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nobuの雑記帳「+バイアスを少し」

近頃なぜか真空管や電子工作に興味を持ちだし、日常生活に少しの刺激と楽しみをプラスしようと、凝り固まった頭の体操も兼ねてこの雑記帳を綴ることにしました。
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パワーアンプB-3(1号機)の整備 (その2)2SK100を見てみよう

 B-3(1号機)から外した2個の2SK100を少し見てみましょう。2SK100はデータシートが公開されておらず、高gmや低NF等の謳い文句しか知ることができません。なんとかもう少し具体的な姿を知りたいですね。
 また、いざという場合の代用品についても、目途を付けておければと思います。
  B3 #1_Maintenance_2SK100 with Compatibles


1.現物確認
 取り外した現物は、片側7本足(真中はN.C.)の立型で、マーキングは次の表記となっていました。回路図では2SK100Aと記載されており、YAMAHAの選別品のようです。
  ・Rch Y-2SK100 77
  ・Lch Y-2SK100 78


2.代用品候補
 ネットで調べても互換品は見当たらず、NEC製のuPA68Hが代替として使えるらしい情報がありました。ピンアサインも同じでそのまま差替えができるようです。しかし、データシートではgmが7mSしかなく、いささか小さいかなと思います。uPA68Hも今では入手困難の様です。
 互換品でなくても、何か良い代用品はないものでしょうか?私の手持ちから2SK389と2SK170をあたってみました。


3.特性確認
 やっと出番を迎えたDCA75を使って、2SK100、2SK389及び2SK170について、自動識別(パラメータ)と簡単な特性計測をしてみました。グラフは2SK100#1、2SK100#2、2SK389、2SK170の順です。グラフスケールが合ってなく見難いのはご容赦を。なお、DCA75は測定レンジ等の制約が大きく、参考値として見るべきでしょう。
  B3 #1_Maintenance_2SK100 #1_Id-Vds  B3 #1_Maintenance_2SK100 #2 Id-Vds
  B3 #1_Maintenance_2SK389 #1 Id-Vds  B3 #1_Maintenance_2SK170_Id-Vds

 (1) 2SK100#1と#2
  gm(gfs)は25mS(mA/V)程度と、思ったほど大きくはありません。当時は高gmと謳ったようですが、今となっては・・・ですね。目を引くのが、Idssが約12mAと大きいことと、Vgs(off)が約-1Vと意外と大きいことでしょうか。
  B3 #1_Maintenance_2SK100 Id Bias measure TR

  (注意)2SK100のIdssが12mAと出ているのは、DCA75の測定限界のためです。別途FET選別治具にて計測したところ、21mA強(Vd=6Vにて)でした。かなり大きな値です。
  Id-Vdsカーブを見ると、2SK100は個性的な特性を持っているようです。しかしこの2個は、同一パッケージ内の特性は良く揃っていますが、互いのカーブは結構違っています。gmはさほど差がないので差動では問題ないかな?

 (2)2SK389(GR)
  私のB-3(2号機)は、過去のメーカ修理の際に2SK100が2SK389(GR)に交換されました。今から10年以上前のことで、当時は気にも留めていませんでした。その後なんとなく気になりジャンクのB-3を入手して2SK100を移植したのは10年程前のことです。
  その2SK389(GR)は、ピンアサインの違いを補うために変換基板が使用されています。2SK389がYAMAHA公認の代替品であったか否かは、今となってはわかりません(修理伝票も既に紛失したようです)。
  自動識別結果では、gmは約20mSとデータシートどおりで、2SK100より少し小さいですね。IdssとVgs(off)は2SK100よりもかなり小さくなっています。まあ、Idssは差動回路では大きな問題ではないし、BLやVランクを選べば大きなIdssが得られます。

 (3) 2SK170(BL)
   現代の代表格の2SK170です。手持ちからIdssが比較的大きなものを取り出してきました。gmも十分だし、特に大きな問題はないと思います。


