１２ＡＸ７－３８シングル真空管アンプ（２） ― 2012/03/19 20:44
引き続き、１２ＡＸ７－３８シングル真空管アンプの設計です。
今回は、回路のゲイン配分と最大出力を確認します。
これを実施しておかないとＮＦＢを掛けたら出力段バイアスをフルスイングできなくなった！という事が起こりがちです。
私自身、何度も経験しました。。。（汗
さて、初段１２ＡＸ７（６Ｎ２Ｐ－ＥＶ）の動作条件は、
今回は、回路のゲイン配分と最大出力を確認します。
これを実施しておかないとＮＦＢを掛けたら出力段バイアスをフルスイングできなくなった！という事が起こりがちです。
私自身、何度も経験しました。。。（汗
さて、初段１２ＡＸ７（６Ｎ２Ｐ－ＥＶ）の動作条件は、
プレート電圧１５８Ｖ、プレート電流０．６ｍＡ、バイアス－１．５Ｖ、
負荷抵抗１００ＫΩ、カソード抵抗２．７ＫΩ、デカップリング抵抗１５ＫΩ
負荷抵抗１００ＫΩ、カソード抵抗２．７ＫΩ、デカップリング抵抗１５ＫΩ
でしたので、とりあえず、グラフが読みやすいように、初段を±１Ｖスイングさせると、基準のバイアス－１．５Ｖを中心にして８７．２ＫΩロードライン上の、バイアス－０．５Ｖから－２．５Ｖまでスイングします。
その時の、電圧の変化量は、
ゼロバイアス側 → １５８Ｖ－９８Ｖ＝６０Ｖ
カットオフ側 → ２００Ｖ－１５８Ｖ＝４２Ｖ
特性曲線の右下のバイアスの間隔が詰まっているので、
カットオフ側【４２Ｖ側】は、どん詰まりになって、
このように歪む訳です。（←二次歪みの発生）
カットオフ側【４２Ｖ側】は、どん詰まりになって、
このように歪む訳です。（←二次歪みの発生）
シングル二段増幅は、初段と出力段の位相が逆になるので、このどん詰まりの【４２Ｖ側】は、出力段のゼロバイアス側をスイングする事になります。（←コレ重要）
出力段のバイアスは、－２２Ｖですので、
２２Ｖを４２Ｖで、割ると、２２÷４２Ｖ＝０．５２４
まあなんと言いますか、アタマの中で仮に、ＮＦＢが掛かって初段のゲインが、０．５２４倍になった。とでも考えて下さい。
初段のゲインは変化しないのですけど、便宜上そう考えて下さい。。。（汗
初段のゲインは変化しないのですけど、便宜上そう考えて下さい。。。（汗
いっぽう、初段のゼロバイアス側【６０Ｖ側】は、
６０Ｖ×０．５２４＝３１．４Ｖ
となり、
ＮＦＢがかかって、初段のゲインが、０．５２４倍されたと想像すると。。。
出力段のゼロバイアス側は、４２Ｖ×０．５２４＝２２Ｖ
出力段のカットオフ側は、 ６０Ｖ×０．５２４＝３１．４Ｖ
となって、初段をワザと歪ませると、出力段のバイアスを、カットオフ側に－３１．４Ｖ。
つまり、９．４Ｖ分を余計に、オーバー・スイングしてくれる訳です。
つまり、９．４Ｖ分を余計に、オーバー・スイングしてくれる訳です。
通常の場合ですと、出力段の最大出力は、
262V-115V=147V
147V÷2√2=51.97V
51.97^2÷7000Ω=0.386W
計算上の出力は、０．３９Ｗ ですけど、
初段を歪ませて、オーパースイングさせると、
カットオフ側のバイアスは２２Ｖ＋３１．４Ｖ＝５３．４Ｖまで振り込むので、
およそバイアスを－５３Ｖまでスイングさせたとすると、
およそバイアスを－５３Ｖまでスイングさせたとすると、
280V-115V=165V
165V÷2√2=58.3V
58.3^2÷7000Ω=0.49W
と、なって、出力段の歪みと出力が改善されて、最大出力は、約０．５Ｗ となります。
これが、いわゆる
“ シングル二段増幅における二次歪みの打ち消しテクニック ”
です。
“ シングル二段増幅における二次歪みの打ち消しテクニック ”
です。
打ち消すと言うよりも、遊び電流を活用して設計動作点を超えて、オーバー・スイングさせる（振り込ませる）イメージが近い。と思うのですけど。。。
最初に仮定した初段入力電圧の±１Ｖは、ピーク値ですから、
１Ｖｐｅａｋ÷√２＝０．71Ｖｒｍｓ（実効値）
０．５２４倍のＮＦＢは、おおよそ－５．６ｄＢですので、
入力０．７１Ｖｒｍｓ、ＮＦＢ－５．６ｄＢで、
フルパワー０．５Ｗというアンプになるでしょうか？
フルパワー０．５Ｗというアンプになるでしょうか？
これまでの検討の結果から、回路図を作成しました。
Ｐ－Ｇ帰還抵抗値は、とりあえずの便宜上で １ＭΩ としました。
実際は、カソード帰還との兼ね合いで、ＮＦＢが－５．６ｄＢくらいになるようにＰ－Ｇ帰還抵抗値を、カットアンドトライで決定していきます。
あと、出力段３８のカソード抵抗値１．３ＫΩですけど、市販されている３Ｗ抵抗には１．３ＫΩの値があまりないので、１．５ＫΩ３Ｗ抵抗に１０ＫΩを並列接続して、合成抵抗値１．３ＫΩとしています。
また、初段を６ＤＪ８にした場合の回路図は、こちらです。
実際は、カソード帰還との兼ね合いで、ＮＦＢが－５．６ｄＢくらいになるようにＰ－Ｇ帰還抵抗値を、カットアンドトライで決定していきます。
あと、出力段３８のカソード抵抗値１．３ＫΩですけど、市販されている３Ｗ抵抗には１．３ＫΩの値があまりないので、１．５ＫΩ３Ｗ抵抗に１０ＫΩを並列接続して、合成抵抗値１．３ＫΩとしています。
また、初段を６ＤＪ８にした場合の回路図は、こちらです。
次回は、実際のアンプ製作工程を、簡単にご紹介する予定です。
（次回につづく）
（おまけ）
ベテランの方ならよく分かっている処なのですが、もともと初段を歪まして、出力段の二次歪みを改善しよう！という手法は、実際はそんなにうまいこと全周波数帯域で相殺できるモノではありません。。。（汗
初段と出力段の位相が逆という仮定なのですけど、現実は段間の時定数回路（カップリング）があるので位相がズレているはずです。
ですから、初段を歪まして出力段の二次歪みを改善しても、実際の実情は、ＮＦＢ（カソード帰還＋Ｐ－Ｇ帰還）によって諸特性が改善されているのだと、私個人は考えてたりします。
あと、最大出力についても、プレート電圧のピークからピークを取った電圧変化量ΔＥｐで計算する式ですので、実際は真空管がカットオフするまで、（つまり波形がクリップするまで）ダラダラと出力は増え続けます。
とは言っても、初心者の方に細かい話をしても混乱するだけなので、そこら辺のところはあまり突っ込まずに、さらりと流してくださるようお願い申し上げます。。。（大汗
（ なんか苦しい説明だな、おい。。。(^_^; ）
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