真空管の動作テスト 仕切り直し その４
（2014.8.30作成）
こんどはＰＰの実験です。こちらも出力は５Ｗ以上あれば十分ですが、折角のＰＰなので１０Ｗくらいは欲しい所です。動作点はシングル同様適当に決めても良いですが、取り敢えずシングルのＡ１ＰＰ化で実験です。
同時に以前から気になっていた事についても実験で確認してみました。
５極管限定でのＰＰのバランス調整方法についてです。
５極管はＳＧがありますから、バランス調整はＣＧでなくＳＧの電圧調整でも可能なはずですが、その様な例を見た事がありません。５極管ＰＰの製作例が少ないためでもありますが、昔見たアンプ製作の雑誌などでも例がありませんでした。前に書いた通り、Ｅｓｇは半導体素子でいうところのランクを変える効果があります。真空管のバラツキにもいろいろなパターンがあるとは思いますが、ランク差に相当するバラツキであればＥｓｇでバランスをとるべきだと思います。それを普通のＥｃｇによるバランス調整を行うと、無信号の調整点は一致しますが、入力信号でＥｐ・Ｉｐが振れるとバランスがずれてしまいます。下記６ＣＷ５のＩｐ－Ｅｃｇ特性曲線を例として見ると、左端の特性曲線はＥｓｇ＝２５０Ｖですが、Ｅｃｇ調整の様にＥｓｇ＝１００Ｖの曲線を平行移動させても曲線は重なりません。これは負荷抵抗ゼロでの様子ですが、負荷抵抗有りの場合でもこれに準ずる結果となるはずです。
なので５極管でのバランス調整は、Ｅｓｇで行うのが最適と考えています。
それで非ペアの２本を使って、無調整、Ｅｃｇ調整、Ｅｓｇ調整で歪率特性を比較してみることにします。所詮中古品だらけなのでペアを選別する方が難しいですが、この際は特性差が大きい方が結果の差もハッキリするでしょう。
実験（６ＣＷ５ 中古品２本 Ａ、Ｂ）
Ａ Ｅｐ＝２６０Ｖ、Ｅｓｇ＝１６０、Ｅｃｇ＝－１３．９Ｖ ⇒ Ｉｋ＝３７ｍＡ
Ｂ Ｅｐ＝２６０Ｖ、Ｅｓｇ＝１６０、Ｅｃｇ＝－１３．９Ｖ ⇒ Ｉｋ＝５１ｍＡ
ヒーター直列で０．７６Ａ流したら、Ａ／Ｂとも約６．３Ｖとなり、ヒーターの差はありませんでした。
これを使用して上記動作点で、Ａ１ＰＰに近い動作させて比較します。負荷抵抗は１０ＫΩ、使用ＯＰＴは余裕をみてＯＰＴ－１５Ｐ（５ＫΩ）を使います。４Ωタップに８Ω（実際は８．３２Ω）を接続して１０ＫΩとします。
試験用Ｂ電源回路、電流が１００ｍＡ超になりリップルも５Ｖを超えるので、ツェナーは余裕を見て１２Ｖ（１Ｎ５２４２Ｂ）に交換しました。バイアスの安定性を考えて、初段差動増幅のエミッタに抵抗を加えてゲインを少し下げて試し実験をしましたが再現性が不十分だったので、結局CR結合を追加して普通の固定バイアス方式で測定しました。
（１）無調整（Ep、Esg、Ecgを同一にする ⇒ Ｉｐはアンバランス： 大体上記の値）
ＣＬ＝１３．６Ｗ、Ａ＝４５．８ｄＢです。
（２）Ｅｃｇ調整（Ep、Esgを同一で、Ｅｃｇ調整してＩｐを同一にする）
ＣＬ＝１３．８Ｗ、Ａ＝４６．５ｄＢです。
（３）Ｅｓｇ調整（Ep、Eｃｇを同一で、Ｅｓｇ調整してＩｐを同一にする）
ＣＬ＝１３．５Ｗ、Ａ＝４６．７ｄＢです。
（４）考察
１ＫＨｚの偶数次歪（注）が、無調整＞Ｅｃｇ調整＞Ｅｓｇ調整の傾向になっている様に見えます。１００Ｈｚ歪も同じ順で改善しています。これはＩｐのバランスと２次歪の打消しが同じ順で向上していると言えます。主要な歪である奇数次歪については当然打消しが起こらないので、大体同じ値になっていますが、これは前にシングルで実験したときのＵＬ０（５結無帰還）の３次歪を右に平行移動したような曲線になっています。Ａ１ＰＰですから、歪カーブは似ていて出力が倍になるので概ね当然の結果です。そこで前の実験で考えたとおり、ＵＬ９０をＰＰ化すれば低歪特性が得られそうです。それでＵＬ９０ＰＰをＥｓｇ調整で測定してみました。
ＣＬ＝１１．４Ｗ、Ａ＝４１．１ｄＢです。
