| いにしえ管リニアアンプ 2017.1.8 |
さーて、ＲＸ/エキサイタがなんとか出来上がったので、これ以降はパワーアンプということになります。いずれにしましても、使う真空管はエキサイタと合わせる意味で、同時代の古いものを選択します。また、エキサイイターの出力が-15～-20ｄBｍになることから、３段のストレートアンプが必須になってきます。このような状況を考えると、以前に作った、真空管UPC機の構成と類似の構成になるのは必然であるということになります。ただ、同じものを二度作っても面白くないので、すこし、下記のごとくモディファイを加えようと思っています。
（１）終段出力は２００WPEPを目指す
以前の構成ではスペースの観点から、１２DQ６Bを一本しか搭載できなかったので、歪を考慮するとPEP=40Wがせいぜいでした。しかし、今回は独立した筐体なので、複数本の出力管を使って、保証認定ぎりぎりの２００Wまで増力してみたいと思っています。ただ、これに至る手段については、ちょっと無理をする必要があるかもしれないので、最終的には若干の出力低下を余儀なくされるかもしれません。
（２）終段管は１２（６）DQ６Bと４０KG６を候補とする
まともな送信管以外では、私の所有するPA管は上記が候補になります。前者は低歪率、後者は大アノード損失ということで、いずれも２００Wには複数本のパラレル接続が必要になってきます。アノード損失を考えると、前者であれば４～５本、後者であれば３～４本は必要になるのではないかと思われます。ただし、５本を搭載するスペースは、採用予定のケースを考えると、ちょっと絞り出せそうにないので、最大で４本を実装できるようにしたいと思います。この場合、１２（６）DQ6Bで出力が足りない場合は、特性（歪率）重視で出力は諦める方向でいこうと思います。決して、６AG７×４で３００Wも絞りだすようなお馬鹿なことはしてはいけません（大笑）。
（３）終段はGK（グランデッドカソード）で行く
GG（グランデッドグリッド）であれば、馬鹿チョンなのですが、採用予定の真空管はいずれもビーム管でビーム形成電極はカソードから分離できません。なのでGGはもとから無理です。普通に入手できるサプレッサグリッドが分離できる５極パワー管はEL-34くらいでしょうか？これとて、トッププレートではありませんから（オーディオ用なので当たり前）使いにくいです。まさか、送信用３極管を持ち出すほどに大げさにしたくはありませんので。おまけに、GGは利得＆入力Impが低く、ブースター的使い方ならばともかく、小信号から終段までけっこうなゲインで増幅しなくてはならない構成（本構成のような）では、非常に使いづらいです。
（４）プレート電圧は「すこし無理」ができるように余裕を持たせる
以前、４０KG６を５３０Vで動作させたときは思ったような特性が得られませんでした。一方、１２DQ６B用にはちょうどいい電圧でしたが。これを、今回は５３０V以外に７００～８００Vが供給できるように考えてみます。これでリニアリティが改善されればいいですが・・・・
（５）ドライバー、プリドライバーはメタル管を採用する
これは、コンセプトから考えて必然でしょう。１２BY７や６CL６は使ってはいけません（笑）。となると、ドライバーは一択で６AG７になります。プリは６SG７で決まりですね。メタル管はシールドケースがいらないので、RF増幅には至極重宝します。今回はハイパービアンスな終段なので、６AG７で十分、低歪に押せると思いますが、場合によっては掟破りの６L６なんかをドライバーに使ってみるかもしれません。
とかつらつら考えながら、回路図と実装図を考えていきました。半導体の工作だと、回路が決まると、いきなり生基盤にカッターでランドを作って、現物合わせで実装していくのが常套手段でしたが、真空管回路にこの手法は通用しません。下手すると、回路なんて書かずにいきなり実装に臨む（それでもなんとなくできてしまうのが半導体の「楽」なところです）、のは真空管ではもってのほかです。綿密に信号経路を考え、要所にシールドを施す必要があります。なので、前もって、実体配線図を書くのがいいと考えています。回路図とにらめっこして、どの位置にラグ板やランドを施した生基板を置いて、どのように部品を搭載するのかのイメージを固めたあとで、配線に移行すべきです。真空管に詳しいOMさんなら、そんなことをせずとも、どんどん配線できると思いますが、まだ、あまり真空管機器をいじっていないPWZは、本番配線前の「エア配線」がどうしても必要になります。
さて、このへんで、穴あけの様子を簡単に紹介しておくことにします。下記の図は、一応予定の部品を搭載できる穴を全てあけて、一部部品を搭載した様子です。いきなりこの状態の提示ですが、実は、２０１６年の１２月にはけっこうな時間と体力を捧げました（笑）。もともと、ここで工作していたシャーシがあるのですが、この穴を利用していては、今回の製作ではとってもすっきりした配置にできないので、このシャーシは廃棄し、新たにアルミシャーシを買い込んで穴を開けていきました。
本来ならば、部品搭載前の裸の状態から写真に撮ればよかったのですが、部品同士の干渉がないか確認するために、けっこう真面目に実装してしまって、なんとなく裸に戻すのが（時間的に）勿体ないので、中途半端ではありますが、「配線前」の状況を上記の如く晒しておきます。まだ、搭載前の部品は、これからの配線しやすさを考慮して、現時点で未搭載になっています。
上面図
信号経路は、上面図の左下から６SG７のプリドライバーユニット（独立）をとおり、真ん中下の６AG７（黒いメタル管）でドライブされて、
真ん中上の終段部、上部右のパイマッチ回路を経て、右下に出力が出てくる。
電源トランスは重量バランスを勘案して左側と右側に分離して搭載する。右側に置く電源トランスは、電圧の増圧が必要な場合に搭載することになる。
下面図
不採用になったオリジナルシャーシ
最初は、これに３段ストレートアンプを実装しようとしていたは、配置の悪さに実装を断念した。
４０KG６の２本のソケットの用意がある。近くの３０ミリΦの穴はドライバー用のつもりだった。
８２９Bの跡地（右上の大穴）の上部には、小ケースに６SG７のプリドライバーを組むつもりであった。
はい、これ以降は、配線が進むにつれて、回路図とともにアップしていくことにしましょう。
＜途中経過＞ 【2017.2.11】
さて、途中経過を書いておきます。
実は、まだ、配線しっぱなしで、終段のプレートに高圧を掛けてはいません。電源回路も、パワートランスを搭載すると、極端に取り回しが悪くなるので、出来る限り搭載を先延ばしして、動作試験までは電源トランスをシャーシに固定するのは止めておくことにします。
では、何をやったのか？と言われるとちょっと困ってしまいますが、以下に時系列的に記しておきます。正直、Ｕｐの間隔があまりに空いてしまわないような状況報告という位置づけです（笑）。
まずは、６ＡＧ７から配線をしていきました。このスペースはけっこう真面目にシールドしているのが目に留まると思います。シャーシ下面の６ＡＧ７の回路を完全に囲い込んで、この回路に入出力される信号、電源は貫通端子か貫通コンで接続しています。おまけに、グリッド側、プレート側を遮蔽するシールド板も設置して、帰還ループの発生を遮断します。おまけと言ってはなんですが、６ＡＧ７のプレート同調回路は、囲ったシールド板の外側に設置したので、全体としてはけっこうなシールド効果を実現できたのではないかと思っています。たかがＨＦロー～ミドルバンド用の増幅器にしては、まぁやりすぎの感もありますが、これは思うところがあったためで、それについては後述することにします。
