特許 7357924 回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】回路

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/04 20060101AFI20231002BHJP

   H03F 3/45 20060101ALI20231002BHJP

【ＦＩ】

H03F1/04

H03F3/45

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020029107

(22)【出願日】2020-02-25

(65)【公開番号】P2021136483

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2023-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000130329

【氏名又は名称】株式会社コルグ

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】三枝 文夫

(72)【発明者】

【氏名】遠山 雅利

【審査官】及川 尚人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２１４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－００２８１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０３－１２５５７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０７－０２０７１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－１１３５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６１２５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｆ １／００－３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記フィラメントの一端に接続され、前記フィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記フィラメントの他端に接続され、前記フィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記フィラメントの電位、もしくは前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項2】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を用いた回路であって、
第１バッファと、第２バッファと、第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗
を備え、
前記第１分圧抵抗の一端は所定の第１直流供給電源に接続され、前記第１分圧抵抗の他端は前記第２分圧抵抗の一端に接続され、前記第２分圧抵抗の他端は前記第３分圧抵抗の一端に接続され、前記第３分圧抵抗の他端は所定の第２ 直流供給電源に接続され、
前記第１バッファの入力は前記第１分圧抵抗の他端に接続され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記フィラメントの一端に接続され、前記フィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置されており、
前記第２バッファの入力は前記第２分圧抵抗の他端に接続され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記フィラメントの他端に接続され、前記フィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記フィラメントの電位、もしくは前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項3】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記フィラメントの一端に接続され、前記フィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記フィラメントの他端に接続され、前記フィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記フィラメントへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項4】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を用いた回路であって、
第１バッファと、第２バッファと、第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗
を備え、
前記第１分圧抵抗の一端は所定の第１直流供給電源に接続され、前記第１分圧抵抗の他端は前記第２分圧抵抗の一端に接続され、前記第２分圧抵抗の他端は前記第３分圧抵抗の一端に接続され、前記第３分圧抵抗の他端は所定の第２ 直流供給電源に接続され、
前記第１バッファの入力は前記第１分圧抵抗の他端に接続され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記フィラメントの一端に接続され、前記フィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置されており、
前記第２バッファの入力は前記第２分圧抵抗の他端に接続され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記フィラメントの他端に接続され、前記フィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記フィラメントへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項5】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管と前記第２真空管の両方のフィラメントの一端に接続され、前記両方のフィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第１真空管と前記第２真空管の両方のフィラメントの他端に接続され、前記両方のフィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードの電位と、前記第２真空管の前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項6】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は直接もしくは前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管のフィラメントの一端に接続され、前記第１真空管のフィラメントの他端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第１真空管のフィラメントの他端は、前記第２真空管のフィラメントの一端に接続され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は直接もしくは前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第２真空管のフィラメントの他端に接続され、前記第２真空管のフィラメントの一端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードの電位と、前記第２真空管の前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項7】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管のフィラメントの一端に接続され、前記第１真空管のフィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第１真空管のフィラメントの他端は、前記第２真空管のフィラメントの一端に接続され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第２真空管のフィラメントの他端に接続され、前記第２真空管のフィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードの電位と、前記第２真空管の前記アノードの電位を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項8】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管と前記第２真空管の両方のフィラメントの一端に接続され、前記両方のフィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第１真空管と前記第２真空管の両方のフィラメントの他端に接続され、前記両方のフィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードと前記第２真空管の前記アノードとの間に１次側コイルが配置されたトランスも備え、前記トランスの２次側コイルの両端の電位差を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項9】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は直接もしくは前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管のフィラメントの一端に接続され、前記第１真空管のフィラメントの他端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第１真空管のフィラメントの他端は、前記第２真空管のフィラメントの一端に接続され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は直接もしくは前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第２真空管のフィラメントの他端に接続され、前記第２真空管のフィラメントの一端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードと前記第２真空管の前記アノードとの間に１次側コイルが配置されたトランスも備え、前記トランスの２次側コイルの両端の電位差を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項10】

フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を２つ用いた回路であって、
第１バッファと第２バッファを備え、
前記真空管の一方を第１真空管、他方を第２真空管とし、
前記第１バッファの入力には第１抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、前記第１バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第１出力抵抗を介して前記第１真空管のフィラメントの一端に接続され、前記第１真空管のフィラメントの一端と前記第１バッファの入力の間には第１コンデンサが配置され、
前記第１真空管のフィラメントの他端は、前記第２真空管のフィラメントの一端に接続され、
前記第２バッファの入力には第２抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、前記第２バッファの出力は前記フィラメントと同等の抵抗値の第２出力抵抗を介して前記第２真空管のフィラメントの他端に接続され、前記第２真空管のフィラメントの他端と前記第２バッファの入力の間には第２コンデンサが配置され、
前記第1抵抗と前記第２抵抗の抵抗値、および前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの静電容量は、当該回路での処理対象の信号の周波数帯域の下限での、前記フィラメント側から前記第１バッファ、前記第２バッファを見たインピーダンスが前記フィラメントの抵抗値に対して十分高くなる値であり、
前記第１真空管の前記グリッドへの入力信号を、当該回路の入力信号とし、
前記第２真空管の前記グリッドの電位を所定の第３直流電圧にし、
前記第１真空管の前記アノードと前記第２真空管の前記アノードとの間に１次側コイルが配置されたトランスも備え、前記トランスの２次側コイルの両端の電位差を当該回路の出力信号とする
ことを特徴とする回路。

【請求項11】

請求項５から１０のいずれかに記載の回路であって、
第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗
を備え、
前記第１分圧抵抗の一端は所定の第１直流供給電源に接続され、前記第１分圧抵抗の他端は前記第２分圧抵抗の一端に接続され、前記第２分圧抵抗の他端は前記第３分圧抵抗の一端に接続され、前記第３分圧抵抗の他端は所定の第２直流供給電源に接続され、
前記第１分圧抵抗の他端の電圧が、前記第１直流電圧であり、
前記第２分圧抵抗の他端の電圧が、前記第２直流電圧である
ことを特徴とする回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直熱型の真空管を用いた回路に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１，２、非特許文献１，２に示された真空管が直熱型の真空管として知られている。直熱型の真空管は、フィラメント、グリッド、アノードを備え、フィラメントに直接電流を流すことで、フィラメントを高温にし、熱電子を放出させる。直熱型の真空管の他に傍熱型の真空管も存在する。傍熱型の真空管は、フィラメントの代わりにヒーターとカソードを備えている。ヒーターに電流を流すことでカソードを高温にし、カソードから熱電子を放出させる。なお、ヒーターとカソードは絶縁されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１３４２９８号公報

【文献】特開２０１６－１３４２９９号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】ＫＯＲＧ、“Ｎｕｔｕｂｅ”，［令和２年２月６日検索］、インターネット<https://korgnutube.com/jp/>.

【文献】Western Electric, “300-B Vacuum Tube”，［令和２年２月６日検索］、インターネット<https://www.westernelectric.com/products/300b.html>.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

直熱型の真空管のフィラメントおよび傍熱型の真空管のヒーターには大電流を流す必要がある。フィラメントまたはヒーターを高温にするために流す電流は、真空管で扱う信号の電流よりも非常に大きい。製品および使用方法にも依存するが、高温にするための電流は信号の電流の１０～１０００倍程度である。傍熱型の真空管の場合は、ヒーターとカソードが絶縁されているので、ヒーターを高温にするための電流と真空管が扱う信号の電流とは分けられている。したがって、カソードの電位を利用した信号処理回路を作成しやすい。例えば、カソードの電圧を出力とするカソードフォロアを利用しやすい。

【0006】

しかしながら、直熱型の真空管の場合、フィラメントに高温にするための電流と信号の電流の両方を流す必要があるので、フィラメントの電位を利用した現実的な信号処理回路を提供することが困難だった。

