TA-20 のメンテナンスが終了しました。

今回はトランジスタの劣化が4ヶ所有り、部品の調達と調整に
時間がかかりました。

例によって初めに電解コンデンサを全部交換。
シャーシに直どめされているブロックコンデンサをどう交換するかは
毎回悩ましいところ。今回は 1000uF 75WV。
75V 耐圧の 1000uF は入手難なので、耐圧 80V か 100V のものを
通販サイトでさがします。ニチコン製 100V 1000uF を選択。
直径25 mm 高さ 30mm。充分小さいので基板上に搭載することにしました。

もとあったブロックコンデンサを撤去して


基板にコンデンサ端子の穴をドリルで開けて取り付けます。
中央手前の黒いコンデンサが取り付けたもの。


取り付けたスペースはもともとはスピーカーカップリングコンデンサ
500uF 50V （アキシャルリード）があった場所。
これを 470uF 50V に交換したところ、大きな空きスペースができたので
そこに置くことにしました。コンデンサに接続する配線が短くなりました。

電解コンデンサをすべて交換したところでテスト。
1kHz の正弦波信号を入力して音出しします。
なんだか動作が不安定。電源を入れてしばらく無音。少ししてから
スイッチが入ったように突然音が出はじめるという症状。
この症状はトレモロの変調用 FET 2SK17 を取り外すことで解決。
トレモロ回路がミュートになっていたようです。
この処置でトレモロは効かなくなりますが、それはあとで対処することに
してアンプの基本動作を確実にすることを優先します。

電源 ON と同時に音がでるようになりましたが、音量を上げると
12時の位置を越えると歪みが起こります。歪みといっても
ディストーションというようなものではなく、倍音成分が多くなって
ちょっと尖ったような音。
まだまだクリーンでなければならない範囲なのでおかしいなと思
っていましたが、しばらくすると音量を下げても歪みがでるように
なりました。
オシロでスピーカーからの電圧を観測すると正弦波の上半分がカット
された波形になっていました。終段トランジスタ 2SD92 の片方が
動作していないようです。

2SD92 


終段トランジスタの故障が確定したので、プッシュプルを構成する２つの
トランジスタを交換します。2SD92 は入手難なので互換品を選びます。
CQ 出版社「トランジスタ互換表」を参照して 2SD1264 を通販で２個入手。
放熱版に次の写真のように取り付けます。


これで動作が安定しました。歪みもありません。

ただトランジスタアンプで終段トランジスタを交換した場合、
アイドリング電流の調整が必要です。回路図では VR11 と VR12 を操作して
熱暴走を起こさない、かつゼロクロス歪みのない範囲に収めます。
なにも調整しない状態では無音のアイドリング状態でもかなりの発熱が
あります。


R54 と R55 の両端の電圧をテスターで見ながら VR11 と VR12 を調整します。
アイドリング電流を 100mA に設定して15 分間 アイドリング電流の
変動を観測します。変動は大きくないものの、15分間で 20% ほど上昇。
ちょっと大きすぎたか。20mA に設定して15分経過後も電流変動も抑えられる
ことがわかったので、この設定で調整終了。

アンプの基本動作は正常になりましたが、リバーブとトレモロが効きません。
まずはリバーブ。
リバーブユニットのスプリングを手で揺らしてもスピーカーから音がしません。
OUTPUT 側のトランジスタ 2SC373 を 2SC1815 に交換。
再度スプリングを手で揺らすとスピーカーから音がでるので OUTPUT 側の
回路は正常になりました。
INPUT 側のドライブ回路もこわれているよう。
ドライブのトランジスタ 2SC893 を交換します。
トランジスタ互換表では 2SC3421 が指定されていますが、
2SC3421 も製造終了。現行品の互換品である TTC015B を使うことにします。 



これでリバーブが効くようになりました。

最後にトレモロ。
トレモロの変調部の FET 2SK17 をすでに取り外していますが、
これの代替として 2SK118 を使いました。2SK30A の小型パッケージ版。
取り替えると以前とは異なりアンプの基本動作を邪魔してはいませんが
トレモロ自体は動作しませんでした。