あと、２バンドなので、６ＡＧ７と１２ＤＱ６Ｂのグリッド側同調回路はリレーで相変わらず切り替えています。特に、１２ＤＱ６Ｂのグリッド側には、高周波用の接点のしっかりした奴を奢っています。この共振回路はいずれも可変性の高いトリマーコンデンサと固定コンデンサ、トロイダルコアで構成しています。この段の信号振幅は、ハイパービアンスな終段なので最大でも６０Ｖｐ－ｐ（＝+/-３０Ｖ）となるため、５０Ｖ耐圧のＴＲ用トリマーコンデンサを使っていますが、当然ですがなんの問題も生じていません。
結果、まだ、ホンチャンの電源ではなく、実験用外部電源を用いた場合での動作チェックですが、とりあえず安定した増幅を確認することが出来ました。
次は、終段回路ですが、まずは、１２ＤＱ６Ｂ×２で開始してみます。というのは、いきなり４本もつっこんで、Ｇｍの大幅増加が原因の発振をしたり、球の特性ばらつきがリニアリティに大きく影響したりといった、当然予想される困難を最初から多岐に渡って背負い込んで、結局はまともに動作しなかった・・・・という悲惨な結末を迎えるのだけは避けたかったからです。まずは、標準的な２本パラレルで動作させて、これで動かなかったら、いろいろ問題があるということで、そっちの解決を急がなければなりません。
６ＧＡ７付近図
気にしたのは、終段整合回路のアース路です。市販の昔の真空管機はその殆どが鉄製のシャーシでしたが、今回の自作はアルミシャーシです。アルミは高周波的には、あまり好ましからざる導体とのことですので、アース回路が、アルミシャーシそのものでは少々心配です。おまけに４本もパラ接続すると、合計のＧｍは３０ｍSを超えてきますので、動作の安定化の観点からは、アース回路には注意を払う必要があるとの認識です。ということで、ご覧のように銅帯をシャーシに固定して、アースのリターン回路の高伝導化を期しました。
アース用銅板
使用部品に関してはジャンクをフル活用しました。プレートバリコン、タイトボビンに巻いたタンクコイルはＦＬＤＸ-１００（！）からのスワップ品ですし、プレートチョークはＦＴ-１０１を分解したものをオクでゲットしています。ＦＬＤＸ-１００は大昔にさるＯＭから戴いたけのですが、使う気がしなくて分解してしまいました。また、最近は真空管機がまったく人気がないので、その分解品も比較的安く手に入るようです。プレートチョークなんて、秋葉の三協特殊無線で「昔、こちらで扱っていたプレートチョークが、何処かに転がっていませんか？」と、多分こちらの言ってることは、皆目わからないだろうと思いつつ聞いたら、「すいません、昔は有ったのですが、いまは扱っていません」なんて、ブツを知ってる店員が居たのにはびっくりしましたが（脱線です：笑）。
切り替えＳＷ、バリコン、コイル
実は、プレートバリコンはちょっと耐圧を気にしています。このＶＣは１００Ｗ機用なので、そのギャップは１ｍｍくらいですから、耐圧は１ＫＶ程度でしょう。なので、これが２００Ｗに耐えるかという検証が必要です。ちなみにこのＶＣにはＤＣは掛からないので、単にＲＦ信号に対する耐圧を考えればいいことになります。そこで、ちょっと計算してみると、プレート負荷インピーダンスが２ｋΩと仮定した２００Ｗ出力時のｐ-ｐ電圧の半分がＶＣに掛かる「電位差の最大値」とすれば、それは約９００Ｖなのでぎりぎり大丈夫のように見えます。ただし、この場所は高調波も含まれていたり、負荷インピーダンスが大きいとヤバイです。なので、それらを考慮するとこれで２００Ｗはダメよ！と言われるかもしれません。大昔に８１１Ａのリニア部品（←結局製作せずに部品は友人にスワップした）を買いに行った有名なＦ研究所のオヤジなら、多分「わかってない奴が作ると高調波のことは考えないんだよな、シロートはこれだから困る」なんて言われそうです（大笑）。
ま、そうなったら、使える出力で使えばいいやと思っています。どうせ、１２ＤＱ６Ｂ×４では、まともに考えて４本パラではリニアリティを保って２００Ｗは無理でしょうから（良くて１５０Ｗくらいかなぁ？）。高調波に関しては、終段出力（パイマッチ入力）では基本波－１０ｄＢってことは無いだろうから、なんとかなるのでは？てな調子です。でもフルパワーでバリコンがスパークすると怖そうだなぁ（大笑）。球はオシャカになるのだろうか？確かにＶＣの偏心によるギャップの不均一もあるでしょうから、注意するに越したことはありませんね。もしかするとその時はプレートチョークが断線する？？？・・・・・・となったら、節操なく最大出力を低下させることにします（笑）。本当は、出力を下げなくても、このＶＣを用いた２００Ｗ化の逃げ道も考えてあるのですが、うまく機能しないと笑いものになるので、現時点では、「出力を下げて逃げます」と言うにとどめておきます（笑）。
さて次はバンド切り替えＳＷです。今回は２バンドなのですが、送信電力が若干大きく、耐圧も、以前使っていたベークのＳＷでは心もとないので、タイト製品を奢ってあります。これは、ロシア軍用らしく、とてもがっしりとしています。外観から想像するに、２００Ｗ程度では全く問題ありません。、４回路２接点なので、一回路をコイルタップ切り替えに、他の一回路をバンド切り替えのための駆動リレーの切り替えに対応させています。昔はこわごわベークのロータリーＳＷを使っていましたが、それに比べると格段の信頼性がありそうです。おまけに軸径はミリ規格なので６ｍｍφジャストです。米国製は、軸が６．４ｍｍφなので、専用つまみが必要となり、使いづらいことおびただしいです。ところが、旧ソ連製はそんなこともありません。Ｂｕｙ Ａｍｅｒｉｃａｎ （ｂｙ ＴＲＵＭＰ）と言われてもねぇ、個々の国情を考えない唯我独尊な製品（米国車とか）は、その地（日本）では売れるはずないですよね。それをおかしいと言うなら、貴方が解っていないと返すしかありません。（おっと脱線）。
プレートチョークとカップリングコンデンサ
カップリングコンデンサも大事な高圧部品です。ここには電流も流れるので、がっちりとした構造のコンデンサが必須になります。ここはＤＣが重畳されるので、まじで余裕が必要になります。なので、ここには３ＫＶ耐圧の４５００ＰＦをパラで使う事を考えました。容量が少し大杉ですが、ま、そこはご愛嬌ということで。これは、ラジデパ最上階の斉藤電機でいまだに＠５４円で売っています。１００Ｗなら一個でＯＫでしょうが、念のため２個パラが必要ではないかと。リード線もぶっとくて極めて頼りがいのある部品です。これに較べて、最近は容易に高耐圧のセラコン（上記写真の青いひょろひょろしたやつ）が手に入りますが、これには電流は流せません。ＰＡのカップリングコンには全く使えないと思って下さい。これくらいは私のようなシロートでも解ります（笑）
と最初は考えていたのですが、↓に述べるＦＴ１０１のプレートチョークを２本入手した時に付録でくっついて来た３ＫＶ耐圧の１０００ｐＦの（シルバード）マイカ？コンデンサが目につきました。これは経年変化があるかもしれないと気になって、Ｑを測ってみると１０００近い値なので、おっと、これはまだ十分使えると判断しました。なので、２００Ｗの想定として２個パラって２０００ｐＦで考えます。耐圧はＤＣも含めて、３ｋＶあれば十分そうなので。結局、これを使ってみることにします。ちなみに、先の４５００ＰＦのセラコンのＱは２００近辺です。まぁ、Ｑがこれだけあれば、多分、カップリングコンでロスは生じないと思います。
カップリングC＆中和C（右の８つ）
