測定中のＤＣアンプ６Ｃ１９Ｐ パラレルＳＥＰＰ ＤＣアンプ（回路試作編）
測定中のＤＣアンプ
６Ｃ１９Ｐを使ったパラレルＳＥＰＰ ＤＣアンプの製作に先立って行ったバラックでの試作の測定結果をご紹介します。回路試作をしたのは、私にとって真空管ＳＥＰＰ回路が全く初めてだったことと、ほとんどの回路を蛇の目基板の上で構成することにしたので、本製作の前に回路や定数を決めておきたかったからです。基板を使ってアンプを組んだ後で回路追加や定数変更は不細工になりますし、めんどくさいですから。
回路図
下図が試作回路です。（定数の入っていない位相補償素子は実装していません。）
真空管ＳＥＰＰアンプにおいて最大出力は、出力管のゼロバイアス時のプレート内部抵抗と負荷抵抗との分圧比でほぼ一義的に決まります。ざっと見当をつけてみましょう。仮に電源電圧が±１２５Ｖで、６Ｃ１９Ｐの内部抵抗を３００Ωだとするとパラレルで１５０Ωですから、[{125*128/(128+150)}/√2]^2/128=12.94Wとなります。私にとっては充分すぎるほどの出力です。
測定結果
まずは周波数特性です。オープンループゲイン（裸特性）はちょっとずぼらして帰還回路の５．６kオームの抵抗を外して測定しました。従って１μＦのコンデンサがあるために低域でゲインが落ちていますが、実際はフラットなはずです。また、極々僅かながらＮＦＢが掛かっている事になりますが誤差範囲とみなせると思います。初段を真空管からＦＥＴの差動回路に変更したのでオープンループゲインが５７．７ｄＢ（at１kHz）とかなり高くなりました。負荷はＭＴ−１２８を使わず１２８オームの純抵抗を使用しています。（以降の測定は全て純抵抗負荷です。）ＮＦＢを掛けた後でも３１．３ｄＢのゲイン（ＮＦＢ＝２６．４ｄＢ）とかなり高いですが、これは１Ｖくらいの入力信号で１２８Ωの負荷に対して最大出力が出るように設定した為です。本番のアンプではマッチングトランスを通すので相応にゲインは下がります。ＮＦＢ有りの高域特性は１００ｋＨｚで−０．２ｄＢとなりましたが、これもマッチングトランスを通すとここまで良い結果は得られないでしょう。
マッチングトランス、ＭＴ−１２８を使用するのでアンプの定格負荷は１２８オームですが、いちおう負荷抵抗を変化させて最大出力をアイドリング電流を４０mAにセットして測定してみました。８３オーム以上ではＴＨＤ＝１％の時を最大出力としていますが、それ以下の負荷抵抗ではクリップする前でも１％を越えてしまいましたので、目視によって同等のクリップ波形となったときをプロットしています。このグラフより、プレート内部抵抗と負荷抵抗の比で最大出力が決まることが分かります。負荷抵抗が５０オーム以下だと最大出力時に６Ｃ１９Ｐのプレート損失の最大定格（１１Ｗ）を超えてしまい、最大出力も出力効率（最大出力÷消費電力、消費電力はヒーター電力を含めていません）もかなり下がります。なおプレート損失は最大出力時の消費電力から出力電力を引いて４で割っただけですから、実際の一本あたりのプレート損失は電圧増幅段の消費電力などを差し引かなくてはなりませんので、それよりもやや小さくなります。まあ単なる目安とお考え下さい。こうしてグラフにするとマッチングトランスの有難味がよく分かります。
次は歪率の測定結果です。先ほども書いた通り、真空管ＳＥＰＰアンプでは負荷抵抗が小さいほど歪率は悪くなります。今回は負荷抵抗が決まっていますから、アイドリングを変化させて測定してみました。カッコ内はそれぞれのアイドリング電流における出力管のバイアス電圧です。想像どおりアイドリング電流が多いほど歪率が低くなる傾向があります。アイドリング電流が７０ｍＡ、１００ｍＡのグラフで出力が小さいときの歪率が悪くなっていますが、これはアイドリング電流を増やしたことによって電源のリップル電圧が大きくなった為にノイズが増えた結果です。したがってリップル電圧が充分小さければ、４０ｍＡのグラフよりも歪率は低くなることと思います。４０mAと７０mAの差はかなり大きいですが、７０mAの時でもまだＡＢ級の領域です。１００mAにするとＡ級動作になりますが、アイドリング時に６Ｃ１９Ｐのプレート損失の最大定格をオーバーしてしまいますし、７０mAの時と比べて歪率はそれほど差がありません。
アイドリング電流をどれくらいに設定するかという問題ですが、増やせば歪率は下がりノイズが増えるという現象があること、そして全体の発熱と電源トランスの容量から許される範囲を考えて設定しなければなりません。いずれにせよアイドリング電流はアンプを製作した上で最終的に決めることになりますので、今回の回路試作ではとりあえず４０ｍＡと仮に設定して周波数を変えて歪率を測定してみました。周波数が高くなると歪率が悪くなる傾向がありますが、オープンループゲインが落ちてくるので帰還量が減った結果だと思われます。
最後はボード線図です。裸ゲインがかなり高く、帰還量が２６ｄＢもありますから念のため測定してみました。測定条件は純抵抗１２８オーム負荷、アイドリング電流４０mAです。発振器の上限である１ＭＨｚにおいても位相回転は１８０°に達しないという結果となりました。利得マージンは推定で１０dB程度でしょう。位相マージンは４５°強くらいですから、安定度もまあまあ取れているようです。