【0007】

本発明は、直熱型の真空管を用いた回路において、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の回路は、フィラメント、グリッド、アノードを有する直熱型の真空管を用いた回路であり、第１バッファと第２バッファを備える。第１バッファの入力には抵抗を通して所定の第１直流電圧が印加され、第１バッファの出力は抵抗を介してフィラメントの一端に接続され、フィラメントの一端と第１バッファの入力の間にはコンデンサが配置される、また、第２バッファの入力には抵抗を通して所定の第２直流電圧が印加され、第２バッファの出力は抵抗を介してフィラメントの他端に接続され、フィラメントの他端と第２バッファの入力の間にはコンデンサが配置される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の回路によれば、フィラメント側から第１バッファ側を見たときのインピーダンスおよび第２バッファ側を見たときのインピーダンスは、直流に対しては低くなり、所定の周波数より高い交流成分に対しては高くなる。したがって、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１の回路の構成例を示す図。

【図2】実施例１の回路の別の構成例を示す図。

【図3】フィラメント側からバッファ側を見たインピーダンスを説明するための図。

【図4】実施例１変形例１の回路の構成例を示す図。

【図5】実施例２の回路の構成例を示す図。

【図6】実施例２変形例１の回路の構成例を示す図。

【図7】実施例３の回路の構成例を示す図。

【図8】実施例３変形例１の回路の構成例を示す図。

【図9】実施例３変形例２の回路の構成例を示す図。

【図10】実施例３変形例３の回路の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

【実施例1】

【0012】

図１に実施例１の回路の構成例を示す。真空管１５０は直熱型の真空管であり、フィラメント１５１、グリッド１５２、アノード１５３を有する。回路１００は、真空管１５０、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１を備える。第１バッファ１１１と第２バッファ１２１は、増幅率が約１であり、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さい。第１バッファ１１１、第２バッファ１２１には、オペアンプを用いてもよいし、トランジスタを用いてもよい。第１バッファ１１１と第２バッファ１２１の増幅率の詳細については、後述する。

【0013】

第１バッファ１１１の入力には抵抗１３５を通して所定の第１直流電圧Ｖ_１が印加される。第１バッファ１１１の出力は出力抵抗１１２を介してフィラメント１５１の一端に接続される。フィラメント１５１の一端と第１バッファ１１１の入力の間にはコンデンサ１１３が配置される。第２バッファ１２１の入力には抵抗１３６を通して所定の第２直流電圧Ｖ_２が印加される。第２バッファ１２１の出力は出力抵抗１２２を介してフィラメント１５１の他端に接続される。フィラメント１５１の他端と第２バッファ１２１の入力の間にはコンデンサ１２３が配置される。なお、抵抗１３５，１３６は抵抗値が大きい抵抗である。

【0014】

コンデンサ１１３，１２３の位置には、コンデンサのみを配置してもよいし、直列に抵抗も配置してもよい。少なくとも、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１の入力と出力の間は、直流電流が流れないようにする。直流電流が流れない状態なので、第１バッファ１１１の入力に印加される電圧の直流成分は、抵抗１３５を通して印加される第１直流電圧Ｖ_１と同じとなる。一方、交流成分は、第１バッファ１１１の入力にフィードバックされる。直流を供給する電源を直接バッファ１１１に接続したのでは、交流成分をフィードバックできなくなるため、抵抗を通して直流電圧を印加する。「抵抗を通して直流電圧を印加する」とは、電圧の直流成分は所定の電圧に維持し、交流成分は変化できる状態で直流電圧を供給することを意味している。また、バッファ１１１の増幅率は約１なので、バッファ１１１の出力の電位は約Ｖ_１となる。同様に、バッファ１２１の入力に印加される電圧の直流成分は、抵抗１３６を通して印加される第２直流電圧Ｖ_２と同じとなる。また、バッファ１２１の増幅率は約１なので、バッファ１２１の出力の電位は約Ｖ_２となる。

【0015】

出力抵抗１１２，１２２の抵抗値をｒ、フィラメントの抵抗値をｒ_ｆとすると、フィラメント１５１には、｜Ｖ_２－Ｖ_１｜／（ｒ_ｆ＋２ｒ）の電流が流れる。フィラメント１５１を高温にするために、出力抵抗１１２，１２２は、フィラメント１５１と同等の小さい抵抗値にする必要がある。所定の第１直流電圧Ｖ_１、第２直流電圧Ｖ_２は、フィラメント１５１を高温にするために必要な電位差となるように設定すればよい。フィラメント１５１に流れる電流は、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２の電位差の絶対値に比例するだけなので、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２自体の電位は、グリッド１５２に印加するバイアス電圧を調整しやすいように定めればよい。例えば、グリッド１５２に信号を入力する際にバイアス電圧を付加する必要がないように、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２の電位を設定してもよい。