カップリングコンとは別に写真の右側に５００V耐圧のシルバードマイカコンデンサが見えます。５０ｐFを４個シリーズにして１２．５PF ２０００Vとして「中和用コンデンサ」に使ってみます。このコンデンサの耐圧は終段のプレート直付ではなく、パイマッチのプレートバリコンのホッとエンドから持って来れば、DCがカットされてるので、耐圧はここまで考える必要はありません。１ｋVで十分です。まともに動いたら、こちらに換装してみます。
はい、次です。写真のプレートチョークはＦＴ１０１用だったので、１００Ｗ規格なら、精々２００ｍＡも流すことができればいいという設計でしょう。これに３００ｍＡ以上も流したらどうなるのか？ちょっと予想ができません。まさか、正常出力時に巻き線が切れることは無いとは思いますが（笑）。ということで、一応、共振特性をトラジェネで取ってみたが下記の図です。なお、ＬＣメータで測ったインダクタンスは１００ｋＨｚで480μＨでした。
プレートチョークの損失特性
黄色のラインはTGと入力直結時
インダクタンスはｊωＬですから、周波数上昇とともにロスが増えるはずですが、ＨＦ帯ではかならずしもそうはならず、ギザギザしています。こういった特性を測ったことがないので、これがいいのか悪いのか良くわかりません。ま、Ｑの高い自己共振が使用バンド内に無ければいいと考えていますが。
と、ＰＡ整合回路の構成部品が揃ったので、プレート負荷回路の測定をしてみました。パイマッチの設計は昔からたくさんの資料があるので、周波数とプレートインピーダンスが解れば、一意に定数が決ります。ということで、見てみると、まず、負荷インイーダンスを２．５ｋΩで７ＭＨｚだとＬ＝５μＨ、Ｃｐ＝１１４ｐＦ、Ｃｌ＝６７０ｐＦとなります。同じように１４ＭＨｚで定数を決定して、それぞれの周波数でリターンロス（ＲＬ）を測ってみました。１２ＤＱ６Ｂの替りに純抵抗（２．５ｋΩ）を接続して、ＡＮＴ側からＲＬを測ると、下記に示すような状況でした。
パイマッチの測定
リターンロス[７MHｚ、１４MHｚ）
ここで、７ＭＨｚと１４ＭＨｚで鋭いディップがありますが、このディップはアンテナ端からみた５０Ωへの整合性を表すことになります。ディップが深ければ深くなるほど、ドライブ側（プレート側）とロード側がうまく整合されて、出力インピーダンスが５０Ωに近くなるということです。これ、動きが面白くて、プレートＶｃを回すとディップの周波数が変化し、ロードバリコンでディップの深さ（＝整合度合）が変化します。こういう動作だったのかと、目からうろこでした。測定器で見ると特性変化を体感できていいです。このように、真空管回路でも、現代的測定器で測ると非常に新鮮です。昔は、この特性をインピーダンスメーターで見ていた事例はあるようですね。しかし、本写真のように視覚に訴えると、動作の理解度がより深まります。
まだまだ小物の案件が続きます。
実は、今回はバイアス条件を容易にいじりたかったので、パネル前面にバイアス調整用ＶＲを設置してあります。それ自体はあまり珍しいことではないと思いますが、そうすると、バイアス条件を日常茶飯事的（？）にいじりたくなります。普通の人はしないでしょうが、私は、必ずそうなってしまう自信があります（大笑）。となると、やっぱり終段のバイアス電圧を直読したくなる誘惑に駆られます。メインのアナログメータは今のところ、Ｉｐ、Ｖｐ、Ｖalcを表示予定ですが、これをを兼用させると、Ｉｐが同時に見られなくなるので、この方式は却下し、個別のパネルメータを奢ることにしました。
最近はディジタルパネルメータも安い支那製がのして来ているので、１０００円以下で入手が可能になっています。まぁ、このリニアアンプの中核部品ではないので、支那製でも我慢して使ってみることにします。本品は秋月で７００円で仕入れました。
さて、実はこのディジタルパネルメータですが、設置場所をＰＡに近接して確保せざるを得なくなり、その場合、高周波の（空間的）飛び込みが心配されます。ということで、パネルメータ全体（除く表示部）をシールドする事を考えました。
シールドしたパネルメータ（表面）
シールドしたパネルメータ（裏面）
図に示すように、パネルメータに張ったのは、粘着銅テープです。部品面の上にインシュレータというかアイソレータを置き、その上に銅テープで箱型に整形しました。銅箔のつなぎ目は半田で接続するという簡易法を取りました。これだと、パネルメータの部品面は完全にシールドできます。さらに入力、電源ケーブル共に１．５Ｄ２Ｖで配線することで、ＰＡ回路からの空間的廻り込みを防御できることを狙っています。実際には、ＰＡ動作時にパネルメータの誤動作がないか確認する必要があります。しかしながら、スタンバイ時に－６０～－７０Ｖ、ＴＸ時に－２５～－３０Ｖくらいの変化が一目で分かるのは、大変に便利ではあります。
次のブツはドライバー、プリドライバー用と終段用Ｓｇ安定化電源回路です。なんと大げさなと思われましょうが、このユニットはこのあとに製作する予定のセットのＰＡにも使おうと思っていて、その予行演習の位置づけになります。回路は、ＪＨ２ＣＬＶさんのロシア球（４極管）リニアアンプの回路から拝借してきました。オリジナルはまた別の出典があるようですが、ＣＬＶさんが使っているのであれば、動作保障は完璧でしょうから、安心して使うことができます。
レギュレータ回路
２系統のレギュレータ
PAのSGとドライバーのプレート電圧用
高圧ツェナーＤｉと高耐圧ＦＥＴの組み合わせですが、耐ショート保護回路もついていて、これはご機嫌です。実はＣＬＶさんのようにショートして壊れないか試す勇気がなくて、実際にショートさせてはいませんけど（笑）。
今回は、必要なのは終段のＳｇ安定化のみなのですが、使うトランスの電圧の関係で、若干高い電圧（最終的には４００Ｖ近辺）からドライバー、プリドライバーのＶｐを賄うことを余儀なくされそうなので、低内部抵抗の電圧ドロッパー（意味不明！）としてＦＥＴのレギュレータが有用なので、２５０Ｖ近辺の電圧を作り出すために、図に示すように２系統を作ってみました。これらは当然、リップル除去機能もあるので、真空管回路の電源としては最上のものを構成できますね。
さて、このあたりで個々の部分の解説を終えます。実は、まだアンプ全体の動作特性が解るまで記述できない部分もあるのですが、それは動作検証をする過程で明らかにしていきましょう。というのも、最初から期待値を高くすると、「こけた」ときに恥ずかしいですから（笑）。最後になりましたが、「ここまで説明した」回路の結線図を下記に示しておきます。
12DQ6Bの入力タンクのコールドエンドのバイパスコンデンサ（0.01u)は500PFの間違いです（2019.10.7）
とりあえず版回路図
上図は特に記述する部分は無いのですが、まずは２ステージのアンプで基本的な動作を確認することになります。
とここまで来て、ちょっと不安だったプレートＶＣの入手の目途がたってしまいました。オクで見ていたら、３ｋＶ１５０ｐＦの未使用品が出ていたので「ぱくついた」のです。ちょっと大げさではありますが、エアギャップが３ｍｍもあるので、頼もしいです。このＶＣにはＤＣ重畳が無いので、本当はこんな大げさな耐圧のバリコンは不要なのですが（２ＫＶもあればいいでしょう）、今日び、そんなぴったりの耐圧の高圧エアバリコンは、容易に手に入りません。なので、これを採用してしまいましょう。その結果、当初のバリコンは不要になってしまいました。
高耐圧（３ｋV）プレートVC
ここまでの実装の様子を下図に示しておきます。
上面図パワートランス無し
下面図
＜１２DQ６Bシングル動作＞ 【2018.5.9】
