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  1. ニャさんのオーディオ掲示板(0)
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6GB8PPCFSTAの測定(4)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月16日(金)16時11分33秒
返信・引用
  次に、F=1kHz、F=100Hzの高調波歪率 対 出力特性を見るとF=1kHzではTHD+Nと3次高調波は
同じレベルに有り、2次高調波、4次高調波は可成り低いレベルに有る。これはプッシュプル
アンプのAC平行度が取れている為に偶数次歪が下がって、残りの奇数次高調波(主に3次高調
波)で増幅素子(真空管)の直線性が決定されている事を表す。
増幅段のgmの関数は3/2乗、出力段はUL特性で3/2乗、5/2乗特性の中間特性になるので4
次以上の高調波非常に少なっている事が解る。

次にf=100Hzの特性を見るとPo=15W以上でTHD+Nのカーブが急激に上昇して悪化するのが判
る、同様に2次高調波が増大悪化しているのも観測される。2次歪が悪化する時はアンプの動
作点が狂ってプッシュプル平行度がずれた事を表している。

プッシュプルの真空管の平行度がずれても、出力トランスが磁気飽和を起こさなければ歪率
カーブが折れ線になる様な急激な歪率の変化は起きないので出力トランスの磁気飽和が起き
たと判断した次第である。

真空管の電流平行度のずれはF=1kHzでも起きている筈で有るが出力トランスの励磁電流が小
さいので磁気飽和を起こすことは無いが低い周波数では励磁電流が周波数に反比例して増加
するので磁気飽和が起こり易くなる。

次に、画像(下)の歪率カーブグラフに示す様に出力トランスの不平行電流がPo=15W以上で
スペックの2mA以内になる様に出力電流のDCバランスを調整すると歪率カーブが悪化しないの
が確認出来た。
以上で低域周波数での歪率の悪化の原因は出力トランスの磁気飽和である事が判った。

(上)高調波歪率(H1=1kHz) 対 出力特性図、(中)高調波歪率(H1=100Hz) 対 出
力特性図、(下)磁気飽和対策前/後の歪率特性図である。
 
 

6GB8PPCFSTAの測定(3)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月16日(金)14時14分21秒
返信・引用 編集済
  6GB8UL-Cf PPSTAの特性データの続きを示す。
出力トランスがLux OY-36-5(標準仕様)である為、カソード帰還巻き線が無いので2次巻き
線を使って0-4Ω、4Ω-16Ω巻き線を使ってカソード負帰還を実現した。

この様な面倒臭い事をしたのは高域歪み率の低減を図るのが目的であったがF=10kHzの歪み率
で約8dB位の歪み率の低減効果が図れた。

概ね所期の目論見は成功したかと思ったが、F=100Hzの歪み率を見ると判る様にPo=15W/8Ω
位から歪み率カーブが不連続的に増加する異常な現象が観測された。

当初、正帰還と負帰還を併用して掛ける少々危うい回路方式を採用していたので、アンプの
内部で局部発振が起きた事を疑ったがオシロスコープの波形観測では確認出来ないので久し
振りに高周波まで測定観測出来るHpのスペクトラムアナライザまで投入して原因を調べた
が結局、発振現象では無い事が確認できた。

其れから2日程掛かって考えられる原因を一つずつ潰して行き、結局出力トランスの不平行
電流の増加に因る磁気飽和が原因である事が判った。

Po=15W位から出力管の電流平行度が怪しくなってアンバランス電流が急撃に増加する為、前
述の様な挙動が発生した様である。

詳しい解析を行って確認したデータも有るが掲示板で公開する様な物では無いので簡単に原
因について結果だけを記載して置きたいと思う。

LuxのOYシリーズ出力トランスは不平行許容電流が少ないので之に引っ掛かった様である。

元々改造前のアンプでは本機と同じOPTと真空管を使っていて問題は無かったので原因と
して考えられるのは2次巻き線を使ったカソード帰還と云う事になる。以下次回。

(上)周波数/位相特性図、(中)THD+N(F=1kHz) 対出力(8Ω)特性図、(下)
THD+N 対 周波数(8Ω)特性図である。
 

6GB8PPCFSTAの測定(2)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月 6日(火)13時26分45秒
返信・引用 編集済
  画像(上)が6GB8のプレート間の差動電圧の周波数特性である。カソード帰還がCFB=2.9dB
掛かっている。カソード帰還が無ければ周波数の上昇に連れてf=50kHzからだら下がりに落
ちて行くと考えられるが高域周波数でゲインの盛り上がりはカソード帰還の影響であると考
えられる。