オシロで観測するとトレモロの低周波発振回路は正常に動作していましたし、
FET のゲートまで発振電圧が加わっています。
問題はFET のバイアス。トレモロの変調深さ(DEPTH) を FET のバイアス電圧で
変化させるという方法なので、 FET が変わると動作点が変わります。
色々と対処しましたが最終的には R40 の 330kΩ の抵抗を 0.1uF のコンデンサに
交換することでトレモロを正常動作させることができました。
バイアス電圧を設定するために VR8, VR9、さらに DEPTH の VR5 を
使っているわけですが、低周波発振回路からの直流電圧分も加わるという
回路になっています。低周波発振回路の直流電圧が低いのでバイアス電圧を
引き下げ 2SK118 では常に OFF になってしまったようです。
0.1uF のコンデンサで低周波発振回路からの直流分をカットし
バイアス電圧を引き上げることにより動作するようになったようです。 

時間がかかりましたが、メンテナンス終了です。

同じメーカーの同じ時期に開発された出力違いのアンプであれば
出力の大きいアンプは終段トランジスタに加わる電源電圧が大きいのが
当たり前。なのでプリアンプやリバーブ、トレモロなどの回路は同一で、
電源関係（電源トランス、平滑コンデンサ）と終段トランジスタおよび周辺が
変わる、と考えてよいでしょう。
おなじ YAMAHA の F50-112 と F100-112 の回路を比較すると上記の
意味がわかると思います。

今回の TA-20 に関しては TA-30 のパワーダウン版とは一概に言えません。
この２機種がリリースされる間（おそらく１、２年の間）にトランジスタ回路の
応用技術が進んだようです。

まずは TA-20 の初段プリアンプの回路を示します。

直流フィードバックがかかった2石直結回路です。
TA-30 で使われていた３石直結回路をシンプルにしたもの。TA-30 では
「増幅回路」にことごとく３石直結回路が使われていたのに対し、
TA-20 では場所（プリアンプ、リバーブドライブ、リバーブ受信）ごとに
適切なトランジスタ回路構成が選択されています。
推測ですが、トランジスタ素子がゲルマニウムからシリコンへ移行し、
信頼性が向上したことに起因するのではないかと考えています。
TA-30 でもシリコントランジスタが使われていましたが、まだ不慣れだった
ため、安定性重視の回路構成を選んだのかと思います。

TA-30 では初段回路ののち、トーンコントロール回路を通過して
２段目の３石直結回路で再度信号レベルを上げてパワーアンプに渡すという
構成を取っていました。
これに対し TA-20 では２段目がなく、初段のあとトーンコントロールを
通ってそのままパワーアンプにつながっています。
初段で充分なゲインを稼ぐことができたということでしょう。
もっと詳細な解析と実際の使用感による比較が必要ですが、
現時点ではこのように推測しています。

リバーブドライブ回路には２段の直結回路が使われています。




トレモロ回路は変調方法が独特です。


低周波発振回路自体は真空管時代の回路をトランジスタに置き換えただけの
回路ですが、FET 2SK17 を使って初段からの信号を変調しています。
TA-30 ではフォトカプラを使っていた部分ですね。

最後にパワーアンプ。
トランス結合による位相反転段を使っていることは TA-30 と同じですが、
バイアス回路が整理されていることがわかります。


それ以外の抵抗などのパラメータはほぼ TA-30 と同じ。
パワーアンプに関してはTA-30 で実績のある回路をベースに、ということでしょう。

シャーシ内の回路を見てみます。


電源部。
ヒューズとブロックコンデンサ、電源スイッチ基板。
ヒューズは主電源とスピーカー出力保護の２つが搭載されています。
写真手前にスピーカー出力保護用、その奥に主電源用が配置されています。
ブロックコンデンサは 1000uF 75WV。
電源スイッチ基板には中点オフの２回路２接点スイッチの他に
３つのオイルコンデンサが配置されています。スパークキラーと筐体との
交流接地のためのもの。 私が入手した TA-30 ではこの部分のオイルコンデンサが
破裂していました。オイルコンデンサは高耐圧(630V) のフィルムコンデンサに
交換します。