最近、また真空管がいじりたくなって、古い機器をひっくり返しています。まずは、製作途中でＳＤＲに移ってしまって、こんな（古めかしい）ことはやってられるか！とほおり投げてしまった真空管リニアをまたすこし弄ってみます。当時、上図のようにかなり配線してあったので、実際に動作させてみることにしました。
そうはいっても、弄りだすと、かなりの問題点があることが分かりました。それらを以下にまとめます。
①何故か、プレート電流測定用の挿入抵抗が１０Ωのつもりが５００Ωもあった。 これに気が付かなかったおかげで、「電流流れすぎてバイアス電流流すの怖い！」状態でしたが、なんとか気が付いて正規の値に交換しました。
②バイアス電圧測定用の支那製のデジタルボルトメータがひどいものだった。どうも、測定ラインに細かく鋭いパルスを発生させているようで、インピーダンスの高い、真空管のグリッド回路に挿入して、グリッド電圧測定などしようものなら、パルス性雑音の影響で一気に終段のバイアス電流が流れちまう状況でしたが、とりあえず、こいつは切り離しました。これは、永久対処を考えないといけないのですが、ちょっと工夫が必要です。南半島製のデジタルテスターも、程度は支那製ほどひどくはないが、やっぱり雑音を出しているようで、グリッドラインの電圧を測ると、どばーっとプレート電流が増加します。なんともはや、ですね。
③今回のレイアウトのせいなのか、あるいは１２ＤＱ６Ｂの送信管としての安定度の悪さなのかよくわからないのですが、パラレル動作がかなり困難です。なので、とっても４パラなんて夢のそのまた先・・・みたいな状態ですね。最近、リニアアンプは鬼門のようで、やることなすこと、みんな裏目に出ます。このあたりで、お祓いでもやらないといけないかもしれません（笑）。さて、どうしてくれよう、このリニアアンプ！（笑）。
④中和ポイントが良くわからない。今回の方式は、いままでと違って終段のＳＧ電圧をオフにして、負荷に発生する信号を最小にする方式では、変化がほとんど分からず、かといって中和が取れてないと盛大に発振します。最終的には、発振が止まる領域に中和コンデンサを固定しましたが、果たしてこの方法でよいのやら？ま、発振しないのだからそれで良しとして、可笑しいことは無いはずなのですが。
＜以下2019.10.7に追記＞当時の回路図には間違いがありました。回路図の下に赤字で修正してあります。ただし、実装はこのコンデンサは正しい値の５００PFでして、旧回路図の0.01μFを実装したから中和が取りずらかったわけではありません。
⑤これは想定外でしたが、ドライバーの６ＡＧ７の高周波動作がイマイチで、１４ＭＨｚでは７ＭＨｚの２/３くらいの最大振幅しか得ることができません。ＪＡ１ＡＣＢ難波田ＯＭも、「アマチュア無線の新技術」という本の中で、「この球は１４ＭＨｚ以上ではかなりパワーが落ちてしまう」と書いていましたが、ここまでとは思いませんでした。
等々、てこずっていますが、最終的には１２ＤＱ６Ｂ「シングル」では、かなりまともな動作を得ることができました。それを以下に示します。一言で言うと
ＰＥＰ４５ＷでＩＭＤ３＝－４３ｄＢ！！！
です。ＬＤＭＯＳを弄っていたので、４０Ｗなどという「ＱＲＰ」じゃ、まったく面白くないと思われても仕方がありませんね。でもまぁ、何せプレート損失が公称１８ＷしかないタマでＰＥＰ＝４５Ｗ（実効出力＝22.5W)におけるＩＭＤ値としては大変立派です。以下に信号波形とＩＭＤの図を載せておきます。
PEP４５W時の２－トーン波形（５０Ω負荷端）
PEP４５W時の２－トーン波形とIMD（５０Ω負荷端）
Vp:670V Ip：65ｍA Ib=35mA 効率：53％
実は、この値、球を選別しないと実現できません。知らないうちに１２ＤＱ６Ｂも１０本近く集まってしまったのですが、集めた半分の球が同じ条件で－３５ｄＢかそれより悪いです。但し、プレート損失ギリギリのオペレーションであることを考えたら、それでもかなり立派な値です。例えば、ＰＤ＝３００Ｗと公称するＭＲＦ１５０をシングルで３００ＷＰＥＰ出せるだろうか？歪とかなんとか言う前に出力３００Ｗ（ＰＥＰ）をシングルでは絶対に出力できません。真空管ってこんなことからも「リニアな素子」なんだと思いますよ。
実は、このリニアアンプでＮＦＢの実験もしています。しかし結果はこれもあまり芳しくありません。フィードバック量を１０ｄＢとして動かすとＩＭＤ３が－３０ｄＢ以下にどうしても落ちないのです。そのくせ、ゲインはフィードバックに廻した分だけ減少します（当たり前）。まったくなんのこっちゃ？なのですが、昔の送信管はフルパワーだとＩＭＤ３＝－２５ｄＢがやっとだったので、これが－３０ｄＢくらいになれば効果があったと喜べますが、ナマのＩＭＤ３が－４０ｄＢとかいうと、ゲインを減らすことを許容してまでＮＦＢを掛ける必要はないのでは？と思い始めています。
さて、このあとの展開はどうしてくれようか？ これでなにか応用が効かないかしら？？？？
＜真空管アンプモジュール？＞ 【2018.7.1】
だいぶ更新が空いてしまいましたが、理由としては、いつものごとく興味が他の分野に移っていたのと、飲み会疲れで頭が回らない状態が続いていたからであります。それが終わったら、今度は車の購入騒ぎで、これもまた自作時間確保の阻害要因になりました（苦笑）。
さて、新規一転スタートと言いたいところですが、さにあらず・・です。今回は一か月以上前に弄っていたブツの紹介というレベルになります。ちょっと面白い形に真空管のＱＲＰアンプを作ったので、見てもらいましょうか。
以下に示すのは１２ＤＱ６Ｂのシングルアンプになります。ちまーーと一枚のアルミ板の上に組み上げています。ちょっと常識外れな構成ですよね。今回、どのくらい小さく真空管アンプを作れるか試してみたもので、コイツは６０ｍｍ厚のシャーシー内に設置できることを目論んでみました。なので、コイツが「終段」というわけでは無く、この後になんらかのブツを置くことを前提にしています。
小型にまとめたPA
このドライバーというかＱＲＰなＰＡのモジュール？の出力は２０ＷＰＥＰ位を考えています。もちろん、プレート電圧に７００Ｖ以上掛ければ、４０ＷＰＥＰも可能ですが、全体の構成を考えるとそこまでは必要なさそうなので、まぁ、必要最小限の２０Ｗとしておくことにします。周波数は、７ＭＨｚのモノバンドで、いつものごとくマルチバンドにするのは止めにしました。
部品はジャンク箱に転がっていたものを集めただけで済み、新規購入品はありません。今回、チョークコイルとパイ型整合回路のコイルにトロイダルコアを用いて、小形化を図ってみました。チョークは、ＦＴ１０４－６３に７０回巻いて、約２００μＨ、パイ回路のコイルはＴ１０４－６に ２１回巻いています。最初は、チョークはともかく、パイ整合回路にトロイダルトランスは、損失が多いのではないかとも思いましたが、このＰＡの用途が「ドライバー」なので、少しぐらいの損失があっても許容してしまうつもりでした。チョークは７ＭＨｚに直列共振の「エネルギー吸い込み穴」が無いことはＴＧ/スペアナで確認しています。
入力回路は、想定インピーダンスが５０Ω近辺のリンクコイルで受けて、共振回路でステップアップてｇ１に導いており、若干のバイアス回路がついています。また、場合によっては、増幅型ＡＬＣ回路を組み込む可能性があります。というのも、この後に繋げるブツによっては適正なＡＬＣ電圧を得るのは、もしかしたら困難かもしれないからです。
さて、特性ですが、予想通りの２０ＷＰＥＰ（＠ＩＭＤ３＝－３５ｄＢ）の電力が得られています。Ｖｐ＝５００Ｖに抑えているので、こんなものでしょう。もしかしたら、トロイダルトランスの損失があるのかもしれませんが、ここではとりあえず気にしません（笑）。