4.代用できるか?
 B-3の当時の資料では、発熱によるドリフトを避けるためにVds≒8Vの低電圧動作云々と書かれております。また回路図から、2SK100の動作点はVds=8V、Id=2mA程度かなと勝手に推測しました。

 2SK389(GR)の特性を2SK100の動作点に合わせると、イヤイヤこのままではダメでしょう!バイアスが浅すぎて、私はこのまま置き換える気にはなれません。BL/Vランクを使うか、回路定数を変えるかしたいですね。

 2SK170(BL)は、私的には必要十分じゃないかと思います。動作点的にも十分に対応できるだろうし、今現在入手も可能ですし。
 実装には工夫が必要ですが、選別品の頭を突き合わせてハチマキで熱結合させれば、十分に代用できると思います。気分的に満足できるか否かの問題はありますが、どなたか試した方はおられませんかね。

 もっと他に良い(安くてお手軽)ものがあるのかもしれませんね。


5.2号機を確認
 かつて、初段が2SK389に交換された暗い過去を持つB-3(2号機)ですが、どうしても気になって現物確認をすることにしました。確認することは、交換された際に周辺回路定数の変更がなされていたか?です。
 今回は、2号機の修理目的ではないため、ドライバ基板の部品(抵抗)定数の確認だけに留めました。結果は・・・全く同じですね。1号機と変わりません。う~ん、動作点のIdは2mAよりもっと低いのでしょうか?
 昔は、それぞれBTL接続にしてモノアンプ×2台として使用していましたが、左右で音に差がある等とは感じたことがありませんでした。もちろん、当時も駄耳でしたが。まあ、あまり気にしないことが幸せかもしれません。

 このままではスッキリせず体に良くないので、2号機から2SK100を取り出してきました。1号機の分を合わせて4個あれば、2Sk100の平均的な姿やバラツキが分かりそうです。
 マーキングは次のようになっていました。
  ・Rch Y-2SK100 71
  ・Lch Y-2SK100 72
  B3 #1_Maintenance_2SK100 #3_Id-Vds  B3 #1_Maintenance_2SK100 #4_Id-Vds

 このグラフは、2SK100#3と#4のId-Vdsカーブです。一見してビックリ!全く別物のような特性じゃありませんか?特に#3はIdssが5.7mA、Vgs(off)が0.56Vと、2SK389(GR)並です。gmはさすがに大きいですが。
 パッケージ内は良く揃っているので、経年変化で特性が変わったとは思えませんが、左右でこんなに違っていて良いのでしょうか?ねェYAMAHAさん。素人は気にしちゃいけないのかな。


6.おまけにVFETを計測
 せっかくDCA75を使ったので、ついでに1号機の終段VFET(2SK76A/2SJ26A)の特性も計測してみました。DCA75の測定レンジの制約で全く参考にもならないレベルですが、それでもまぁ参考に。
  B3 #1_Maintenance_JFET check with DCA75 TR
  B3 #1_Maintenance_2SK76A_Id-Vds  B3 #1_Maintenance_2SJ26A_Id-Vds

 計測可能なのはIdが10mA以下の低電流域に限られるため、VFETの本来の姿はわかりません。よく、真空管の三極管特性に近いと言われますが、このグラフを見る限りでも雰囲気はありますね。おそらく、ゼロバイアスでVdsをかけると、直ぐに飛んでしまいそうです。
 回路図では、VFETのバイアスは-10~-10数V(Nch)程度かと思われます。VFET保護のために過負荷保護やバイアス安定化機能はありますが、ゲートに入っているヒューズ抵抗が切れると、嫌らしいことになりそう?何でヒューズを入れた・・・いゃいゃ、素人の思い過ごしです。

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2SK100代替
2SK100はgmが34mSも有ります。
これに匹敵するのは2SK111くらいでgmが45mS有ります。
回路図からは初段には各FETに2mA流す設計のようです。
【 2017/11/08 】 編集
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