【0016】

第１直流電圧Ｖ_１、第２直流電圧Ｖ_２は、抵抗値が大きい３つの抵抗を用いて、図２に示す構成で実現してもよい。図２に実施例１の回路の別の構成例を示す。図１と異なる点は、第１直流電圧Ｖ_１、第２直流電圧Ｖ_２を３つの抵抗を用いて印加していることである。回路１０１は、第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３を備える。この場合、第１分圧抵抗１３１の一端は所定の第１直流供給電源Ｖ_Ａに接続される。第１分圧抵抗１３１の他端は第２分圧抵抗１３２の一端に接続される。第２分圧抵抗１３２の他端は第３分圧抵抗１３３の一端に接続される。第３分圧抵抗１３３の他端は所定の第２直流供給電源Ｖ_Ｂに接続される。第１分圧抵抗１３１の他端の電圧を第１直流電圧Ｖ_１とし、第１バッファ１１１の入力に接続すればよい。第２分圧抵抗１３２の他端の電圧を第２直流電圧Ｖ_２とし、第２バッファ１２１の入力に接続すればよい。例えば、第１直流供給電源Ｖ_Ａを負の供給電圧－Ｖ_Ｃ、第２直流供給電源Ｖ_Ｂを正の供給電圧＋Ｖ_Ｃとし、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２が所定の電圧になるように、第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３で分圧すればよい。上述のように第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗は、出力抵抗に比べ十分大きい抵抗値である。なお、第１バッファ１１１のフィードバックによって電位Ｖ_１は影響を受けると考えられるが、電位Ｖ_１の直流成分は変化しない。電位Ｖ_２についても同様である。したがって、第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３で、第１直流供給電源Ｖ_Ａと第２直流供給電源Ｖ_Ｂを分圧すれば、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２を所定の電圧に設定できる。このように設定された直流電圧をバッファの入力に印加する場合も、「バッファの入力に抵抗を介して直流電圧を印加する」に該当する。

【0017】

図１，２に示した回路は、傍熱型の真空管を用いた場合のカソードフロアに相当する。回路１００，１０１を、カソードフロアとして動作させる場合、アノード１５３に、直接または抵抗１５４を介して所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。回路１００，１０１の場合は、グリッド１５２に当該回路への入力信号ｓである交流の信号が入力される。なお、バイアス電圧が必要な場合は、入力信号ｓはバイアス電圧が付加された上で、グリッド１５２に入力される。そして、フィラメント１５１の電位に含まれる交流成分を出力信号Ｓとする。図１，２の例では、フィラメント１５１の他端（第２バッファ側）の電位を出力信号としているが、フィラメント１５１の一端（第１バッファ側）の電位を出力信号としても構わない。

【0018】

図３は、フィラメント側からバッファ側を見たインピーダンスを説明するための図である。図３では、第２バッファ１２１を例として示している。第２バッファ１２１の増幅率をＡ、出力抵抗の抵抗値をｒ、コンデンサ１２３の静電容量をＣ、第２バッファ１２１の入力と接地までの抵抗１３４の抵抗値をＲ、フィラメント側の電圧をＶ、フィラメント側からバッファ側に流れる電流をＩ、出力抵抗１２２に流れる電流をＩ_１、コンデンサ１２３と抵抗１３４に流れる電流をＩ_２、流れる電流の周波数をｆ、ｊは虚数を示す記号とする。このとき、バッファ１２１の入力の電位はＲ・Ｉ_２であり、バッファ１２１の出力の電位はＡ・Ｒ・Ｉ_２であり、以下の関係が成り立つ。

【0019】

Ｉ_１＝（Ｖ－Ａ・Ｒ・Ｉ_２）／ｒ
Ｉ_２＝Ｖ／（Ｒ＋１／ｊ２πｆＣ）
Ｉ＝Ｉ_１＋Ｉ_２
これらの式からＩ_１とＩ_２を消去し、インピーダンスＺ（ｆ）＝Ｖ／Ｉを求めると、以下のようになる。