６AG7のプリドライバー(外観、内部）
次は、プリドライバーですが、完全シールドを目指して、小形シャーシに組み込みました。内部も、プレートグリッド間をシールドしていてけっこう真面目に組んでいます。真空管は１４ＭＨｚではパワーの落ちる６ＧＡ７をそのまま使っていますが、場合によっては６ＳＧ７が挿入可能なので、そちらでも１２ＤＱ６Ｂを「押せる」ゲイン配分であれば、そちらを使うかもしれません。但し、今回、７メガのシングルバンドにしたので、６ＡＧ７でも全く問題は生じないのでこのままかもしれません。
これらをつないで、動作確認を行いました。され、これで、この後に続くブツをうまくドライブできるでしょうか？ その確認には、また少し時間がかかるかもしれません（苦笑）。
＜真空管リニア再開＞ 【2019.10.5】
実はRedpitayaのPure Signalの成果に気をよくしたので、中断していた真空管リニアアンプをまたいじることにしました。なんだか、最近は、回路通り作ればほとんど動く半導体集積回路よりは、なかなか思うように動かない、真空管機とかLDMOSとかのほうがファイトが沸きます（笑）。これこそアマノジャクの最たるものですが、実は、このあとの制作物の構想には、超デカブツ？の真空管機、手間盛りだくさんの真空管機、今回と異なる構成の真空管リニアアンプ・・・と真空管を使った遊びモノ計画が目白押しです。ただし、真空管機は構想どおりにはうまくいかないことが多いので（というか私の構想が無茶なのかもしれないが：笑）、その時はSDRとか、半導体遊びで気分転換をするとは思います。
さて、今回は、40KG6Aがリニアアンプとしてどこまで使えるのか試してみることにします。目標は、当初の計画どおりこれとペアで200WPEPの送信電力増幅部を作ることにあります。なぜ、200Wか？の理由ですが、保証認定で許可される最大パワーであるということで、これは以前と変わりがありません。200WPEPが出ればCWで200Wは確実に絞り出せます（ただし、電流は倍になりますが）。問題は200WPEPでリニアリティがどこまでとれるかにかかっているということです。
真空管で２００WPEPを目指すには、プレート損失が合計で８０W以上あると安心です。これが１００Wあれば、ほとんど完璧ですが、これを２管で目指すためには、安価で適当な真空管は限られてしまいます。安価に手に入る受信管で、送信にも使えるものは、水平出力管しか残っていないと思います。ただ、水平出力管といっても、JAで多用された６JS6や６KD6だと少し力不足です。また、これらはブツが払底しているのか、新品は目の玉が飛び出るほど高い値段です。なので、なかなか触手が動きませんね。
となると目に付くのは、海外の「大型TV用水平出力管」です。６LF6/６LW6とかが有名ですが、これも、もう珍品の域で、新品は一本１万円の世界になり、大変高価になってしまっています。一方、欧州系水平出力管になると、トランスレス用ですが４０KG6Aがプレート損失４０Wで、なんとか候補に挙がってきます。私が昔、オクで１０本まとめて１．６万円で落札し４本残してたたき売ったのはフィリップス製でしたが、東芝とか松下も作っていたようですね。国産のほうがばらつきが少ないと思って、新たに松下製を新品で４本落札してあります。この時はフィリップス製よりちょっと高くて、一本２ｋ円でしたが、まぁ、リーズナブルな値段です
松下製40KG6の写真
１本は確認のため開封したが、3本は未開封状態（セロファンもあり）
ということで、今回はこの４０KG６Aでどこまでできるかを試してみることになります。回路図を下に示します。
回路図
なんの変哲もない真空管電力増幅回路ですが、ちょっと気を使っている部分があります。それはバイアス回路周辺です。まず第一に、真空管のばらつきを抑えるために、バイアス電圧を２管で微調整できるような構成にしてあります。おおまかにはパネルに引き出したVRで設定しますが、微調整のためのVRを独立させています。このために、（今ではたいへん高価で貴重な）チョークコイル（新品は600円）が２つも要る羽目になっちまいましたが、このバイアス回路を独立させるのは、けっこう有効だと思っています。下記にG1電圧対プレート電流（実はプレート電流対G1電圧になってしまっていますが）の３本の特性を示します。
バイアス電圧対Iｐ特性
3本の特性 1管だけ（青）がかなり異質なのは規格外品？
この図を見ると、同じロットのほとんど新品球でさえも、とんでもないばらつきが見て取れます。もしかすると、たまたま「はじかれるべきタマ」が混入していたからかもしれませんが、こんなばらけた特性の球を同一バイアスでペアで使うと、片側ばかりに電流が流れて焼けてしまうことが十分に考えられます。こうした事故を防ぐためにも、バイアス回路を独立させて、２管の特性をできる限り合わせて使ったほうがいいのではないかと思います。
もう一つの注意点ですが、以前中華デジタルボルトメータの安さに目がくらんで、採用したはいいが、どえらいしっぺ返しを食ったことをレポートしました。１２DQ６Bのグリッドバイアス回路に中華デジボルを「つなぎっぱ」にしていたら、このデジボルからパルス電圧が発生していて、これがパワーアンプを誤動作させてしまう（＝グリッドバイアスがシフトしてしまい、やけにプレート電流が流れちまう）状態に困惑していました。
こんな状態では、バイアス電圧の監視なんてできないので、誤動作が起きないように、バイアス電圧を見るときは連動してPA管のスクリーングリッドを接地して、動作を止めちまうことにしました。もっとも、２管で個別に微調整するため（回路図参照）に、デジボルで測る電圧が、実際のコントロールグリッドにかかる電圧とは若干の差異があります。このように、少々不便な使い方になりますが、「測定できない」よりははるかにマシなので、こんな形になっています。ちなみに、中和動作の試験のためにはＳｇを接地して、ＰＡ管の通り抜け信号を観測する必要がありますが、その機能もこのスイッチは包含している形になります。
あと、ちょっと気を付けないといけないのは、４０ＫＧ６のＳｇ電圧です。スイープチューブは全体的にＳｇ電圧は「低め」ですが、４０ＫＤ６は特に低いようです。ここに２００Ｖもかけたら、バケツの水をひっくり返したように？プレート電流が流れます。１５０Ｖでも大変なので、１００Ｖ近辺（ここでは９４Ｖ）にまで下げることで、やっとまともなプレート電流値（対Ｖｇ１）になりましたが、これには当初大いに面くらいました。
以下に実装図上面/部品面を示しておきます。
上面図
部品面
今回、古（いにしえ）の真空管エキサイターに付加して使用するために、今回、ドライバーを実装してあります。これは６ＡＧ７というメタル管で、初期のＴＶ映像信号増幅用５極管です（メタル管がＴＶに入っていたというのもけっこうすごい時代ですが：笑）。以前も実装まではしていて１２ＤＱ６Ｂとともに動作させていましたが、１２ＤＱ６Ｂのパラ動作の不安定さに音をあげて、ドライバー回路も分解してしまったのを再構築したものです。今回は、古のエキサイターで、まずは２００ＷＰＥＰがドライブできるかどうか確認するために、素のアンプを組んで４０ＫＧ６Ａパラアンプにインターフェースしてあります。
いつものごとく、「電圧増幅段」で供給電圧の低いところはＴＲ部品を使ってあります。例えば、カソード回路のＶＲは暫定で、このあと、本チャンでは、固定バイアス回路にスタンバイ機能も付けなければなりません。また、今後、いろいろな機能を実験したいので、余計なＶＣとかが搭載されていますが、今回は使っていません。
