイアス プローブを自作しますが、オンラインで「バイアス プローブ」を検索すると、選択肢がたくさん見つかります。既にマルチメーターを所有している場合は、単にプローブを購入することもできますが、購入するオプションもあります(必要に応じて、デジタルまたはアナログのメーターを備えた完全なシステム) このデバイスは、真空管の陰極 (電子が管内に放出される金属電極) とその接地接続の間の接続を切断し、挿入します。間に小さな値の抵抗が入っています。 次に、抵抗の両端の電圧を読み取ることができます。 抵抗器は通常 1 オームで、その結果生じる電圧降下はミリボルト (mV) 単位であるため、ここで感電する可能性はありません。 これにより、1 つの真空管を流れる実際の電流を正確に測定できます。 次に、バイアスを設定すれば完了です。

ああ、でも待ってください！ どのようにバイアスを設定しますか？ もう少し勉強しましょう。 ほとんどの真空管アンプは、カソードバイアス設計でない場合、出力管バイアスを調整する何らかの方法を備えています。 これに対する長年の例外の 1 つは、ほとんどの Mesa/Boogie アンプです。 これらのアンプのバイアス電圧は調整できません。これが、メサがアンプの許容可能なバイアス範囲内に収まるように設計されているため、アンプ用の真空管のみを購入することを推奨している理由です。 これにより、オーナーのメンテナンスに対するある程度の信頼性が高まりますが、もちろん選択肢は限られます。

ただし、典型的なフェンダーまたはマーシャルのバイアス コントロールを見てみましょう。 ほとんどの古いフェンダーには、シャーシの電源または主電源トランスの領域にドライバー用のスロットが取り付けられたポットが取り付けられていますが、ほとんどの古いマーシャルでは、バイアス ポットが回路基板に取り付けられています。 (オンラインでアンプの回路図を調べて見つけやすくするとよいでしょう。) いずれにせよ、ここで調整を行います。

図2

まず、シャーシを引き出し、安定した作業環境に置く必要があるでしょう。 バイアス プローブ デバイスをチューブの 1 つとソケットの間に挿入します (図2)。すべてのボリュームコントロールがゼロに設定されていることを確認し、アンプの電源をオンにして、真空管をウォームアップさせます。 スピーカー、適切な抵抗器、負荷ボックスなど、スピーカー ジャックに負荷をかけてみるのも良いでしょう。 これは、バイアスを特定の数値に設定するだけの場合は 100% 必要ではありませんが、サウンド チェックは最終調整を行うのが好きな方法の 1 つなので、ベンチに置いたままスピーカーをシャーシに接続できることは確かに便利です。私にとっての必需品。

さて、どこに数値を設定すればよいのでしょうか？ 最適なバイアス設定については、インターネット上でさまざまな意見が飛び交っています。 エンジニアリングのタイプによっては、プレート損失の最大 50 パーセントや最大損失 70 パーセントを宣伝する人もいます。机上ではそれが良く見えたり理にかなっているかもしれませんが、私はこの本で最適な仕様に合わせて設計されたギター アンプの結果を聞いたことがあります。そして、私にとってはそれらの音が聞こえます。うーん、最適とは言えません。 完璧なサウンドの再現が目標となるハイファイの世界ではうまくいくかもしれませんが、ギターアンプはサウンドプロダクションの仕事なので、少し異なります。 (最も基本的な用語では、最大プレート損失は、真空管のプレートが供給するように設計されている電力量です。)

出力管の種類によっては、バイアス電流の許容範囲が異なります。 非常に多くの変数が関係しているため、「正しい」数値は存在しません。 アンプのプレート電圧、出力トランスの一次インピーダンス、および真空管の製造国のすべてが、真空管が電圧および出力トランスとどのように相互作用するかを考慮して、最適なバイアス電流を決定します。 以下は、いくつかの典型的なオクタル出力チューブの平均範囲です。

• 6L6: 25 ～ 35 mA

・EL34：30～40mA

• 6V6: 18 ～ 25 mA

• 6550: 35 ～ 45 mA

・KT66：30～40mA

図3

これらは、これらの真空管が最高のパフォーマンスとサウンドを発揮する範囲である必要があり、デジタル マルチメーターで正確に測定できます。 どの設定が自分にとって最適かを判断する最良の方法は、メーターの測定値と自分の耳の組み合わせです。 バイアス コントロールを使用して、バイアスを上記の範囲内のどこかに設定します (図3 ）アンプを鳴らします。 注: 一部のアンプは、アンプの再生中にバイアス プローブが設置されていると、おかしな動作をし、ひどいノイズ (寄生発振) を発生します。 この場合、アンプを演奏するたびにバイアスプローブを取り外す必要があります。)

設定を一方向または反対方向に数 mA 移動して、もう一度再生します。 極端な変化を期待しないでください。 それは私たちが探しているものではありません。 微妙な違いに耳を傾けてください。 1 つの設定が多少厳しいですか? 下端が柔らかすぎたり、ふわふわしていませんか？ アンプは思ったほどきれいですか? 場合によっては、これらの小さな微妙な点が、あるアンプのサウンドや感触を他のアンプよりも良くするのです。

また、ステージやスタジオで通常使用する音量で行う必要があります。 ボリュームが 1 の場合はあまり変化に気付かないかもしれませんが、使用方法に合わせてアンプを最適化する必要があります。

