異種管差動アンプ
2007.8.4　Ver.1.001

更新履歴
2007.7.29　Ver.1000 新規作成
2007.8.4 　Ver.1001 追加

異種管差動アンプの回路を以下のように示します｡




　　　　　図１　異種管差動アンプ

ここで、左を三極管、右を五極管とします｡
今、三極管のグリッドがΔVgあがると差動なので､5極管の入力も-ΔVg下げてドライブされます｡
ここで、三極管のプレート電流がΔIp増えたとすると、カソードが定電流なので5極管はΔIp電流が減ることになります｡
また、トランスの巻き線比が1:1なので、三極管のプレート電圧がΔVp減ると5極管はΔVpアップします｡根拠は薄いですがとりあず、こうします｡

以上から､次の式が導かれます｡

これより、Δekを求めると､


したがって、

これは､三極管の見かけ上のgmです。
同様にして､

これは5極管の見かけ上のgmです。同じです｡

さて、Vpについて考えると､

これより、Δekは、

と求まります｡よって、

これは三極管の見かけ上のμ1と5極管の見かけ上のμ2を求めています｡


より、上で求めたgm1'、μ1'から､


となります｡
なお、普通の差動は､gm1=gm2やμ1=μ2やrp1=rp2のため､この計算は適応できません｡


さて、これをもとにいくつかの球の組み合わせを見てみました｡

単位 三極管 12BH7A 12BH7A 12BH7A 5U8T 6BQ7A 6BQ7A 6BX7 6BL7 13DE7 6EM7
[μS] gm1 3100 3100 3100 7500 6400 6400 7600 7000 6500 7200
[Ω] rp1 5300 5300 5300 5300 5900 5900 1300 2150 925 750
μ1 16.5 16.5 16.5 40 38 38 10 15 6 5.4
[mA] Ip1 11.5 11.5 11.5 13.5 9.0 9.0 42.0 40.0 35.0 50
[W] Pp1 3.5 3.5 3.5 2.5 2 2 6 6 7 10
[V] Vp1 250 250 250 125 150 150 250 250 150 150
単位 5極管 6AU6 5U8T 5U8P 5U8P 5U8P 6AU6 12BY7A 12BY7A 11HM7 12GN7A
[μS] gm2 5200 7500 5000 5000 5000 5200 11000 11000 30000 36000
[Ω] rp2 5.00E+05 5300 2.00E+05 2.00E+05 2.00E+05 5.00E+05 2.00E+05 2.00E+05 4.00E+04 5.00E+04
μ2 2.60E+09 40 1.00E+09 1.00E+09 1.00E+09 2.60E+09 2.20E+09 2.20E+09 1.20E+09 1.80E+09
[mA] Ip2 10.6 13.5 9.5 9.5 9.5 10.6 26 26 30 28
[W] Pp2 3.5 2.5 3.5 3.5 3.5 3.5 6.5 6.5 7 11.5
[V] Vp2 250 125 125 125 125 250 250 250 200 250
[V] Vsg2 150 - 110 110 110 150 180 180 135 150
合成管
[μS] gm1' 3884 4387 3827 6000 5614 5738 8989 8556 10685 12000
μ1' 33.0 56.2 33.0 80.0 76.0 76.0 20.0 30.0 12.0 10.8
[Ω] ｒｐ 8513 12768 8729 13798 13980 13356 2208 3542 1131 903

単位 三極管 6AW8A 6CG7 6EM7 6BX7
[μS] gm1 4000 2600 7200 7600
[Ω] rp1 17500 7700 750 1300
μ1 70 20 5.4 10
[mA] Ip1 4 9 50 42.0
[W] Pp1 1 2.5 10 6
[V] Vp1 200 250 150 250
単位 5極管 6AW8A 6EJ7 6BQ5 6BQ5
[μS] gm2 9500 15000 11300 11300
[Ω] rp2 2.00E+05 3.50E+05 3.80E+04 3.80E+04
μ2 1.90E+09 5.25E+09 4.29E+08 4.29E+08
[mA] Ip2 15 10.0 48 48
[W] Pp2 3.75 2.2 12 12
[V] Vp2 150 200 250 250
[V] Vsg2 150 200 250 250
合成管
[μS] gm1' 5630 4432 8796 9088
μ1' 140.0 40.0 10.8 20.0
[Ω] ｒｐ 25820 9069 1244 2226


この表は、動作点が違うので鵜呑みに出来ませんが、概略こういう風になることを表しています｡
これから、わかるように､5極管のrpは三極管並に小さくなり､三極管のμ1は、約倍になります｡

これは、どういうことかというと、ドライブ電圧が三極管のバイアスでよいことをあらわしています｡
バイアスが-25Vならドライブは25Vpp＝±12.5Vでいいのです｡

たとえば､


図２　６BX7と１２BY7Aの異種管合成アンプ

のばあい、6BX7はカソードが15.7569Vなので、これがバイアスなのでドライブ電圧は±7.88Vでよいわけです｡
シミュレーションによれば、出力は約3.5W、DF=2.1です。
したがいまして、OPアンプで直結ドライブできます｡

図２−１　6BX7と12BY7Aの異種管混合アンプのカソード電圧　緑　6BX7　赤　12BY7A

これは、6BX7、12BY7Aのカソード電圧です｡12BY7Aのカソード電圧は-2.34Vまで下がります｡


図２−２　12BY7Aのロードライン



図２−３　６BX7のロードライン



図２−４　トランスから見た球のロードライン

12BY7Aと6BX7のロードラインが逆に反ってトランスから見るとまっすぐになっています｡



図２−５　これは、B電圧の電力

ほとんど変化していません｡つまり、かなり不平衡電流は少ないことがわかります｡この変動はスクリーン電流によっています｡



図２−６　スクリーン電流の変動
2管のスクリーン電流の変動です｡合成すると変動は小さくなりますね｡
これは12BY7Aのカソード定電流30mAに含まれるプレート電流を減らす働きをします｡

以上のように動作していることがシミュレーションによりわかります｡

5極管はgmの大きなもの､三極管はrpの小さいものが良い結果を出します。

次の例でも見てみましょう｡


図３　12GN7Aと６EM7の異種管混合アンプ

この場合､シミュレーションによれば､約9W、DF=3.2です。ドライブは±16Vです。OPアンプではぎりぎりで、何とかなります｡


以上2例で、異種管差動が2つ並列にされています｡その理由は､


図4　単段　12GN7Aと６EM7の異種管差動アンプ例

この場合､


図５　１２GN7Aと６EM7の異種管差動アンプの出力波形

このように、２次歪みが多く､上下が非対称になります｡したがって、単段では単なるシングル動作になります｡
そこで、これを球の上下を入れ替えて並列にするわけですが､すると動作が少し変わって見えます｡


図６　異種管差動アンプ　赤　６EM7のプレート電流　緑　12GN7Aのプレート電流

となります。プレートがつながっている6EM7と12GN7Aでは、


図７　12GN7Aと６EM7の異種管混合アンプ

このように、波形をつなぎ合わせたような形になっております｡

もちろん、球によって波形は異なります｡


図8　６BX7と１２BY7Aの異種管混合アンプ

これは、そんなにあからさまにつないでいるという印象は薄いのではないでしょうか｡

ドライブ電圧は三極管のバイアスでよいといえども、必ずしもそうでありません｡



図９　６EM7と６DQ6の異種管混合アンプ

この場合､6EM7の32.6Vから±16.3Vとはならずに､±22Vとなります｡
これは、シミュレーションによれば、出力約14W、DF=3.9です。もっと、負荷抵抗が小さいところで出力が取れるのでしょう｡

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