予想以上に良い結果となっています。これだと無帰還でも使えそうな性能です。ＵＬ比はＶＲの目分量なので２本のＵＬ比は正確に合わせていませんが、たまたま良い比率になったのでしょう。１００Ｈｚの歪率は１ＫＨｚに比べて大分が悪いですが、５極管（高内部抵抗）の限界でしょう。それで８Ωタップに８．３２Ωを接続して負荷抵抗を５KΩに下げて測定してみました（動作点は同じなので、ＡＢ級的動作になります）。
CL=１２．４W、A=４１．０dBです。
ＡＢ級なので多分偶数次歪の打消しが不完全となった為、１ＫＨｚ、７ＫＨｚの歪率が若干悪化したようですが、低域特性は改善しました。しかしＤＦ＜１になっているので、ＤＦを上げるために適当なＮＦをかける必要があるでしょう。
ＵＬ９０（ＲＬ＝１０Ｋ、５Ｋともに）に少しＮＦ（ＲＮＦ＝４７Ｋ、高域補正なし）をかけて、測定してみました。
どちらも少しのＮＦで、十分実用的な特性になりました。
次はＵＬ１８０とＵＬ２７０（３結）です。これらはＡ１ＰＰでは出力が小さいので、ＲＬ＝５Ｋ（ＡＢ級）として、ＵＬ２７０（３結）はさらにＥｓｇを２００Ｖに上げて測定してみました。
CL=６．８W、A=３８．５dBです。
CL=５．４W、A=３５．８dBです。
どちらもＤＦはギリギリ低めで出力も小さいですが、特性的には無帰還でも十分使えそうです。
以上で、バラ品でもＰＰで十分な性能を出すための手法の可能性を示せたと思います。５極管に限れば高いペア品を調達しなくても済み、中古品でもＰＰに活用できそうです。
ＵＬもＰＰで使えばかなり強力な方式だと分かりました。ＵＬ９０はシングルの実験で約８ｄＢが帰還に回っていたことになりますが、それ以上の効果が出ている感じです（感じだけで、ＮＦに置き換えても同等かもしれませんが）。
”６ＣＷ５”、こいつで結構良い特性のアンプが組めそうです。
（注）歪率計測は、ＴＨＤ＋Ｎ（内数：偶数次歪、奇数次歪）に変更しました。ＵＬ２７０の１ＫＨｚ特性を見たら、２次、３次歪の合計がＴＨＤに追随していない部分があって、調べるとＣＬ付近で急激に５次、７次歪の比率が増加していました。それでＰＰで打消し可能か否かが問題なので前記の通り変更しました。
こんどはＰＰの実験です。こちらも出力は５Ｗ以上あれば十分ですが、折角のＰＰなので１０Ｗくらいは欲しい所です。動作点はシングル同様適当に決めても良いですが、取り敢えずシングルのＡ１ＰＰ化で実験です。
同時に以前から気になっていた事についても実験で確認してみました。
５極管限定でのＰＰのバランス調整方法についてです。
５極管はＳＧがありますから、バランス調整はＣＧでなくＳＧの電圧調整でも可能なはずですが、その様な例を見た事がありません。５極管ＰＰの製作例が少ないためでもありますが、昔見たアンプ製作の雑誌などでも例がありませんでした。前に書いた通り、Ｅｓｇは半導体素子でいうところのランクを変える効果があります。真空管のバラツキにもいろいろなパターンがあるとは思いますが、ランク差に相当するバラツキであればＥｓｇでバランスをとるべきだと思います。それを普通のＥｃｇによるバランス調整を行うと、無信号の調整点は一致しますが、入力信号でＥｐ・Ｉｐが振れるとバランスがずれてしまいます。下記６ＣＷ５のＩｐ－Ｅｃｇ特性曲線を例として見ると、左端の特性曲線はＥｓｇ＝２５０Ｖですが、Ｅｃｇ調整の様にＥｓｇ＝１００Ｖの曲線を平行移動させても曲線は重なりません。これは負荷抵抗ゼロでの様子ですが、負荷抵抗有りの場合でもこれに準ずる結果となるはずです。
なので５極管でのバランス調整は、Ｅｓｇで行うのが最適と考えています。
それで非ペアの２本を使って、無調整、Ｅｃｇ調整、Ｅｓｇ調整で歪率特性を比較してみることにします。所詮中古品だらけなのでペアを選別する方が難しいですが、この際は特性差が大きい方が結果の差もハッキリするでしょう。
実験（６ＣＷ５ 中古品２本 Ａ、Ｂ）
Ａ Ｅｐ＝２６０Ｖ、Ｅｓｇ＝１６０、Ｅｃｇ＝－１３．９Ｖ ⇒ Ｉｋ＝３７ｍＡ
Ｂ Ｅｐ＝２６０Ｖ、Ｅｓｇ＝１６０、Ｅｃｇ＝－１３．９Ｖ ⇒ Ｉｋ＝５１ｍＡ
ヒーター直列で０．７６Ａ流したら、Ａ／Ｂとも約６．３Ｖとなり、ヒーターの差はありませんでした。