特筆すべきは電源トランスです。大きいほう（正面に向かって右側）が２４０V１A、小さいほうが１００V１Aで、これをシリーズ接続して倍電圧整流し、９００V０．３A以上を取り出せます。これなら、PEP出力で３００～３５０Ｗまでは対応できるはずです。ただし、この場合、真空管が最低３本は要ることになります。ソケットはすでにシャーシに実装してありますが、そこまでやるかどうかは、まだ決めていません。ＧＫ（カソード接地）では難しいかもしれませんがＧＧ（グリッド接地）なら４本でも十分な可能性があります。この場合、プレート電圧は、一次側１００Vを倍電圧整流して、下駄をはかせることで１２００Vくらいにはなると思います。GGだと、それくらい電圧をかけないと、動作しませんので。
トランス関係では、４０ＫＧ６のヒータ電圧は、２本シリーズで８０Ｖですから、ＡＣ１００Ｖから供給しています。２０Ｖ０．３Ａのドロップを得るために６７オーム相当のセメント抵抗を使っています。コンデンサでドロップすることも考えたのですが、必要となる４７μＦの無極性コンデンサはやたら値段が張るので、発熱はしますが安いセメント抵抗でやっつけました。もし、これが４０ＫＧ６を３本使うことになったら、小さいほうの電源トランスの一次タップに１１５Ｖがあるので、これをオートトランス的に使えば、ほぼジャストフィットの電圧になるはずです。
さて、このドライブ段を増設したパワーアンプですが、中和を取り直すと、動作は安定で７MHｚ帯ではまったく発振するそぶりは見せませんでした。この中和に関しても４０ＫＧ６Aではそのディップ点が容易にわかるので、これはいい感じです。トータル利得ですが、６ＡＧ７のゲインが大きく、その入力もステップアップしているので、６０ｄＢ！にもなります。これで発振せずに動いているのですから、結果オーライかもしれませんが、１２ＤＱ６Ｂよりはずっと安定な動作をしているように思います。
さて、以下の図はひずみに注意して動作点を設定して測定してみました。
IMD3が３２ｄＢの図
エンベロープの様子
動作の様子を記すと
VP=830V Iｂ=50mA ×２ （うう、ベースカレントですでにプレート損失オーバー！） Vsg=94V
効率：48％ ６AG7含む総合利得＝５８ｄB
というところです。
上記の図は、なんというかひずみに着目してファインチューンした結果なので、再現性に関しては、ほとんど自信がありません。この４０ＫＧ６という球は、そんなにリニアリティに優れた球ではないと言われてきたので、－２５～－２８ｄＢ程度が限界と思っていましたが、無理にベーバイアス電流を増加させるとここまで落ちる動作点もあったようです。但し、長時間の運用はちょっと疑問です。おまけに安定して実現できるかは、本当にケースバイケースということになろうかと思われます。
もともと、本機は古（いにしえ）の真空管エキサイターの外付けリニアを狙っていますので、プリディストーション機能が期待できるわけではありません。なので、このリニアアンプ単体である程度低ひずみを狙いたいのですが、なにもしない「素」の状態では、この辺が限度なのだと思われます。まぁ、いにしえの真空管機器と銘打ってるので、このままでも使えないことはないと思います。しかし、なにか「ひねり技」で、もう少し低ひずみになる方法があるのであれば、ぜひトライしてみたいものですね。次回以降、考えられる２種類の方法をこっそり試してみて、良好な結果が出たら晴れてＵＰしてみようと思います。うまくいかなかったらいつものようにだんまりです（大笑）。
＜NFBをかけてみる＞ 【2019.10.18】
いままで、４０KG6Aをプリディストーションで遊び、さらにはドライバーを前置して、これとペアで使う検討を行ってきました。まぁ、本機をエキサイターに後置するリニアアンプとして仕上げるのであれば、いくら古（いにしえ）管だからといって、ひずみ丸出しの状態で仕上げるのは、まったくもって忍びない話になります。少しでも、低歪化を図って、「さすがに古い真空管で空にでると、音が古めかしいですねぇ」なんてしたり顔で言われたくないものです（笑）。
なので、ここで、少し考えてみることにします。さすがに信号ソースとしてはRedpitayaを使ってプリディストーションで低歪化を行うわけにはいきませんので、「アナログ的に」できる手法について考えてみましょう。この方法ですが、大きく分けて2つあるのですが、ここでは、そのうちポピュラーなNFB（負帰還というやつですね）から始めて見ます。もう一つの方法は、NFBがうまくいかなかったら最後の手段として採用することにしましょう。
実は、１２DQ6BのファイナルでもNFBを実験したことがあります。この時は、もともと素の歪率が－４０ｄB以下にも達するので、NFBの効果があまり現れることなく、動作が若干不安定だったこともあり、面倒くさくなって「素の特性がいいんだから、NFBなんて余計なお世話だ」とあきらめてしまいました。今回は、いままで示した通り、バイアスカレントを常識的な値にとれば、PEP=２００W（相当）時のIMD３は－２７ｄB程度がせいぜいですから、これが、どのくらい改善できるかチャレンジしてみる価値はあると思います。まぁしかし、このレベルは１００W機の終段に６１４６Bや６JS６を素で使った場合と同じですから、昔の日本製真空管機と同じレベルは、最低限実現しているので（コリンズはNFB付きでしたが）、ことさら問題視する必要はないのかもしれません。
今回は、ドライバーが６AG7、終段が４０KG6Aという、きわめて変則的（変態的ともいう：笑）なラインアップで、まったくSSBのリニアアンプ（GK）それもNFB付き！なんてデータがないので、暗中模索になりました。ま、しかし、NFBの原理を踏み外さなければ動作するのでは？と楽観視して始めます。
ということで、まずは回路図を下記に示します。
回路図
ドライバーの中和、フィードバックのβ回路、フィードバック信号の中和と一気に回路が複雑化します。まずはβ回路について少し見ていきましょう。ここで、一回負帰還増幅器に関しておさらいをしておきます。下記のような回路の場合、
負帰還増幅器の原理図
上図の増幅度(NFBあり）は
Anf=Vout/Vin＝A/（１+Aβ）
で表せます。このうち、Aβ＝１でAnfはAの半分（利得が－６ｄB）、Aβ＝２では１/３（利得が－９．５ｄB）になることがわかります。さて、β回路ですが、４０KG6のプレート（実際はCカット後のπ回路に接続）から、６AG7のカソードに接続されるコンデンサをC1、６AG7のカソードとグランド間で接続されるコンデンサをC2とするC分割回路で構成されます。この場合、フィードバック回路はC分割で実現するので、周波数依存性を除去されます。β＝C1/（C１+C2）で表されますがC2>>C1なので、β＝C1/C2とみていいでしょう。C1＆C2の組み合させとβの関係は以下の通りです。
C1（ｐF） C2（ｐF) β
１０ １０００ １/１００
１０ ２０００ １/２００
５ ２０００ １/４００
あまり多くの文献が手元にないのですが、アマチュア無線の新技術（JA1ACB著）やハムジャーナルのNFBの記事ではC1=１０ｐF C2=１０００ｐF（β＝１/１００）でNFBをかけているケースが多いように見えます。ここでは、このあたりからトライしてみることにします。NFB量である１+Aβを１０ｄB程度はかけようなんて記述が多いですが、この場合、β＝１/１００だと、Aは２００となって、ドライバで２０倍、終段で１０倍程度の電圧利得があればいいことになりますが、この程度ならば、容易に実現できます。