メイン基板 LC0590-7 の左半分と電源トランス、終段トランジスタ 2SD92 の接続。
ヤマハらしいカラフルな配線です。ピンク色はカラーコードにはありませんが、
紫の代用でしょう。メンテナンス中にこれらの配線が接続部でよく切れるので
順番を間違えないよう撮影しています。
基板左のアキシャルリードの電解コンデンサはスピーカー出力の直流カット用途の
500uF 50WV。今となってはそれほど大きな容量ではありません。
アキシャルリードは入手が限られるのでラジアルリードに変更する予定。
基板上にラジアルリードの電解コンデンサが２つ見えますが、経年変化のため
熱収縮チューブが収縮しているのがわかります。交換対象です。

基板上に半固定抵抗が２つ見えますが、この２つはVR11 と VR12 で終段トランジスタの
バイアス電圧を設定します。


メイン基板の右半分。
こちらにも半固定抵抗が３つ。ドライブ段のゲイン調整とトレモロデプスの
上限と下限の設定。



メイン基板 LC0590-7 の部品面。
すっきりと一枚の基板に電源、プリアンプ、パワーアンプが収まっています。
入力ジャック３つとポット６つが基板上に配置されているのがわかります。
基板上に配置されているため、ポットの端子形状が特殊なものになっています。
同じ端子形状はおそらく入手できないと思いますが、ポット自体の交換は
端子からワイヤで基板に接続すればよいので特に困難はないと思います。

TA-30 と同様にドライブ段の位相反転トランスがあります。
先日の UNIVOX U65RC も同様なトランス結合を使っていました。
トランジスタのパワーアンプ回路方式が進歩するにつれて
使われなくなった方式です。



メイン基板半田面。
グリーンレジストが施されています。70年代に製造された基板だろうと
推測します。

ヤマハの70年代初頭の台形アンプです。
以前、TA-30の回路図と記事を投稿しましたが、ヤマハは
ギターアンプとして TA-60, TA-30 を発売したのちに TA-20 を
追加発売したようです。
このシリーズの大きな特徴はグランドピアノ形と呼ばれる平面スピーカーを
搭載していることで、TA-30 での生音(?) の存在感は他にないのものでした。
平面スピーカーを２基搭載している TA-60 も機会があれば解析したいところ
ですが、なかなかお目にかかることはありません。

さて、今回の TA-20 ですが TA-30 と比較してみるといろいろと変わっています。
TA-30 が発売されたあと TA-20 が発売されるまでの間に、
回路設計やコスト面にずいぶん改良がされているのがよくわかります。
これを書いている時点では TA-20 のメンテナンスが終了していないので
音がどのように変わったか変わらないのかは言えないのですが、
興味深いところです。

TA-20 は単一チャネルのアンプです。
コントロール部

左から入力ジャック１、２、３。
コントロールは VOLUME, BASS, TREBLE, REVERB, FREQUENCY, DEPTH。
リバーブとトレモロが装備されているのはこの時期の標準的構成です。
ノブは削り出しではないと思いますがアルミ製。ローレットの溝をアルミに
刻むという手の込みよう。

背面



上部シャーシに AC OUTLET、Foot SW として TREMOLO, REVERB の
２つのジャックを装備しています。

背面パネルを外します。



上部に大きな放熱版があり、終段トランジスタ 2SD92 が２個搭載されています。
2SD92 のプッシュプルは TA-30 と同じ。
TA-30 でがプリアンプ＋操作部と電源＋パワーアンプが上下に分かれていましたが
TA-20 では回路は上部に集約されています。



平面スピーカー JA4002  8Ω 20W。
TA-30 では JA4001 8Ω 30W だったので違う規格のようです。
平面スピーカーの取り付け方法も鋭角部が上になっている点が
TA-30 と異なります。音の広がりに差がでるでしょうか。