カソード帰還で特性が改善されるのは当然想定しているから効果を期待して採用している訳
で有るが、大出力時の出力段の直線性の改善を期待しての事で有ったが、之も直線性の改善
効果でこれは今回初めて見た特性であり大層勉強になった。
3段増幅トータルの差動利得はG=69.1dBでありLch/Rchの差異は殆ど無い。

次に、画像(中)がOPT出力特性である。
初段からOPT出力(8Ω-0)端子迄全ての信号系の周波数特性である。
OPTとしては今となっては狭帯域の周波数特性である。f=20kHz以上で周波数特性に差が有る
のが判る。f=120kHzでRchの方が1.5dB程減衰が少ないので高域補償定数をLch/Rch同じ値に
するとRchの方は負帰還量が大きくなりF特が急激に減衰する肩の部分で2次系のピークが発
生する事になる様である。

これはOPTのF特のバラつきに因るので、まあ一番良いのは特性がLchと揃ったOPTに換装する
事であるが予備は無いのでRch側の補償容量で負帰還量を匙加減するか、亦は何れかの増幅
段で高域周波数特性を調整する事になる。

ちゃんと各増幅段の特性が測定出来る事によって不具合の原因も突き止められる訳である。
闇雲に鉄砲撃っても当たらないのと同じで矢張り的をしっかり見定める事が肝要になる。
 

6GB8PPCFSTAの測定(1)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月 6日(火)09時50分52秒
返信・引用
  6GB8UL-CFPPSTAの特性の測定をする。

DUT(被測定アンプ)は高域周波数F=10kHzの歪率の改善を目指してカソード負帰還を掛け
た物である。

NFBを掛けた時の仕上がり特性が揃わない。Lchは問題が無いのにRchは高域の仕上がりF特に暴れが
出て補償を工夫しても取り切れ無いので初心に帰って各増幅段の周波数特性を測定して見た。

画像(上)が良い方のLchのF特でNFB=14.5dB掛けた時の特性図で有り高域の肩特性が急峻で有るが
インディシャル応答は概ね良好で有り、LUX-OY36-5の帯域特性の影響が大きい様である。Rchの特性
は改善される迄は公開しない。

次に、画像(中)が初段差動回路12AX7のプレート間の周波数特性である。(シアン:LchF特、緑:
RchF特、緑:Lch位相、黄色:Rch位相、以下同様)

之を見る限りLch/Rchでの差異は殆ど無いと考えられる。差動利得はG=29.5dB/1kHzで概ね良好な特
性であると考えている。

画像(下)初段(12AT7)、ドライブ段(6FQ7)を通しての周波数特性である。測定信号はドライブ段プ
レート間の差動電圧で観測している。トータルの差動利得はG=51.7dBで殆ど差異は無いのが見て取
れる。

今回の測定には以前から試作改良して来た差動入力メジャリングアンプが頗る威力を発揮した。
プレート信号の様に出力インピーダンスが高い回路は普通の測定器では正確に測定出来ない。当方も
今まで見た事が無かった。多分測定を重視しているアンプ製作者の皆さんも、1kHzの利得は普通に測
定するであろうが、詳しい周波数特性は殆ど測定していなかったのでは無いだろうかと思う。

以下、測定データ画像を示す。
 

オシロスコープの周波数特性のチェック(2)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月 4日(日)16時17分0秒
返信・引用 編集済
  アパーチャ効果で-3dBとなるF特に付いて計算ではf=225MHzと書いたが、これはサンプルホー
ルドのデューティ比が100%とした時の値であり実際にはデューティはもッと短くなるので周
波数特性は高い方に伸びていると思われる。結果として実測値で間違い無い様に思われる。

