まとめ編1
今回から数回に分けて、本製作のまとめを行います。
製作の概要
無帰還広帯域のマルチアンプツイーター駆動用のアンプを製作します。真空管の選択は現行アンプと変えずに、初段にSRPP回路を適用して初段のゲインをかせぎつつ、出力インピーダンスを下げて終段入力部のカットオフ周波数を上げました。出力トランスの使用タップを変える事で巻き数比を下げて、出力トランスを含めた終段のトータルゲインを変えずに、終段のゲインを下げてミラー容量を減らしました。
SRPP回路
下図はSRPP上側真空管の等価回路です。
この等価回路からa-b2端子間の等価抵抗Rlと出力インピーダンスRoは以下のとおりとなります。
Rl = rp + (μ + 1) x rk
Ro = rp
rp:22.8kΩ(12AY7仕様書より)
μ:40(12AY7仕様書より)
rk:2.0kΩ(回路図より)
上記を代入すると以下となります。
RL = 22.8k + (40 + 1) x 2k = 105kΩ
Ro = 22.8kΩ
SRPP回路の真空管の選定(μとrp)とrkの設定により、Rlを高くして初段のゲインを稼ぎ、Roを小さくする事ができました。
ロードライン
何回かの試行錯誤を行った結果、各真空管のロードライン設計は以下のとおりとなりました。
上から初段差動入力用真空管、SRPP真空管、終段真空管のロードラインです。このロードラインから8Ω負荷A級動作の最大出力は0.57Wとなります。
各段のゲイン
■初段ゲイン
以下の式で計算できます。
μ x RL / (RL + rp)
各パラメータは以下のとおりです。
μ:40(12AY7の仕様書より)
RL:105kΩ(SRPP等価抵抗値)
rp:20kΩ(上記の初段差動入力真空管ロードラインより)
これらの値を代入すると以下のとおりとなります。
40 x 105k / (105k + 20k) = 33.6 (30.5dB)
■終段ゲイン
同様に以下の式で計算できます。
μ x RL / (RL + rp)
μ:22(6N6P仕様書より)
RL:1.25kΩ(終段ロードラインより)
rp:2.0kΩ(上記終段真空管ロードラインより)
これらの値を代入すると以下のとおりです。
22 x 1.25k / (1.25k + 2.0k) = 8.5 (18.6dB)
■出力トランスゲイン
一次二次の定格抵抗値の入出力電力は同じになるため、以下の式でゲイン計算できます。
SQR(8 / 5k) = 0.04 (-28.0dB)
■トータルゲイン
上記ゲインを総合すると以下となります。
33.6 x 8.5 x 0.04 = 11.4 (21.1dB)
周波数特性
設計時にいくつかの回路でカットオフ周波数を試算しましが、最終的に設計は以下のとおりに落ち着きました。
■終段入力容量
Cgk + (1 + A) x Cga
Cgk:4.4pF + 0.5pF(6N6Pの仕様書より、0.5pFは配線容量)
A:8.5(終段のゲイン)
Cga:3.5pF + 0.5pF(6N6Pの仕様書より、0.5pFは配線容量)
これらの値を代入するといかのとおりです。
4.4p + 0.5p + (1 + 8.5) x (3.5p + 0.5p) = 42.9pF
■カットオフ周波数
1 / (2 x π x C x R)
C:42.9pF(上記で算出した値)
R:22.8k + 1.0k(12AY7の仕様書より、1.0kは終段グリッド抵抗)
これらの値を代入すると以下となります。
1 / (2 x 3.14 x 42.9E-12 x 23.8E3) = 156kHz
電源回路
初段にSRPP回路を採用する為、初段の電源電圧を高く設定する必要があります。終段は発熱量を抑える為に、電源電圧を抑える必要がありました。そこで今回終段の電源回路のみチョークインプット電源としました。
本チョークインプット電源の負荷抵抗 vs 出力電圧とリップル電圧を観測結果です。
アンプ回路と電源回路はこれで確定しました。次回は耐圧保護回路とシャーシ設計および製作のまとめを行います。
つづく(まとめ編2)