【0020】

【数1】

【0021】

直流（f＝０）の場合、Ｚ（０）＝ｒとなる。また、周波数が高くなるとインピーダンスＺ（ｆ）は大きくなり、周波数が十分高くなると、

【0022】

【数2】

【0023】

となる。静電容量Ｃ、抵抗値Ｒ、増幅率Ａを調整することで、フィラメント側からバッファ側を見たインピーダンスの周波数特性を設定できることが分かる。処理対象の信号の周波数帯域の下限でのインピーダンスが十分に高くなるように、静電容量Ｃ、抵抗値Ｒ、増幅率Ａを定めればよい。音響信号に回路１００，１０１を使用する場合、下限が１０Ｈｚから２０Ｈｚになるように静電容量Ｃ、抵抗値Ｒ、増幅率Ａを調整すればよい。特に、増幅率Ａを約１にすればＺ（ｆ）≒Ｒにでき、増幅率ＡをＡ＝１＋ｒ／ＲにすればＺ（ｆ）を無限大にできる。ただし、ｒは小さい値であり、Ｒは大きい値なので増幅率Ａは約１にすればよい。

【0024】

例えば、Ｃ＝１００μＦ、Ｒ＝２．２ＭΩ、ｒ＝４１Ω（非特許文献１のフィラメントの抵抗値）とする。このとき、Ａ＝１であれば、１０Ｈｚで５００ｋΩ、２０Ｈｚで１ＭΩ、１００Ｈｚで２ＭΩ、２００Ｈｚ以上で約２．２ＭΩとなる。Ａ＝０．９９９９であれば、１０Ｈｚで３００ｋΩ、１００Ｈｚ以上で約３３０Ωとなる。Ａ＝０．９９９５のときは、１０Ｈｚ以上は約９０ｋΩである。いずれの場合も、０．００１Ｈｚのときは１００Ω以下であり、直流のときは４１Ωである。いずれの場合も、音響信号の処理に利用できるが、増幅率Ａは１に近い方が望ましい。第１バッファ１１１の場合も同様である。つまり、図３に示した回路において、ｒを小さい値、ＲとＣを大きい値、Ａを約１に設定することで、直流成分に対するインピーダンスを低くし、交流成分に対するインピーダンスを高くできる。「約１」の許容範囲は、回路１００，１０１に求められる精度などから定めればよい。

【0025】

回路１００，１０１によれば、フィラメント側から第１バッファ側を見たときのインピーダンスおよび第２バッファ側を見たときのインピーダンスは、直流に対しては低くなり、所定の周波数より高い交流成分に対しては高くなる。したがって、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。特に、図１，２のようにカソードフォロアに相当する回路にすれば、フィラメントの電位を出力信号にすることができる。また、カソードフロアは入力インピーダンスが大きく出力インピーダンスが小さい特性を持つので、図１，２の回路は、インピーダンス変換器として利用できる。

【0026】

［変形例１］
図４に、実施例１変形例１の回路の構成例を示す。真空管１６０は直熱型の真空管であり、フィラメント１６１、グリッド１６２、アノード１６３を有する。回路１０２は、真空管１６０、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１を備える。第１バッファ１１１と第２バッファ１２１は、増幅率が約１であり、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さい。第１バッファ１１１、第２バッファ１２１には、オペアンプを用いてもよいし、トランジスタを用いてもよい。

【0027】

回路１０２の構成は、回路１０１と同じであり、回路１０２への入出力が異なる。回路１０２においても、第１バッファ１１１の入力には抵抗を通して所定の第１直流電圧Ｖ_１が印加される。第１バッファ１１１の出力は出力抵抗１１２を介してフィラメント１６１の一端に接続される。フィラメント１６１の一端と第１バッファ１１１の入力の間にはコンデンサ１１３が配置される。第２バッファ１２１の入力には抵抗を通して所定の第２直流電圧Ｖ_２が印加される。第２バッファ１２１の出力は出力抵抗１２２を介してフィラメント１６１の他端に接続される。フィラメント１６１の他端と第２バッファ１２１の入力の間にはコンデンサ１２３が配置される。なお、コンデンサ１１３，１２３の位置には、コンデンサのみを配置してもよいし、直列に抵抗も配置してもよい。少なくとも、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１の入力と出力の間は、直流電流が流れないようにする。なお、図４では、３つの抵抗を用いて第１直流電圧Ｖ_１、第２直流電圧Ｖ_２を印加する構成を示しているが、図１に示した２つの抵抗を用いる構成でもよい。