リバーブユニットはアンプ底部に配置され、木箱と背面パネルで保護されて
います。
リバーブユニットはアンプ底面と橙色のスポンジを挟んで取り付けられています。
外部からの振動がリバーブに伝わらないようにスポンジを設置しているのですが、
スポンジが経年劣化で硬く脆くなっています。交換が必要です。

YAMAHA TA-20 の回路図を採取したので公開いたします。



回路図

20221207 初出
20221219 プリアンプ：トレモロ回路訂正
電源：電源電圧実測値記入
20221221 プリアンプ：VR7 ヌケ修正

PNG:

プリアンプ  Pre-Amplifier

電源＋パワーアンプ  Power Supply and Power Amplifier

PDF:


schematics TA-20.pdf

1980 年５月の YAMAHA Guitar Amplifier CATALOG '80 から抜粋


--- ここから ---
F100-112 ¥100,000
サウンドの魔術。パラメトリックイコライザーによってどんな音色も思いのまま。
30cm スピーカーをマウントした 100Wrms タイプ。

パワー：100Wrms(200W peak)、計測条件 スピーカー 8Ω 10%THD
スピーカー：30cm (JA3062, 8Ω) x 1
インプット：2ch(A, B) 2in (HIGH, LOW)
入力感度・インピーダンス：HIGH A (-38dB・1MΩ), HIGH B (-52dB・1MΩ),
　　LOW A (-26dB・60kΩ), LOW B (-40dB・60kΩ) ただし 0dB = 0.775V,
　　計測条件 VOLUME &TONE max, PULL FAT & PULL BRIGHT off, 
　　EQUALIZER flat, at 1KHz
アウトプット：SPEAKER OUT (phone jack) x 2,
　　DIRECT OUT (phone jack, -20dB for 600Ω LINE UNBALANCED)
　　ただし 0dB = 0.775V,
フットスイッチジャック：A/B SELECT, REVERB
コントロール：A・VOLUME, PULL FAT,  B・GAIN, PULL FAT, MASTER VOL.,
A & B・TREBLE, PULL BRIGHT, MIDDLE, BASS,
PARAMETRIC EQ (LEVEL, Q, FREQUENCY), REVERB, A / B SELECT SW
定格電源電圧・周波数：100V・50 / 60 Hz
定格消費電力：90W
サイズ：53.0 W x 45.0 H x 27.0 D cm
重量： 21kg
付属品：VINYL COVER, FOOT SWITCH

--- ここまで ---

1980 年５月の YAMAHA Guitar Amplifier CATALOG '80 から抜粋


--- ここから ---

F50-112 ¥79,800
50Wrms のパワーとマキシマムなサウンドファンクションをコンパクトにパッケージ。
30cm スピーカーをマウントしたハイパフォーマンスモデル。

パワー：50Wrms(100W peak)、計測条件 スピーカー 8Ω 10%THD
スピーカー：30cm (JA3066, 8Ω) x 1
インプット：2ch(A, B) 2in (HIGH, LOW)
入力感度・インピーダンス：HIGH A (-46dB・1MΩ), HIGH B (-58dB・1MΩ),
　　LOW A (-34dB・60kΩ), LOW B (-46dB・60kΩ) ただし 0dB = 0.775V,
　　計測条件 VOLUME &TONE max, PULL FAT & PULL BRIGHT off, 
　　EQUALIZER flat, at 1KHz
アウトプット：SPEAKER OUT (phone jack) x 2,
　　DIRECT OUT (phone jack, -20dB for 600Ω LINE UNBALANCED)
　　ただし 0dB = 0.775V,
フットスイッチジャック：A/B SELECT, REVERB
コントロール：A・VOLUME, PULL FAT,  B・GAIN, MASTER VOL.,
A & B・TREBLE, PULL BRIGHT, MIDDLE, BASS,
PARAMETRIC EQ (LEVEL, Q, FREQUENCY), REVERB, A / B SELECT SW
定格電源電圧・周波数：100V・50 / 60 Hz
定格消費電力：90W
サイズ：53.0 W x 45.0 H x 27.0 D cm
重量： 18kg
付属品：VINYL COVER, FOOT SWITCH

--- ここまで ---