さて、次はドライバーの中和回路ですが、Cpgは６GA7では0.02ｐFと小さいので、６CL6のように0.12ｐFもあれば、比較的中和点がわかりやすいらしいですが、６GA7ではこの中和回路の動作は微妙です。もっとも、７MHｚくらいの周波数では、完全に中和がとれていなくても、フルパワー時に発振しなければ、NFBは動くような気がしています。ここは追い込むためのさらなるカットアンドトライが要りそうです。
最後にフィードバックニュートロです。これは、終段からの信号電圧がカソードに加わるので、これがCgkを伝ってグリッド側に漏れてくるので、こいつを相殺するために同調回路の反対側（コールドエンド）に加えるものです。これでNFBのフィードバック信号によるVgk変化分を相殺するので、余計な迷結合ループを断ち切ることができます。なんともはや、昔の回路エンジニアは苦労してこんな回路を考えたのですねぇ、本当に感心してしまいます。
さて、この複雑な回路の実装ですが、できる限り１ポイントアースが推奨されるようです。タンク回路、終段チョークのバイパスC、終段カソードとかがなるべく近くなるように結線されてアースに落ちるように指示されていますが、そうはいっても、なかなかデカブツの終段回路でそんな理想的結線はできません。ここでは銅板でアース回路を構成して、なるべくシャーシを流れる迷走電流を少なくする？くらいしか対処していません。まぁ、その効果もよくわかりませんが、一種の気休めです。
さらにこれは周波数が高くなると、非常にクリティカルになると思われますが、７MHｚ程度だと、実際いじっていてあまり問題はなさそうでした。このあたりは、オールバンド化すると、相当に気を使わなければならないと思います。オールバンド化はアルミシャーシじゃ無理かもしれませんね。
今回の改造部分は、ドライバーの部分がほとんどなので、６AG7の様子を以下に示しておきます。と言ってもごちゃごちゃしていてわかりずらいですが（笑）。
６AG7付近の配線面
6AG7の中和コンデンサ
４０ｐFの羽を抜いて１０ｐFに
一応、ドライバー回路は周辺をアルミ板で覆い、さらにはプレートとグリッドの間を銅板で遮蔽してありますので、６AG7のようなハイGm管でも発振しません。メタル管は外皮メタルがどこかのピンに接続されていますが、６AG7の場合、サプレッサグリッドと共通になっているようです。当然一緒に接地するピン（ピン３）です。このように、配線面も管もシールドされているので、ここは安定に動作させることができます。逆に、NFBをかける場合、RF信号は、シールドがないと迷い込んでいきますから、変な迷結合ができて動作は不安定になります。本機は、PA部がオープンに近いので、ドライバー部は厳重なシールドが必要になってくると思います。
さて、調整です。フィードバック回路を外して終段の中和を再調整します。これはSg電圧を切って、出力に現れる信号を最小化すればOKで、４０KG6Aは簡単に中和が取れます。次に、６AG7のSg電圧を切って、同じようにドライバーの中和を見るのですが、なかなかこの調整はむつかしく、どこがディップ点なのかわかりずらいです。ひとまず放置して、フィードバック回路を結線したうえで、フィードバックニュートロを調整します。これは６AG7、４０KG6Aがオンで、出力が低くなる点を探します。この調整もけっこうクリティカルになります。
これができたら、入力した２－トーン信号の電圧を徐々に増加させて、発振等がないかを見ていきます。負荷整合回路の状況によっては最大出力付近で波形歪が増大したり、もしくは発振したりしないように先の中和回路を微調整しました。これでなんとか、とりあえず動作するようになりました。
次にNFBの効果ですが、まずはAβ＝２とした場合（C1：C2＝10ｐF：1000ｐFで、利得が約１０ｄB減少）で見てみます。この時は、NFBなしの場合の最大電力（ほぼPEP=200W）と同じ電力をNFBありの状態で得るには、確かに所要入力電圧はNFBなしに比べて３倍になっています。これなら正常に動いていると考えてよさそうです。
NFB時スペクトラム
2-トーン波形
この時のスペクトラムと波形を上記に示します。IMD3が－４０ｄBで約２００WPEPが得られました。これは大したもの（自画自賛）で、あの歪っぽい４０GK6が、十分にリニアに変身します。－４０ｄBくらいになると、波形を見ていても綺麗になりますね。これなら、真空管機としては文句がでない特性です。
せっかくですので、もう少しNFBを減らして、Aβ＝１（C1:C2＝10ｐF：2000ｐF）とすると、同じく約２００WPEPでIMD３＝－３４ｄBと、これでもまあ、真空管機であることを考えれば十分な値になりました。この場合、増幅度は半分（－６ｄB）になるのですが、安定な動作を得ることができます。どのあたりのNFB量を採用するかは、重視する特性にかかわってくると思います。 この時のベースカレントは３０ｍA×２で一管あたりの消費電力は２５Wとなり、それでもかなりでかいです。ただし、以前のようにベースカレントを一管あたり５０ｍAも流せば、ひずみは減るかもしれませんが、常時４０W（２管で８０W）も消費しますから、球の寿命は推して知るべしです。なので、NFBは有効なひずみ低減技術なのだと再認識しました。
最後に、スプリアスについてみておきましょう。入力は１ｋHｚスペーシングのHP8657Bによる２－トーンなのでスプリアスが多いのですが、２段の同調回路とパイマッチ（以上機器に内蔵）と外部に設けた３段の定K型LPFできれいさっぱりなくなります。もちろん、終段の高調波もパイマッチだけでは－４０～－４５ｄBがせいぜいでしょうが、外部に設けたLPFで、－６８ｄBまで抑圧することができています。まぁ、この追加LPFは真空管機では必須になりますが、これで法規上もまったく問題ないレベルと相成ります。
高調波スペクトラム
2-トーンで測っています
追加のLPF
さて、なんとか、リニアアンプの骨格を構成することができそうです。NFBの動作点はAβ＝２でIMD３＝－４０ｄBを横目でみつつ、Aβ＝１でIMD３＝－３３ｄB（利得は－６ｄB）近辺に設定しようと思っています。次回は、仕上げに向けてこまごまとした部分を追加していこうと思います。
＜プリドライバーとALCを実装して仕上げ＞ 【2019.11.3】
前回の検討で、ＮＦＢを用いれば、なんとか「リニア」アンプだと言っても恥じる必要はないだろうくらいのレベルには到達しました。次に考えるのは、以前に勢い込んで作っていた「古（いにしえ）管ＳＳＢＲＸ＆エキサイター」に接続してリグ化することです。実は、ＮＦＢをかけない状態では、利得が６０ｄＢにも達するので、ギリ２段でエキサイター出力とインターフェースすることができます。エキサイター出力の０．３Ｖｐ－ｐを入力した場合に、出力が５０オーム端で２８０Ｖｐ－ｐでしたから。
ただし、ＮＦＢをかけたり、段間コイルをスタガー同調にしてバンド特性を得たりするためには、さすがに２段ではゲイン不足になるので、プリドライバーを設けることにしました。コリンズの機器でも、ＮＦＢをかけるためには、ミクサーのあと、３段増幅というのが普通ですから、ま、そのような構成とすることに特に異存はでないでしょう。私は、以前にも３段ストレートアンプを作っていましたが、この時は、ＮＦＢを掛けなかったので、ゲイン過多だったような覚えがあります。