【0028】

また、アノード１６３に、抵抗１６４を介して所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。グリッド１６２の電位は、所定の第３直流電圧Ｖ_Ｇに維持される。第３直流電圧Ｖ_Ｇは、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２と真空管１６０の特性を考慮して定めればよい。なお、第３直流電圧Ｖ_Ｇを接地にすればよいように、第１直流電圧Ｖ_１と第２直流電圧Ｖ_２を設定すれば、回路をシンプルにできる。回路１０２では、フィラメント１６１に入力信号ｓである交流の信号が入力される。図４の例では、フィラメント１６１の他端側に入力されている。そして、回路１０２は、アノード１６３の電位を出力信号Ｓとする。

【0029】

回路１０２の場合も、フィラメント側から第１バッファ側を見たときのインピーダンスおよび第２バッファ側を見たときのインピーダンスは、直流に対しては低くなり、所定の周波数より高い交流成分に対しては高くなる。したがって、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【実施例2】

【0030】

図５に、実施例２の回路の構成例を示す。真空管１５０，１６０は直熱型の真空管であり、フィラメント１５１，１６１、グリッド１５２，１６２、アノード１５３，１６３を有する。回路２００は、真空管１５０，１６０、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１を備える。第１バッファ１１１と第２バッファ１２１は、増幅率が約１であり、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さい。第１バッファ１１１、第２バッファ１２１には、オペアンプを用いてもよいし、トランジスタを用いてもよい。

【0031】

第１バッファ１１１の入力には抵抗を通して所定の第１直流電圧Ｖ_１が印加される。第１バッファ１１１の出力は出力抵抗１１２を介してフィラメント１５１，１６１の一端に接続される。フィラメント１５１，１６１の一端と第１バッファ１１１の入力の間にはコンデンサ１１３が配置される。第２バッファ１２１の入力には抵抗を通して所定の第２直流電圧Ｖ_２が印加される。第２バッファ１２１の出力は出力抵抗１２２を介してフィラメント１５１，１６１の他端に接続される。フィラメント１５１，１６１の他端と第２バッファ１２１の入力の間にはコンデンサ１２３が配置される。なお、コンデンサ１１３，１２３の位置には、コンデンサのみを配置してもよいし、直列に抵抗も配置してもよい。少なくとも、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１の入力と出力の間は、直流電流が流れないようにする。アノード１５３，１６３には、抵抗１５４，１６４を介して所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。

【0032】

真空管１５０のグリッド１５２への入力信号ｓを、回路２００の入力信号とする。そして、真空管１６０のグリッド１６２の電位を所定の第３直流電圧Ｖ_Ｇに維持する。回路２００では、真空管１５０のアノード１５３の電位を回路２００の１つ目の出力信号Ｓ_１とする。出力信号Ｓ_１は、入力信号ｓとは位相が反転されて増幅されている。真空管１５０のフィラメント１５１の電位はフィラメント１６１に入力される。図５の真空管１６０に関する回路構成は実施例１変形例１と同じである。真空管１６０のアノード１６３の電位を回路２００の２つ目の出力信号Ｓ_２とする。フィラメント１５１の電位は入力信号ｓと同相であり、アノード１６３の電位も同相である。つまり、出力信号Ｓ_１と出力信号Ｓ_２とは逆相となっている。

