ＣＳＰＰ出力シュツリョク段ダンの設計セッケイ例レイ

今回コンカイ頒布ハンプする出力シュツリョクトランスは、ミニワッターシャーシに搭載トウサイ可能カノウな小型コガタトランスで、一次イチジ側ガワインピーダンスが８ｋΩ（出力シュツリョク容量ヨウリョウ７Ｗ）、１０ｋΩ（同ドウ５Ｗ）、１２ｋΩ（同ドウ４Ｗ）の

いずれかを選択センタクして使ツカうことが出来デキるものです。　出力シュツリョク規模キボから考カンガえると、適合テキゴウする多極タキョク管カンはあまり多オオくありませんので、まずは実際ジッサイに使ツカわれることが多オオいと思オモわれる

三極管の自己ジコバイアス回路カイロを例レイとして設計を検討ケントウすることにします。

「ＣＳＰＰって何ナニ？」のシートの説明セツメイのように、マッキントッシュタイプのＣＳＰＰは、交流コウリュウ的テキに他ホカのＣＳＰＰと同様ドウヨウに考カンガえることができますが、一方イッポウでＤＥＰＰにカソード帰還キカンを

掛カけた回路カイロでもありますので、ＤＥＰＰ的テキな考カンガえ方カタで設計セッケイすることも可能カノウです。　両者リョウシャの違チガいは、プッシュプルの波形ハケイ合成ゴウセイが直列チョクレツ合成ゴウセイか、並列ヘイレツ合成ゴウセイかだけの違チガいですから

正タダしく理解リカイすれば、どちらの方法ホウホウで考カンガえても問題モンダイはありません。　ここではＣＳＰＰおよびＤＥＰＰのどちらにも適用テキヨウしやすいように、まずはプッシュプルの片側カタガワのみについて

考カンガえます。

出力シュツリョク管カンとして、７１１９（欧州オウシュウ名メイ：Ｅ１８２ＣＣ）

という双ソウ三極サンキョク管カンを取トり上アげました。

この球タマは出力シュツリョク管カンとしてよりも、ドライブ段ダンに

使ツカわれることの方ホウが多オオいですが、規模キボ的テキに

今回コンカイの小型コガタトランスにぴったりです。

一次イチジ側ガワのインピーダンスは１２ｋΩを選択センタク

して使用シヨウします。　ロードラインは１２ｋΩの

１／４の３ｋΩで引ヒきます。　電源デンゲン電圧デンアツは

２５０Ｖで考カンガえます。　最大サイダイプレート損失ソンシツは

ユニット当アたり４Ｗですから、アイドリング

電流デンリュウは１６ｍＡとします。

バイアス電圧デンアツを考慮コウリョするとプレート電圧デンアツは

２４１Ｖ（２５０Ｖ−９Ｖ）となりますので、

（２４１Ｖ、０ｍＡ）の点テンから、３ｋΩの

ロードラインを引ヒきます。（左図サズ参照サンショウ）

共通キョウツウカソード抵抗テイコウは９Ｖ／３２mA≒２８１Ω

となり、直近チョッキンの２７０Ωを選エラびます。

Ｖｇ＝０Ｖの特性トクセイ曲線キョクセンとの交点コウテンは、

（９１Ｖ、５０ｍＡ）となり、最大サイダイ出力シュツリョクは

（２４１Ｖ−９１Ｖ）×５０ｍＡ／２

＝３．７５Ｗ　　となります。

３ｋΩに対タイして３．７５Ｗですから、

出力シュツリョク電圧デンアツ Ｖｏｕｔ は

Ｖｏｕｔ = √（３ｋΩ×３．７５Ｗ）

≒１０６．１Ｖｒｍｓ　　となります。

次ツギに出力シュツリョク段ダンの利得リトクを求モトめます。　マッキントッシュタイプのＣＳＰＰの出力シュツリョク段ダンの利得リトクは、カソード帰還キカンとして求モトめることもできますが、簡単カンタンにはＰ−Ｋ分割ブンカツ位相イソウ反転ハンテン回路カイロの

利得の算出方法を利用リヨウしても大差タイサは無ナいようです。　Ｐ−Ｋ分割ブンカツの利得リトクは下シタのページの式(3.9)より、カソード側がＡ２ ＝ μＺ／（ｒｐ＋（２＋μ）Ｚ）と求モトめることができます。

http://ayumi.cava.jp/audio/pctube/node18.html#SECTION00411000000000000000

ここで、この式シキに代入ダイニュウする動作点ドウサテン付近フキンの出力シュツリョク管カンのμとｒｐを、上ウエの特性トクセイ図ズより作図サクズによって求モトめます。

