CSPPのドライブ方法の検討

マッキントッシュタイプCSPPの出力段ドライブをカスコード回路で行なう時、ドライブ電圧を電源トランスからの給電とブートストラップの場合とで比べてみた。

机上検討段階なので、このとおりになるとは限らないし、実験して新たな問題が見つかる可能性もある。

(1) 最初は電源トランスからの給電の場合。初段カスコード回路の+Bは、PMC-190Mの220Vタップを両波整流して286Vを得るとした。バイアス電流が計8mAなので高めに出ると予想し、1.30倍で見積もってある。


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今回から、使用予定の17JZ8で検討を行なっている。三極部でのロードラインはこんな感じになった。カスコード回路の出力は、最大振幅272-40=232Vp-p。ドライブ電圧の目標250Vp-pには届かなかった。これはドライブ段でアンプの出力が決まってしまうことを示している。


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回路図はこんな感じ。


(2) 次はブートストラップを用いた場合。カスコードへの給電を反対側の出力段プレートから取るもので、一種のPFB(正帰還)。これにより2~3dB程度の電圧アップが見込めるらしい。


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再びロードライン。出力段への+Bを230Vとした。これはPMC-190Mの180Vタップを両波整流にて1.28倍(高め)で見積もってある。

カスコード回路の出力は、最大振幅216-40=176Vp-p。ブートストラップを2dB(1.26倍)とすると176*1.26=222Vp-p。3dB(1.41倍)とした時は176*1.41=248Vp-p最大振幅は17JZ6グリッド抵抗を並列にした交流ロードラインで、ブートストラップの効果による負荷抵抗増加を考慮して算出する。

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ブートストラップを使用した回路はこんな感じになる。

計算ではどちらでもあまり変わらないという結果になったが、何か考慮し忘れているかもしれないし、実験で確かめたほうが確実だ。また、出力段グリッド抵抗のために交流ロードラインが変わるのを考慮していない。

いずれの場合でも初段(ドライバー段)でのパワードライブはできないからへたってしまい、ちゃんとドライブできているかどうかがわからない。電源トランスからの給電の場合で、電圧を上げてSP出力がどこまで増えるかどうかで判断するしかないだろう。

今回はドライブ電圧のみに着目したが、周波数特性や歪率特性も確認する必要がある。ブートストラップをかけたら特性が変化する可能性があるからだ。

(2011.9.4追記)
菊地さんのECL805 CSPPは裸利得が41.4dB(117.5倍)、NFBが18.4dB、ブートストラップの効果恐るべし!(10dBくらいあるらしい。)
PFBを10dBといったら普通発振するように思える。回路的には一見簡単そうにみえるが私のようなシロートが手を出すと発振を止めるだけで一苦労しそう。
(追記ここまで)

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この記事へのコメント

ARITO
2011年09月04日 20:30
ブートストラップによって2~3dB程度の電圧アップが見込めるというのは電圧利得であって、最大振幅ではありません。下のページをもう一度読んでいただき、最大振幅がどれくらい拡大するのかをご検討下さい。
 
http://www.za.ztv.ne.jp/kygbncjy/tubeamp/25CD6GB/25CD6GB_CSPP.htm
ARITO
2011年09月04日 20:37
度々スミマセン。おんにょさんの回路はFETによる差動回路ですので、ブートストラップを掛けると利得は10dB以上大きくなると予想されます。
2~3dBというのは三極管の場合です。
最大振幅の拡大についてはどちらも同様に求めることが可能です。
おんにょ
2011年09月04日 21:28
ARITOさんこんにちは。
最大振幅については「ブートストラップを掛けることによってドライブ段の最大振幅を大幅に増やすことができるのですが」と書いてあったのを素直に受け取りましたが?
> 最大振幅の拡大についてはどちらも同様に求めることが可能です。
「同様に」がどこを指しているのかわかりません。
ARITO
2011年09月04日 23:29
>素直に受け取りましたが?
最大振幅は増えます。が、2~3dBというのは三極管を使ったときの電圧利得のことで、最大振幅は別の方法で求める必要があります。
そのやり方については先の交流ロードラインの引き方というページを参照して下さい。
 
同様にというのは、FETの場合と三極管の場合は利得は違いますが、最大振幅を求める方法は同じですという意味です。
ARITO
2011年09月04日 23:38
電圧利得と最大振幅は別の方法で求めると書きましたが、どちらも交流ロードラインを引いて求めますので、別の方法というのは正しくありませんでした。誤解を招くような書き方でスミマセン。
FETの場合はブートストラップを掛けると実質負荷抵抗が5~10倍になりますので利得も5~10倍になりますが、三極管の場合はμ以上の利得にはなりませんので、2~3dB程度の増加で留まります。FETの場合では三極管をカスコード接続していますので、同様に交流ロードラインを引いて最大振幅を求めることが出来ます。
おんにょ
2011年09月05日 18:21
ARITOさんこんにちは。おつき合いありがとうございます。カスコードの三極管の動作点から交流ロードラインを引き、ブートストラップによる負荷抵抗の増大効果によりロードラインの傾きが寝ることで最大振幅が増えると理解しました。これ以上は作図でなく実験機で評価したほうが良いと思われます。
ARITO
2011年09月06日 08:05
おぉ、遂に決断されましたか。お仲間が増えますね。

さて、実験されるといっても、今のままではあまり面白い動作点ではありませんから、やはり事前の検討はされる方が良いのではないかと思います。

ブートストラップによって負荷抵抗が7倍に見えると仮定して、どのような動作点にすれば最大振幅が最大(または充分)になるかをご検討されることを提案させていただきます。

初段の基本回路がこのままであれば、実質負荷抵抗が7倍になると、初段の利得はほぼ7倍になりますから、CSPPの大きなメリットである低い出力インピーダンスが大きく上昇してしまいますので、合わせてブートストラップを掛けない方法も試されてはどうかと思います。

倍電圧整流だと電圧が高すぎるということですが、例えば負荷抵抗を倍にすれば利得もほぼ倍になりますから、足りない目の利得を補うことができますし、歪率の低い領域で出力段をドライブすることが出来ますので、電圧が高い方がメリットが大きいのです。ブートストラップを掛けないのでCSPP本来の制動力を試すこともできますしね。
おんにょ
2011年09月06日 17:42
ARITOさんアドバイスありがとうございます。
ブートストラップ有りの場合を作図してみましたのでご覧下さい。
ブートストラップ無しの回路も検討中です。

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