【0033】

回路２００は、回路１０１（図２）と回路１０２（図４）とを共通する回路を共用しながら組み合わせた回路である。図５に示すように、回路２００は、第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３も備える。この場合、回路１０１と同様に、第１分圧抵抗１３１の一端は所定の第１直流供給電源Ｖ_Ａに接続される。第１分圧抵抗１３１の他端は第２分圧抵抗１３２の一端に接続される。第２分圧抵抗１３２の他端は第３分圧抵抗１３３の一端に接続される。第３分圧抵抗１３３の他端は所定の第２直流供給電源Ｖ_Ｂに接続される。記第１分圧抵抗１３１の他端の電圧を第１直流電圧Ｖ_１とし、第１バッファ１１１の入力に接続すればよい。第２分圧抵抗１３２の他端の電圧を第２直流電圧Ｖ_２とし、第２バッファ１２１の入力に接続すればよい。第１分圧抵抗、第２分圧抵抗、第３分圧抵抗は、出力抵抗に比べ十分大きい抵抗値である。なお、図５では、３つの抵抗を用いて第１直流電圧Ｖ_１、第２直流電圧Ｖ_２を印加する構成を示しているが、図１に示した２つの抵抗を用いる構成でもよい。後述する図６～１０においても同様である。

【0034】

回路２００によれば、フィラメント側から第１バッファ側を見たときのインピーダンスおよび第２バッファ側を見たときのインピーダンスは、直流に対しては低くなり、所定の周波数より高い交流成分に対しては高くなる。したがって、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【0035】

［変形例１］
図６に、実施例２変形例１の回路の構成例を示す。回路２０１は、抵抗１５４、１６４の代わりに、トランス１７０を備えていることが回路２００との相違点である。そのほかの構成は、回路２００と同じである。トランス１７０の１次側コイル１５５，１６５は真空管１５０のアノード１５３と真空管１６０のアノード１６３の間に配置され、１次側コイル１５５と１次側コイル１６５の間に所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。図６では、２次側コイル１７５の両端の電位差を出力とする。例えば、出力信号Ｓをスピーカ（図示していない）に接続すればよい。回路２０１の場合も、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【実施例3】

【0036】

図７に、実施例３の回路の構成例を示す。真空管１５０，１６０は直熱型の真空管であり、フィラメント１５１，１６１、グリッド１５２，１６２、アノード１５３，１６３を有する。回路２００は、真空管１５０，１６０、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１を備える。第１バッファ１１１と第２バッファ１２１は、増幅率が約１であり、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さい。第１バッファ１１１、第２バッファ１２１には、オペアンプを用いてもよいし、トランジスタを用いてもよい。

【0037】

第１バッファ１１１の入力には抵抗を通して所定の第１直流電圧Ｖ_１が印加される。第１バッファ１１１の出力は直接もしくは出力抵抗１１２を介して真空管１５０のフィラメント１５１の一端に接続される。真空管１５０のフィラメント１５１の他端と第１バッファ１１１の入力の間にはコンデンサ１１３が配置される。真空管１５０のフィラメント１５１の他端は、真空管１６０のフィラメント１６１の一端に接続される。第２バッファ１２１の入力には抵抗を通して所定の第２直流電圧Ｖ_２が印加される。第２バッファ１２１の出力は直接もしくは出力抵抗１２２を介して真空管１６０のフィラメント１６１の他端に接続される。真空管１６０のフィラメント１６１の一端と第２バッファ１２１の入力の間にはコンデンサ１２３が配置される。なお、コンデンサ１１３，１２３の位置には、コンデンサのみを配置してもよいし、直列に抵抗も配置してもよい。少なくとも、第１バッファ１１１、第２バッファ１２１の入力と出力の間は、直流電流が流れないようにする。上記の構成の場合、フィラメント１５１，１６１が出力抵抗の役割を果たすので、出力抵抗１１２，１２２は無くてもよい。したがって、第１バッファ１１１の出力をフィラメント１５１の一端に直接接続してもよい。また、第２バッファ１２１の出力をフィラメント１６１の他端に直接接続してもよい。アノード１５３，１６３には、抵抗１５４，１６４を介して所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。