正確に調べるには4個のAD変換機のデマルチプレックス時間と各AD変換機のホールド時間を
調べて見れば判るがそこ迄する必要無いので実測値の評価検討だけして終わりにしたい。

TDS754Dはサンプリング周波数、2GHzFs、TDS5054Bは同様に5GHzFsでf=500MHsに対しては
十分なサンプル数が取れる。それにしても5GHzFsだとサンプリング時間は200p秒で凄い物
である。
 

オシロスコープの周波数特性のチェック

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 7月 4日(日)12時06分55秒
返信・引用 編集済
  待望の標準信号発生器(SSG)が入手出来たのでオシロスコープの周波数特性をチェックし
た。
テクトロニクスの校正用レベリング発振器が故障したので暫くオシロスコープの定期点検
で周波数特性のチェックを行っていなかったので早速チェックをした。

先ず、SSGのF特、及び出力特性ををスペクトルアナライザを用いて簡易チェックして実用
上問題無い特性である事を確認してからオシロスコープの周波数をチェックした。

当初オシロスコープの入力にテクトロニクスの50Ωターミネータを接続して特性の測定を
するが余り芳しくない結果で有ったので、オシロスコープ内臓の50Ω入力端子を使って測
定をしたが之はOKで有った。外部にターミネータ(終端抵抗)を付けると整合が取れない
様ので内部の物で測定する事にした次第である。

以下、-3dBとなる周波数を測定結果を記すると

 岩通    SS7840H:1ch:520MHz、2ch:530MHz
  テクトロ TDS5054B:1ch:560MHz、2ch:555MHz、3ch:552MHz、4ch:560MHz
      TDS754D:1ch:656MHz、2ch:586MHz、3ch:651Mz、4ch591MHz
            TDS540:1ch:250Mz、2ch:245MHz、3ch:250MHz、4ch:250MHz(リアルタイムモ
          ード)
         :1ch:565MHz、2ch:550MHz、3ch:556MHz、4ch:550Mz(繰り返し波形モ
          ード)

で概ね問題の無い結果で有った。TDS540は最高サンプリング周波数が1GHzであるのでリアル
タイムモードではAD変換器のアパーチャ効果の影響が出ている事が判る。

アパーチャ効果の計算式からはサンプリング周波数Fs=1GHzとするとゲインが-3dBになる
周波数はf=225MHz位になる様で有るがインピーダンス整合等、実際に最適化出来ているか
判らないので参考値である。繰り返し波形モードでは等価サンプリング周波数がFs=125GHz
であるので略、垂直アンプの周波数を示していると考えられる。

岩通のアナログオシロスコープは旗艦機であっただけの事は有る性能で素晴らしい物だ。
テクトロニクスの2台のデジタルオシロはサンプリング周波数が高いのでアパーチャ効果の
影響は無い。

今回、SSGを購入したのはテクトロニクスのアナログオシロスコープを修理するに当たって
修理業者支払う費用でSSGが手に入り御釣りが来るので、今までも修理校正は自前でしてい
たので治す事にした次第である。

それにしてもこのSSGは重い。
 

測定ツールの試作 (8)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 6月19日(土)13時40分20秒
返信・引用 編集済
  今回、試作中の6GB8ULPPアンプの測定に測定ツールを使用して見て甚だ具合が良いので測定ツール
自身の測定精度を向上させる事にした。

元々は定性的に観測出来れば良いので余り精度は追及していなかったが使ってみると大変便利なの
で定量測定に耐える測定器として使える様にした訳で有る。

減衰器の回路方式を当初の物では性能的に使えない事が判って、途中から回路変更をしたが未だ精
度の追及が出来ていなかったので精度を追い込む事にした。

本機を実際に使い出してアンプの内部回路等、高電圧、ハイインピダンスの回路の観測、測定に当
たって大変重宝しているが、アッテネータの減衰率の精度が取れていないので一々偏差を換算しな
いと実際の正確な測定値が読めないの不便で有ったが今回制度の向上を図った次第である。

当初のアッテネータの精度では5%位の誤差が有ったが、精密調整をして±0.5%の誤差に収めた。
アッテネータは-40dB、-20dB、後、アンプの利得が+20dBを組み合わせて所望の減衰特性を得て
いる。