これを使用して上記動作点で、Ａ１ＰＰに近い動作させて比較します。負荷抵抗は１０ＫΩ、使用ＯＰＴは余裕をみてＯＰＴ－１５Ｐ（５ＫΩ）を使います。４Ωタップに８Ω（実際は８．３２Ω）を接続して１０ＫΩとします。
試験用Ｂ電源回路、電流が１００ｍＡ超になりリップルも５Ｖを超えるので、ツェナーは余裕を見て１２Ｖ（１Ｎ５２４２Ｂ）に交換しました。バイアスの安定性を考えて、初段差動増幅のエミッタに抵抗を加えてゲインを少し下げて試し実験をしましたが再現性が不十分だったので、結局CR結合を追加して普通の固定バイアス方式で測定しました。
（１）無調整（Ep、Esg、Ecgを同一にする ⇒ Ｉｐはアンバランス： 大体上記の値）
ＣＬ＝１３．６Ｗ、Ａ＝４５．８ｄＢです。
（２）Ｅｃｇ調整（Ep、Esgを同一で、Ｅｃｇ調整してＩｐを同一にする）
ＣＬ＝１３．８Ｗ、Ａ＝４６．５ｄＢです。
（３）Ｅｓｇ調整（Ep、Eｃｇを同一で、Ｅｓｇ調整してＩｐを同一にする）
ＣＬ＝１３．５Ｗ、Ａ＝４６．７ｄＢです。
（４）考察
１ＫＨｚの偶数次歪（注）が、無調整＞Ｅｃｇ調整＞Ｅｓｇ調整の傾向になっている様に見えます。１００Ｈｚ歪も同じ順で改善しています。これはＩｐのバランスと２次歪の打消しが同じ順で向上していると言えます。主要な歪である奇数次歪については当然打消しが起こらないので、大体同じ値になっていますが、これは前にシングルで実験したときのＵＬ０（５結無帰還）の３次歪を右に平行移動したような曲線になっています。Ａ１ＰＰですから、歪カーブは似ていて出力が倍になるので概ね当然の結果です。そこで前の実験で考えたとおり、ＵＬ９０をＰＰ化すれば低歪特性が得られそうです。それでＵＬ９０ＰＰをＥｓｇ調整で測定してみました。
ＣＬ＝１１．４Ｗ、Ａ＝４１．１ｄＢです。
予想以上に良い結果となっています。これだと無帰還でも使えそうな性能です。ＵＬ比はＶＲの目分量なので２本のＵＬ比は正確に合わせていませんが、たまたま良い比率になったのでしょう。１００Ｈｚの歪率は１ＫＨｚに比べて大分が悪いですが、５極管（高内部抵抗）の限界でしょう。それで８Ωタップに８．３２Ωを接続して負荷抵抗を５KΩに下げて測定してみました（動作点は同じなので、ＡＢ級的動作になります）。
CL=１２．４W、A=４１．０dBです。
ＡＢ級なので多分偶数次歪の打消しが不完全となった為、１ＫＨｚ、７ＫＨｚの歪率が若干悪化したようですが、低域特性は改善しました。しかしＤＦ＜１になっているので、ＤＦを上げるために適当なＮＦをかける必要があるでしょう。
ＵＬ９０（ＲＬ＝１０Ｋ、５Ｋともに）に少しＮＦ（ＲＮＦ＝４７Ｋ、高域補正なし）をかけて、測定してみました。
どちらも少しのＮＦで、十分実用的な特性になりました。
次はＵＬ１８０とＵＬ２７０（３結）です。これらはＡ１ＰＰでは出力が小さいので、ＲＬ＝５Ｋ（ＡＢ級）として、ＵＬ２７０（３結）はさらにＥｓｇを２００Ｖに上げて測定してみました。
CL=６．８W、A=３８．５dBです。
CL=５．４W、A=３５．８dBです。
どちらもＤＦはギリギリ低めで出力も小さいですが、特性的には無帰還でも十分使えそうです。
以上で、バラ品でもＰＰで十分な性能を出すための手法の可能性を示せたと思います。５極管に限れば高いペア品を調達しなくても済み、中古品でもＰＰに活用できそうです。
ＵＬもＰＰで使えばかなり強力な方式だと分かりました。ＵＬ９０はシングルの実験で約８ｄＢが帰還に回っていたことになりますが、それ以上の効果が出ている感じです（感じだけで、ＮＦに置き換えても同等かもしれませんが）。
”６ＣＷ５”、こいつで結構良い特性のアンプが組めそうです。
（注）歪率計測は、ＴＨＤ＋Ｎ（内数：偶数次歪、奇数次歪）に変更しました。ＵＬ２７０の１ＫＨｚ特性を見たら、２次、３次歪の合計がＴＨＤに追随していない部分があって、調べるとＣＬ付近で急激に５次、７次歪の比率が増加していました。それでＰＰで打消し可能か否かが問題なので前記の通り変更しました。