【はじめに】
ソフトンの善本さんの「カスコード単段差動プッシュプルパワーアンプの製作」がなかなかシンプルでこれはいいとパクリました｡
善本さんは、単段差動ですが、私のはすこし変えてあります｡主なポイントはMOS-FETを100%D-G帰還にしたことです｡
１．回路
図１ 検討中の回路
Q1とU1はカスコード回路を構成します｡別の見方をすれば､Q1によるU1のカソードドライブとなります｡
そこで、カソードドライブを見てみるためにこういう風になおしてみました｡
図２ カソードドライブ差動アンプ
ロードラインは次のようになっており､大体最大出力です｡
図３ U1,U2のロードライン
また、ドライブのV2の電力は
図４ V2（ドライブ）の電力
となり、約3Wです。この電力は何処に行ったのでしょうか｡
図５ U1,U2のグリッド電流
U1,U2のグリッド電流は流れていません｡とすると、この3WはU1,U2を通り抜けて出力になったと考えられます｡
つまり、カソードドライブは、U1,U2の電力のほかにドライブした電力も加算されるということで、球だけよりハイパワーになるということです｡
また、負荷抵抗R3を変化させると､
図６ 負荷を変えたときのドライブ電力
ドライブ電力も変わります｡このことからもドライブから見るとU1,U2を素通りしていることが分かります｡
ドライブから見たインピーダンスはこうなります｡
図７ 負荷を変えたときのドライブインピーダンス
そこで等価回路を書いてみました｡
図８ 等価回路
球が動作してないとしてもrpを通して負荷に流れますね｡
まあ、rpがあるので球でドライブエネルギーは損失を受けます｡
すると、ｒｐの小さい真空管のほうがドライブ電力を有効利用できます｡
以上のようにカソードドライブの特長がわかったと思います｡
実はこれは無線のＳＳＢのリニアアンプで昔から知られていることなのです｡
図１ 検討中の回路図
回路を説明しておきます｡
Q1,U1とQ2,U2はカスコードアンプで､Q1、Q2はD-G帰還がかかっています｡Q3,Q4の差動によりQ1,Q2をドライブしています｡
Q1,Q2のソースには60mAの定電流回路がそれぞれあり、C1で交流結合されています。
したがって、Q1,Q2は差動として働きます｡
では、Q1、Q2の出力電力はどうなっているのでしょうか｡U1、U2のカソード電圧にカソード電流をかけてみました｡
図９ U1、U2 のカソード電圧×カソード電流=カソード入力電力
おや、U1とU2では違っていますね｡合計は約5.7Wですね。
では、入力がないときを見てみます｡
図１０ U1,U2 静止時のカソード電圧×カソード電流=カソード入力電力
合計は約7.5Wですね。
さて、U1,U2のインピーダンスは
図１１ U1,U2のインピーダンス
ついでにQ1,Q2のインピーダンスを見てみましょう｡
図１１-A Q1、Q2の内部抵抗
したがって、カスコードとはいえU1,U2のインピーダンスで出力インピーダンスは決まっています｡
図１２ Q1,Q2のロードライン
これからだと、Q1とQ2の出力電力が計算できますね｡Q1,Q2とも82.9×0.117÷8=1.2Wです。
すると合計2.4Wです。先ほどの静止電力7.5W-5.7W=2Wで大体あっています｡
また、カソードドライブのシミュレーションでは3Wであったのでこれも大体あっています｡
図１３ U1,U2のロードライン
これからU1,U2の出力電力をけいさんしますと、204×0.116÷8=2.96Wです。
すると合計は5.92Wです。
では、R3の電力を見てみます｡
図１４ 出力電力
8.57Wです。Q1,Q2の合計は2.4W,またU1,U2の合計が5.92Wですから足すと8.32W。
まあ、だいたいあっているとしましょう｡
途中間違っていたら、掲示板に書いてください｡
さて、Q1,Q2のD-S間電圧を見てみます｡
図１５ Q1,Q2 D-S間電圧
最大98V､最小15.3Vです。
Q1,Q2の静止電力も見ておきます｡
図１６ Q1,Q2 静止電力
大体3.4Wですね。
図１７ U1 U2 静止電力
大体13Wですね。オーディオの場合は14Wなのでぎりぎりですね｡
図１８ Q3,Q4の静止電力
まったく問題ないですね｡
では、アンプとしての特性を見てみます｡
図１９ 入力出力間のゲイン周波数特性
図２０ 出力インピーダンス特性
DFは、8Ω÷3.1Ω=2.58
図２１ 消費電力変動
次は各部電圧です｡
図２２ U1,U2のカソード電圧
図２２ Q1,Q2のゲート電圧
図２３ 高調波歪率
THDは、4.88%です。まあ、ほんとに最大出力ですね｡
つづく
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