細々して少々見づらいが正相側入力、反転側入力、差動入力の順に周波数特性、減衰特性、位相特
性を示す。以下、写真(上)が正相入力、(中)が反転入力、(下)が差動入力である。

反転入力のF=40kHz前後で+0.15dBの盛り上がりがある。正相側は問題ない。
F=100kHzで-2dB程の減衰が有るのは入力インピーダンスが高いので測定帯域外を減衰させる為で
ある。
 

デジタルオシロスコープ(4)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 6月11日(金)06時41分54秒
返信・引用
  早速、今朝バックアップ電池の状態を確認の為オシロスコープの通電をしてみた。

結果、正常に動作する様になった。
電池切れの状態の時は、ACコードを接続して電源を接続するだけで勝手に起動していた
が之も無くなった。時間表示もメモリが消えることが無くなった。

取り敢えず之にて作業は完了にしたいと思う。

後、テクトロにアナログオシロスコープの修理をしたいと考えている。国内ではパーツ
が入手出来そうにないのでebay辺りで探す事にしたい。
 

デジタルオシロスコープ(3)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 6月10日(木)10時45分43秒
返信・引用
  テクトロニクスTDS5054Bのサービスマニュアルを見て、分解を始めたがトップカバー
が外れないので苦戦する。

動く範囲で引っ掛かっていそうな所を調べて行くとアクセサリポーチのファスナーの
金具が怪しいと成り、試しにラジオペンチで引き上げると簡単に外れることが判り、
やっとトップカバーの取り外しが出来た。よくよくマニュアルを見るとファスナー金
具がトップカバーから離れて描かれているので之で正解で有ろうと思う。

次に、トップライトサイドシャシーを外して、プリンター取付金具を外してやっと目
的のバックアップ電池に辿り着いた。

電池の電圧はリチウムイオン電池であるが29mVしかないので、手持ちの新品と交換し
て作業は完了した。

明日、再度電源を入れて、バイオスの内容が保存されていればバックアップ電池の交
換はOKである。オシロスコープのプラットホームはウインドウズベースのMniATXマシ
ンで有から問題無く動くだろうと思う。

先ずはカバーを壊す事なく作業が済んだので目出度しである。この作業をメーカーサ
ービスに依頼すると多分、数枚の福沢さんのお世話になる事になり痛い出費で気が滅
入っていたがやれやれである。

電源投入後、ダイアグを見ても問題無くPassしているのでOKとしたい。再度明日確認
である。
 

測定器の修理(2)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 6月 2日(水)09時24分16秒
返信・引用 編集済
  岩通のオートマチックボルトスライダーAR1000の不良品を入手したので回路図を
起こす為、分解修理中である。の続き。

結局、ACインダクションモータの減速用ギアのグリースが硬化して廻らなくなっ
ていたのが故障の原因である。

回路図を起こした事で動作メカニズムも大体理解出来てモーターの不具合が判っ
たのでモーターの修理に出す為にモーターユニットを外してモーター単体で試験
するとモーター自身は正常に動作するので、次に減速ギアユニットを外して動か
してみると硬くて動かないのでギアユニットを有機溶剤で洗浄して正常に動作す
る事が確認出来たので新しいグリースを充填してモーターユニットの修理は完了
した。

今朝早朝から、全体を再度組み立てて調整をして修理完了と相成った。

電圧設定誤差範囲を小さくするとチャッタリングが起きるので±1V位にした方が
うるさく無くて良い様である。
回路内には異常電圧時に出力遮断する回路が有るが一応AC110Vを超えると作動
する様に設定した。

ヤフオクでダメ元で送料込みで¥2208-で落札したが勉強にも成り此の3週間の暇
潰し(こればっかり弄っていた訳ではない)としては十分お値打ち品で有ったと思
う。
 

測定ツールの試作 (7)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月29日(土)11時50分9秒
返信・引用
  今回、初めて実戦に投入してPPアンプの電圧増幅回路の各段の特性を測定した。