【0038】

真空管１５０のグリッド１５２への入力信号ｓを、回路３００の入力信号とする。そして、真空管１６０のグリッド１６２の電位を所定の第３直流電圧Ｖ_Ｇに維持する。回路３００では、真空管１５０のアノード１５３の電位を回路３００の１つ目の出力信号Ｓ_１とする。出力信号Ｓ_１は、入力信号ｓとは位相が反転されて増幅されている。真空管１５０のフィラメント１５１の電位はフィラメント１６１に入力される。そして、真空管１６０のアノード１６３の電位を回路３００の２つ目の出力信号Ｓ_２とする。フィラメント１５１の電位は入力信号ｓと同相であり、アノード１６３の電位も同相である。つまり、出力信号Ｓ_１と出力信号Ｓ_２とは逆相となっている。図５に示した回路２００ではフィラメント１５１，１６１が並列に接続されていたが、回路３００は、フィラメント１５１，１６１が直列に接続されている。実施例２と実施例３の違いはフィラメントの接続方法である。

【0039】

回路３００も、第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３を備えてもよい。第１分圧抵抗１３１、第２分圧抵抗１３２、第３分圧抵抗１３３を備える場合の構成は、回路２００と同じである。

【0040】

回路３００によれば、フィラメント側から第１バッファ側を見たときのインピーダンスおよび第２バッファ側を見たときのインピーダンスは、直流に対しては低くなり、所定の周波数より高い交流成分に対しては高くなる。したがって、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【0041】

［変形例１］
図８に、実施例３変形例１の回路の構成例を示す。回路３０１は、抵抗１５４、１６４の代わりに、トランス１７０を備えていることが回路３００との相違点である。そのほかの構成は、回路３００と同じである。トランス１７０の１次側コイル１５５，１６５は真空管１５０のアノード１５３と真空管１６０のアノード１６３の間に配置され、１次側コイル１５５と１次側コイル１６５の間に所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。図８では、２次側コイル１７５の両端の電位差を出力とする。例えば、出力信号Ｓをスピーカ（図示していない）に接続すればよい。回路３０１の場合も、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【0042】

［変形例２］
図９に、実施例３変形例２の回路の構成例を示す。回路３０２と回路３００との相違点は以下のとおりである。回路３０２では、第１バッファ１１１の出力は出力抵抗１１２を介して真空管１５０のフィラメント１５１の一端に接続される。真空管１５０のフィラメント１５１の一端と第１バッファ１１１の入力の間にはコンデンサ１１３が配置される。第２バッファ１２１の出力は出力抵抗１２２を介して真空管１６０のフィラメント１６１の他端に接続される。真空管１６０のフィラメント１６１の他端と第２バッファ１２１の入力の間にはコンデンサ１２３が配置される。回路３００では、フィラメント１５１，１６１に出力抵抗の役割を果たさせることができたので出力抵抗１１２，１２２を省略可能だったが、回路３０２では出力抵抗１１２，１２２を備える必要がある。回路３０２の場合も、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【0043】

［変形例３］
図１０に、実施例３変形例３の回路の構成例を示す。回路３０３は、抵抗１５４、１６４の代わりに、トランス１７０を備えていることが回路３０２との相違点である。そのほかの構成は、回路３０２と同じである。トランス１７０の１次側コイル１５５，１６５は真空管１５０のアノード１５３と真空管１６０のアノード１６３の間に配置され、１次側コイル１５５と１次側コイル１６５の間に所定の直流電圧であるアノード電圧＋Ｖが印加される。図１０では、２次側コイル１７５の両端の電位差を出力とする。例えば、出力信号Ｓをスピーカ（図示していない）に接続すればよい。回路３０３の場合も、フィラメントを高温にするための回路の影響を受けることなく、フィラメントの電位を利用した信号処理回路を作成できる。

【符号の説明】

【0044】

１００，１０１，１０２，２００，２０１，３００，３０１，３０２，３０３ 回路
１１１ 第１バッファ １１２，１２２ 出力抵抗
１１３，１２３ コンデンサ １２１ 第２バッファ
１３１ 第１分圧抵抗 １３２ 第２分圧抵抗
１３３ 第３分圧抵抗 １３４，１３５，１３６ 抵抗
１５０，１６０ 真空管 １５１，１６１ フィラメント
１５２，１６２ グリッド １５３，１６３ アノード
１５４，１６４ 抵抗 １５５，１６５ １次側コイル
１７０ トランス １７５ ２次側コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】