μ ＝ （２４０Ｖ−２１８Ｖ）／（−８Ｖ−（−９Ｖ）） ＝ ２２

ｒｐ ＝ （２４８Ｖ−２２１．５Ｖ）／（２０ｍＡ−１０ｍＡ） ＝ ２６５０Ω

プッシュプルの片側は、P-K間で６ｋΩの負荷が掛かっていると考えて良く、そうすると、プレート、カソードそれぞれの負荷は３ｋΩとなります。

これらを代入ダイニュウすると、

Ａ２ ＝ μＺ／（ｒｐ＋（２＋μ）Ｚ）

＝ ２２×３ｋΩ／（２６５０Ω＋（２＋２２）×３ｋΩ）

＝ ０．８８４

プレート側ガワも同オナじ振幅シンプクですから、出力シュツリョク段ダンの利得リトク Ａ は

Ａ ＝ Ａ２ × ２

＝ ０．８８４ × ２

＝ １．７６８

となります。

出力シュツリョク電圧デンアツが１０６．１Ｖｒｍｓ、利得リトクが１．７６８ですから、ドライブに必要ヒツヨウな電圧デンアツ　Ｖｉｎ　は

Ｖｉｎ ＝ １０６．１Ｖ／１．７６８

≒ ６０．０Ｖｒｍｓ

（グリッド−アース間）となります。

さて、ここでＣＳＰＰとして考カンガえるとプッシュプル波形ハケイは並列ヘイレツ合成ゴウセイですので、負荷フカ

インピーダンス３ｋΩに対して出力段が並列に入ります。 したがってプッシュプルの

片側から負荷へ流れる電流は、１０６．１Ｖｒｍｓ／３ｋΩ／２＝１７．７ｍＡとなります。

ＤＥＰＰの場合は負荷インピーダンス１２ｋΩに対して、出力段が直列に入りますから

１０６．１Ｖｒｍｓ×２／１２ｋΩ＝１７．７ｍＡとなり、当たり前のことですが全く同じ動作

となります。　ドライブに必要な電圧は、ＣＳＰＰもＤＥＰＰも両グリッドに逆相の信号を

入力ニュウリョクしますので、どちらも１２０Ｖｒｍｓ（Ｇ−Ｇ間カン）のドライブ電圧デンアツが必要ヒツヨウとなります。

(注チュウ：　作図サクズによる真空管シンクウカンの三サン定数テイスウの求モトめ方カタは、下シタのページをご参照サンショウください。）

http://www.op316.com/tubes/tips/b170.htm

多極タキョク管カンでも同オナじ方法ホウホウで設計セッケイすることができます。

多極管の場合はロードラインが肩特性（プレート

電流が急激に減少する肩のように曲がった点、

ニーポイントといいます）付近を通るように引く

ことが最大出力の点で有利になります。

多極タキョク出力シュツリョク管カンとして、あまり知シられていませんが

ＥＬ９５という球タマを取り上げました。　馴染ナジみのある

６ＡＲ５と同規模でｇｍの高タカい球タマです。

（注チュウ： この設計セッケイ例レイのまま製作セイサクしても破綻ハタンはありま

せんが、限カギられた特性トクセイカーブを使ツカい、かつ

説明セツメイのため作図サクズしやすい動作点ドウサテンを選エラんで

おりますので、出力管、トランスに対して

必ずしも最適化はできていません。）

これをプレート電圧デンアツ＝スクリーングリッド電圧デンアツ

＝２００Ｖで使ツカい、負荷フカインピーダンスは８ｋΩを

選択センタクします。

（２００Ｖ、０ｍＡ）の点テンから、８ｋΩの１／４の

２ｋΩでロードラインを引ヒきます。（左サ図ズ参照サンショウ）

Ｖｇ＝０Ｖの特性トクセイ曲線キョクセンとの交点コウテンは、

（８０Ｖ、６０ｍＡ）となり、最大出力は

（２００Ｖ−８０Ｖ）×６０ｍＡ／２＝３．６Ｗとなります。

２ｋΩに対して３．６Ｗですから出力シュツリョク電圧デンアツは

８４．９Ｖｒｍｓなります。

動作点を（２００Ｖ、２５ｍＡ）に設定すると、共通

カソード抵抗は６Ｖ／５０mA≒１２０Ωとなります。

出力シュツリョク段ダンの利得リトクは、カソード側がＡ２ ＝ μＺ／（ｒｐ＋（２＋μ）Ｚ）ですので、式シキに代入ダイニュウする動作点付近の出力管のμとｒｐを、上の特性図より作図によって求めます。多極管の