今まではオーディオアナライザの入力インピーダンス、許容入力電圧の制限で歪率特
性おろか周波数特性すら測れなかったが、此の測定ツールのお陰で、入力電圧、入力
インピーダンスを気にする事無くオーディオアナライザの機能を十分活用してグラフ
の作成も迅速にできる様になった。

測定に供用し始めたばかりであるが、アンプの内部動作が手に取る様に解るのは頗る
有益である。

測定ツールの仕様案を考えてから、プリント基板の設計、基板加工機でのルータ加工、
機構部品等の手配と暇を見ての作業で半年近く掛かって了ったが、我乍ら便利な物が
出来たと満足している。

写真(上)が測定風景の全体像、(中)が測定風景アップ図、(下)が測定ツールの
画像である。
 

デジタルオシロスコープ(3)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月27日(木)15時39分31秒
返信・引用
  プラットホームのパソコンのBIOSの設定、システムのバックアップ、レジストリの
バックアップをした。

OSは今と成っては古いWin2Kであるが、久し振りに使ってみて思うのは安定性は良い。
軽いし早い!。

最近のパソコンはOSが64ビットにになった以上にメモリの使用量が大きい。見たくも
無いWEB広告の動画の為に大容量のメモリを積んでいる様な物で甚だ遺憾であると思う。

之でTDS5054Bの導入チェックは取り敢えず完了としたい。
 

デジタルオシロスコープ(2)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月24日(月)07時43分53秒
返信・引用 編集済
  今朝、引き続きセルフキャリブレーション、ダイアグ、ハードコピーのチェックを
した。概ね良好である。

次にパスワードのタイムエラーが出たのでパスワード無しで設定し直した。下手に
パワスワードを設定すると電源立ち上げの度にキーボードが必要になるので面倒臭
いのでこの様に設定した。

次に、正弦波を見ていると波形が少し時間軸上を前後する様であるが、所謂ジッタ
ではなさそうである。

矩形波を入れると波形は静止するので垂直増幅器のAD変換器の1/2LSBでのサンプ
リング誤差の影響だろうと思われる。
8ビットフラッシュ型AD変換機で有れば分解能は1/256であるので0.4%FS
(フルスケール)の間で取り込んだデータがふら付くのでサンプリングの度にタイミ
ングがずれる事は考えられる。

後、ハードディスクのバックアップを早めにしておく必要がある。

以下、写真はハードコピーの画像である。
 

デジタルオシロスコープ

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月23日(日)15時18分52秒
返信・引用 編集済
  今回、テクトロニクスのデジタルオシロスコープTDS5054Bを入手した。
動作チェックを行ったが概ね良好である。
消費電力は今まで使っていたTDS754Dの1/2.5になりPC:115W/AC100Vである。

亦、パソコン(win2k)をプラットホームにしている為マンマシンインターフェースが頗る良
くなっている様である。

今まで同じテクトロニクスのTDS754DとTDS540(バックアップ用)を使っていたが性能は兎
も角、中々専門性が強く余り使い勝手が良い印象は無かったので出番は少なかった。
亦、消費電力がTDS754DでPC:255W/AC100Vと大きいので最近の省電力液晶表示の物を探して
いたら出物が有ったので購入した次第である。

TDS754Dで使い難いなと思っていた処は随分改良され、設定の変更も直感的に出来る様にな
って使い勝手が向上した様である。

写真の2段重ねの上側が今回導入したTDS5054Bで、下側がTDS754Dである。両方共当方には
少々贅沢な感があるが大人の玩具(おもちゃ)と云う事でまあ良かろうとした。
 

測定器の修理

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月18日(火)11時17分36秒
返信・引用
  先ず、第1番目、APのSYS2522で日頃使用しない機能であるモニタースピーカから音が
出ないので、久し振りに埃の掃除がてらカバーを開けてスピーカのコネクタを調べると
2本あるピンの一方がずれて刺さって無い事が判明した。前回埃掃除をした時コネクタの
接続をミスっていたのだろう。カバーを付け再チェックしてちゃんと動作している事を
確認した。