図4

大まかなバイアスの数値を知ることは良いことであり、自分の耳を加えることはさらに良いことですが、私は自分が聞いている音を確認することも好きなので、アンプのバイアスを設定するときは常にオシロスコープを組み込みます。 上でクロスオーバー歪みについて触れましたが、今日のペダルを多用するプレイヤー向けにアンプをセットアップする場合、フル出力時にクロスオーバー歪みがほんのわずかに感じられる程度にバイアスを設定するのが最適であることがわかりました。図4オシロスコープで見るとこんな感じです。 これによりアンプが非常にクリーンな状態に保たれ、ほとんどのペダル ユーザーが満足するようになります。

ちなみにクロスオーバーディストーションのミニ入門書はこちらです。 プッシュプル出力段では、2 つ以上の出力管を備えたほとんどのアンプに見られ、各管 (または管のペア) がオーディオ信号の少なくとも半分を増幅する役割を果たします。 真空管が適切にバイアスされていない場合、一方の真空管 (またはペア) が増幅を開始する前に、もう一方の真空管 (またはペア) が増幅を停止します。 これにより、クロスオーバー歪みが発生します。 適切なバイアスにより、2 つの部分が正しく相互作用することができます。 それは両陣営の間で固い握手を交わしているようなものだ。

私はお勧めしませんが、それでも一般的であるため、議論する価値のあるいくつかの一般的な方法を見てみましょう。 1つ目は、アンプをオフにして出力管を取り外した状態で、マルチメーターを使用して出力トランスの一次側の各半分の抵抗を測定することです。 これは通常、センタータップから一次巻線の各側までです。

最も基本的な用語では、変圧器は鋼鉄心に巻かれたワイヤーの束です。 出力トランスの一次側では、センタータップがこの長いワイヤの電気的な「中間」になります。 通常、これは高電圧が印加される場所です。 この長さのワイヤの端はチューブのプレートに接続され、それによってチューブに高電圧が印加されます。 一例として、通常、ほとんどのフェンダーアンプでは、センタータップは赤、一次巻線の端は青と茶色です。

図5

次に、出力管を取り付け、アンプの電源を入れ、アンプがアイドル状態の動作モードで出力トランスの各半分の電圧降下を測定します (図5) 。 電圧を抵抗で割ると、真空管を流れるDC電流が得られます。 たとえば、1.17V / 15.8R = 0.074、つまり 74 mA です。 ここで使用した数値は、出力管を 4 本 (片側 2 本) 使用した 100W アンプの片側 (半分) での実測値です。 したがって、74 mA を 2 で割ると、チューブあたり平均 37 mA となります。

次に、シャント法を試すことができます。 これには、DC 電流をミリアンペア (mA) 単位で読み取ることができるマルチメーターが必要です。 メーターの一方のリード線を出力トランスのセンタータップに接続し、もう一方のリード線を出力トランスの一次側に接続します。 通常、8 進管 (6L6、6V6、EL34、6550、KT88 など) を使用するほとんどのアンプでは、これは出力管ソケットのピン 3 になります。 アンプの電源をオンにし、動作モードがアイドル状態 (つまり、ボリュームがオフ) で、出力トランスの半分にかかる電流を測定します。 たとえば、測定値が 72 mA で、4 本の出力管を使用するアンプの場合、測定される電流はそれらの管のうち 2 個のものであるため、もう一度 2 で割ると、管あたり 36 mA となります。

これらの方法は両方とも非常に古くからある方法であり、現在でも実践されていますが、次の 2 つの理由により、どちらも使用しません: 1) あまり正確だとは思えません、2) 危険です。 アンプの高電圧領域の内部を調べていると、1 回のスリップでヒューズが取り出されたり、真空管が取り出されたり、メーターが取り出されたり、最悪の場合、DC 450V がどのような感じかを正確に知ることができます。 したがって、これらの方法が使用されていますが、ここではノーと言っておきましょう。

また、この業界における数十年の経験に基づいて、この手順に少し個人的な経験を加えたいと思います。 私が機材の修理や改造を始めた頃、ギタリストは定期的に 50 ワットや 100 ワットのアンプを演奏していました。 (私が 18 ワットの Budda Twinmaster を発表したとき、誰もが私のことを頭が 3 つあるように見ていましたが、それはまったく別の話です。) オーバードライブ ペダルやディストーション ペダルはいくつかありましたが (今ではすべてビンテージ)、ペダルが急増したわけではありません。今では、プレーヤーはほとんどギター、ケーブル、アンプでした…ゴー！ このような状況では、オーバードライブのかなりの割合が出力管をプッシュすることによって開発されるため、私はほとんどの場合、かなりホットなバイアスで真空管を動作させ、アンプがより太くなり、少し早く簡単にオーバードライブできるようにします。 時が経つにつれて、出力アッテネータがより一般的になったので、アンプをより強力にプッシュしても、より扱いやすい音量レベルで使用できるようになりました。 これは、ハイパワーアンプの出力管のよりホットなバイアスにとっては依然として良いシナリオでした。 最終的に、プレイヤーは低出力のアンプを使用するようになり、アンプを開放して、より小さな音量で優れた出力管の歪みを得ることができるようになりました。 問題は、ホットバイアスの低出力アンプは、強く押し込むとどろどろになり、解像度が低下する傾向があることです。そのため、ここでは、クロスオーバー歪みが発生しない程度の適度なバイアス設定が推奨されます。 今日のシナリオに移ると、ほとんどすべてのオーバードライブやディストーションが通常ペダルから発生していることがわかります。 その場合、アンプはペダル用の増幅装置に過ぎません。