場合は三極管に比べてμが桁違いに高いので、作図によってμを求める事が難しいですから、ｒｐとｇｍを作図によって求めてからμを計算して求めます。

ｒｐ ＝ ５００Ｖ／（２８．４ｍＡ−２２．４ｍＡ） ≒ ８３．３ｋΩ

ｇｍ ＝ （３７．０ｍＡ−１４．８ｍＡ）／（−４Ｖ−（−８Ｖ）） ＝ ５．５５ｍＳ

μ ＝ ｇｍ × rp ＝ ５．５５ｍＳ × ８３．３ｋΩ ≒ ４６２

プレート、カソードそれぞれの負荷は２ｋΩとなりますので、これらを代入ダイニュウすると、

Ａ２ ＝ μＺ／（ｒｐ＋（２＋μ）Ｚ）

＝ ４６２×２ｋΩ／（８３．３ｋΩ＋（２＋４６２）×２ｋΩ）

＝ ０．９０５

プレート側ガワも同オナじ振幅シンプクですから、出力シュツリョク段ダンの利得リトク Ａ は

Ａ ＝ Ａ２ × ２

＝ ０．９０５ × ２

となります。

＝ １．８１０

出力シュツリョク電圧デンアツが８４．９Ｖｒｍｓ、利得リトクが１．８１０ですから、ドライブに必要ヒツヨウな電圧デンアツ　Ｖｉｎ　は

Ｖｉｎ ＝ ８４．９Ｖ／１．８１０

（グリッド−アース間）となります。

≒ ４６．９Ｖｒｍｓ

グリッド−グリッド間カンは、その倍バイの９３．８Ｖｒｍｓとなります。

多極タキョク管カンの場合バアイのスクリーングリッドですが、どこへ持モって行イけばよいでしょうか？ プレートとカソードにはバイファイラ巻きにされた一次側巻線が逆位相になるように接続

されていますので、アース（電源）を基準として交流的にみると互いに同じ電圧、かつ逆位相の信号が発生します。 そこで、各々のスクリーングリッドをプッシュプルペアの

相手方プレートに接続すると、スクリーングリッドとカソードは同振幅、同位相の信号となります。 つまり、スクリーングリッドに供給される直流電位は、電源のレギュレーション

さえ良ければ、カソードに対してコンスタント（一定）とみなすことができます。したがって出力段は多極管のネイティブ動作となります。

ＣＳＰＰの出力シュツリョク段ダンはＰ−Ｋ分割ブンカツ位相イソウ反転ハンテン回路カイロをプッシュプルにしたような動作ドウサとなり、カソード側ガワはカソードフォロアと同等ドウトウの動作ドウサをしますので、低ヒクい出力シュツリョクインピーダンスが

得エられ、制動力セイドウリョクの高タカいアンプを作ツクることができます。　しかし、その代償ダイショウとして出力段シュツリョクダンの利得リトクが小チイさく、２未満ミマンしかありません。　上ウエの設計セッケイ例レイでは、三極サンキョク管カンに特トクにｇｍの

高タカい球タマをピックアップしましたので、出力シュツリョク段ダンの利得リトクはどちらも比較的ヒカクテキ高タカめの結果ケッカとなりましたが、総ソウじて三極サンキョク管カンはｇｍが低ヒクいため多極タキョク管カンと比較ヒカクして利得リトクが低ヒクくなるという

ことができると思オモいます。　出力シュツリョク段ダンの利得リトクは出来デキるだけ高タカい方ホウが、次ツギのシートで説明セツメイしますブートストラップの効果コウカが高タカいので、ｇｍの高タカい球タマを出力シュツリョク管カンに選エラんだ方ホウが

設計セッケイが楽ラクになります。

（注：　　ＣＳＰＰの出力段の利得の求め方については、2008年12月19日(金)14時53分26秒にAyumiさんが「ものつくりの掲示板」に書き込まれた説明文を引用させて

いただきました。）