今回、不具合が見つかったのはスピーカのF特測定をマルチトーン信号で測定してスプラ
イン処理をして簡易F特を測定しようと思い立ったためである。

2点目、岩通のオートマチックボルトスライダーの不良品を入手したので回路図を起こす
為、分解修理中である。

最近、近所でも太陽光発電が増えて、日中のACライン電圧が異常に高い事が多い日が続く
ノイズも多いし、真空管等は寿命加速試験をやっている様な物で全く不快に思う処である。

最近の市販電気製品だと電源にスイッチング電源を使う事が多いが、これは簡易定電圧化
されているので問題には成らないだろうと思うが、前述の様に真空管アンプでは過度の電
圧変動は有害であり全く迷惑である。

交流安定化電源だと理想的な電源になるが、安定化電源自身の損失が大きいので少々面白
くないところである。スライダックで電圧調整するのが損失も少なく良いのであるがスラ
イダックの番をする訳にもいかないので之を自動化する事を考えている。

最近はトルクの強いステッピングモーターもあるので場合によっては自作する事も考えて
いる。
 

6GB8UL-CFPP-STAの改造(4)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月13日(木)14時24分31秒
返信・引用
  同様に続きで歪率、クロストークのデータを示す。
(上)Rch歪率、(中)クロストークである。
ノイズレベルは歪率データから求めることが出来る。
F=1kHzでの歪率は0.0025%以下(2W/8Ω)まで下がっており2号機よりも良い。
クロストークも低い周波数で2号機よりも改善されている。
 

6GB8UL-CFPP-STAの改造(3)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月13日(木)14時17分45秒
返信・引用
  先日の2号機に引き続いて3号機の改造も行って、特性のチェックをした。

此方は2号機と違って歪率調整用半固定抵抗は殆どずれていなかった。稼働時間が3号機の
方が少ないのでまあ妥当な処であると考える。

特性的には後から作って2号機の問題点を改善しているので若干良い様である。

画像(上)は2号機、3号機を並べた写真、(中)周波数特性、(下)Lchの歪率出力特性
である。
 

6GB8UL-CFPP-STAの改造(2)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月10日(月)07時03分53秒
返信・引用
  続きで歪率、クロストークのデータを示す。
(上)Lch歪率、(中)Rch歪率、(下)クロストークである。
ノイズレベルは歪率データから求めることが出来る。
F=1kHzでの歪率は0.003%以下(2W/8Ω)まで下がっておりソリッドステートアンプ
と比べても遜色が無いレベルである。
 

6GB8UL-CFPP-STAの改造(1)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月10日(月)04時35分35秒
返信・引用
  表記のアンプのバイアス回路の改造を行った。
最近のアンプ製作で得られた知見を基にバイアス回路の部品点数を減らして信頼性の向上
を図った物である。

後、定期点検と調整を行ったが真空管の稼働変化で歪率調整用可変抵抗器の調整範囲のマ
ージンが略無くなって来た。次回の調整では大幅なメンテナンスをやる必要が有りそうで
ある。

測定データを画像データで示す。(上)アンプの外観図、(中)内部配線図、(下)周波
数特性図で、歪率特性クロストーク特性は次回掲載になる。
 

測定ツールの試作 (6)

 投稿者:ニャ  投稿日:2021年 5月 3日(月)04時41分45秒
返信・引用 編集済
  一応配線が完了して通電チェックを始めた。
消費電力はAC100V、2.7W(max)であった。

電源トランスはテクニクスSH9010Eの御下がり、ケース以外は手持ちの部品を流用
して仕上げた。

本機製作の目的は真空管アンプの内部回路の特性測定をやる為である。
普通、AC電子電圧計を使えば良いと思われるが、電圧計内部のアンプの性能が貧弱
で之を通すと歪率など測定出来ないので、新たにオーディオアナライザの前置アンプ
として作成した。

入力電圧はDC+ACpeak=1.1kV、であるのでUV211のプレート電圧も其の儘、測定出来
る。入力インピーダンスは1MegΩとした。
THD+N≦0.003%/100Vrms(1kHz)であるので真空管アンプには十分な性能であると考
えている。周波数特性は以前に掲示公開した通りである。

写真(上)正面から見た図、(下)内部写真
 

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