さて、プリドライバー管ですが、これは電圧増幅菅でいいので、シールド効果の高いメタル管の中から、リモートカットオフ特性の６ＳＧ７を選んであります。ＭＴ管でいうところの６ＢＡ６同等と考えられます。Ｇｍは４０００μ℧（4ｍＳ）ですが、当時としてはハイＧｍということになっているみたいです。リモートカットオフ管を選んだのは、この後に紹介するＡＬＣを掛けられるようにしたいからです。
これは、以前、本リニアアンプを作っているときに、１２ＤＱ６Ｂとともに、ＱＲＰなＰＡ用のドライバーを作ったころの写真です。当時は６ＡＧ７を挿入できるように考えていましたが、実は、６ＳＧ７もピン配置は若干違う（KとG3が逆）のですが、カソード接地の回路ではピンコンパチ（挿入可能）なので、小出力のPAを「押す」場合は、この球も使用可能なように作っています。今回、カソード抵抗をＶＲにして、ゲインコントロールをできるようにしました。さすがに、同一筐体に３段アンプを作るのは、発振しやすく難易度が高いので、外部から利得を調整できるようにしてあります。というのも、この回路の実装は以下の写真のようになるので、いったん組付けたあとは、よほどのことがない限り、内部にアクセスできない構造になっているからです。
モジュール搭載図
高い電圧確保のために、１００ＶＡのトランスを追加してあるので、その引き回しに白いＡＣケーブルを使っていて、ちょっと見苦しいですが、ご容赦ください。ここで、6SG7プリドライバの回路図を示しておきましょう。
６SG7のプリドライバー
さて、ここで、プリドライバー入力からの出力のＩＭＤ３を見ておきます。ほぼＰＥＰ２００Ｗ時の２トーンスペクトラムです。
3段ストレートアンプにした場合（NFBあり）
プリドライバーを挿入したことで、ゲイン配分が変化し、どこかで、ひずみが激増しないかとヒヤヒヤしていましたが、上記を見れば、特に問題なく動作していることがわかります。
次に ＡＬＣに関してです。
真空管リグのＲＦパワーアンプといえば、グリッド電流検出型ＡＬＣがデファクトスタンダードです。それも、ＴＲを使った増幅型が多く使われました。今回もこれを採用しようと思いますが、実はちょっと困ったことがあるのです。というのも、通常のパラレル回路の場合、バイアス調整を独立にしている例はそう多くなく（というか私は見たことがありません）、グリッドに流れこむ電流によって、グリッド抵抗に発生するＡＦ電圧を取得できる場所が限られます。
PAが一管であれば、グリッド抵抗の両端にＴＲのベース/エミッタを接続すればいいのですが、バイアス回路を独立させると、２管だとそれに相当するポイントが無い形になります。なので、今回は、まずは１管だけで検出してみることにします。この場合、２管との差異が気になるところですが、オーバードライブによって先にグリッド電流が流れる方の真空管にＡＬＣ検出回路をつければいいのではないかと思います。
ALCを付加した全体回路図（プリドライバ除く）
ALC回路あたり
０，２μFのスチコンが増設用真空管ソケットにかかっているが、真空管増設時に移設予定
さて、大昔の機器のALCはこの点のAF信号をダイオードで倍電圧整流して、ヤンガーステージのリモートカットオフ管を用いた電圧可変増幅器をドライブしていました。メーカーの真空管機が全盛の時代は、これがトランジスタを用いた増幅型に発達しており、大きく性能向上が図られています。ここでも述べましたが、この回路は、大変に洗練された素晴らしい回路だと思っています。
さて、この回路とプリドライバーの６SG7を接続して、動作を見てみることにします。６SG7のG1は実験のために、ALCのON-OFF用スイッチをつけてあります。
ALC適用時最大出力近辺
まずは、ALCに引っかからない最大出力レベルで、ベースカレントは３０ｍA×２の状態です。IMD3＝－３７ｄBですから、NFBも効いていてけっこういい感じです。なお、NFB量は６ｄBに減じてあります。
入力３ｄBオーバーの場合（ALC無し）
これをプリドライバー６SG7の入力レベルを３ｄB上げてみます。電力が２倍になればリニアですが、当然、この領域ではオーバードライブなので、ALCはオフ状態であれば、信号は飽和してひずみます。この状態の波形はこのあとの動画で見られます。この時のIMD３は－２５ｄBとなってしまいます。動画をみるとこんな波形でも－２５ｄBなのと唖然としますが、スペアナは嘘は言わないと思います（笑）。昔の機器は「素」でIMD3が－２５ｄBくらいということを考えると、ちょっと考え込んでしまいますね。
入力３ｄBオーバーでALCをオン
この状態でALCをONすると、IMD全般にが改善され、スプラッターが減ることがわかります。動画では、かなりまともな形に復旧するように見えます。
ということで動画になりますが、最初はALCなしで、小電力から一気に最大電力（三次歪は－３７ｄB）の状態にもっていき（ 秒）、そのあとATTを３ｄB抜いてひずんだ形が見えたあと、ALCスイッチをONする間、ちょっと時間があいて最大出力、そのあとは、何度か３ｄBのATTを抜いたり入れたりして、ALCが動作して、大きくひずまない状況をモニターしています。その様子は↓の
当該動画(https://youtu.be/ZYsfLYLgwEM)
のコメント欄に書いておきました。ATTの挿抜（入力の変化）に応じて、波形が乱れますが、これが過渡応答ということになります。波形が乱れたときにスプラッターを発生させている形になりますね。
さて、最後に、過剰入力レベルとIMD３の劣化の様子をまとめておきます。
過剰入力レベル対歪率特性
上図はプリドライバーの入力を増加させたとき、ALCによって歪を抑え込みますが、やっぱり歪は劣化しますので、その様子を見ています。フルパワー時入力から２ｄBステップで信号を増力してくと、最初の２ｄBアップで、すでに飽和領域に突入します。以降は、出力電力は増加しませんが、ひずみが増えていくという構図になっています。
これをみると、入力を１０ｄBも増加させると、IMD3は－２５ｄB程度になり、許容限界値になります。もちろん、この状態でALC無しでは「スプラッターの嵐」です。ただ、ALCがかかるからと言って、１０ｄBまで入力信号を増加させて運用できる・・・がいいはずもなく、モラルとしては、できる限りリニアな領域で運用すべきです。
実は、今回はたまたま３段増幅のリニアだったので、プリドライバーにもALCを掛けることができていますが、本来ならば、もっとヤンガーステージに電圧可変増幅器があり、そちらにALC信号がフィードバックされるはずです。古（いにしえ）管エキサイター（URL）では、クリスタルフィルタの直後にバッファーとしてリモートカットオフのST管（！）である６D6を採用してありますので、ここにもフィードバック信号を戻すことが可能です。２ステージでこの制御を行うことで、より、制御範囲が広がり、過大入力時のALCの効きがよくなる（＝歪の減少）のではないか？とひそかに期待しています。これは、エキサイターを繋いだ時のお楽しみになります。
◆◆◆閑話休題 ＜＜＜ＡＬＣパラレル回路の考察＞＞＞＞
バイアス電流調整のために２系統にバイアス回路を分割した結果、ＡＬＣ電圧の取得について、少し妥協をしなければならなかったことを書きました。しかしながら、よく考えてみると、ひずみの発生が、「ＡＢ１級動作を逸脱しＧ１電流が流れてしまうこと」に起因するのであるなら、２管のそれぞれに、Ｇ１電流検出回路（要はＡＬＣ検出回路です）を設けて、それを加算してＡＬＣ制御電圧を作り出せばいいのではないか？というアイデアが出てきます。
そうすれば、まずはバイアスが浅くて先にＧ１電流が流れ始めた方の真空管のＡＬＣ電圧を検出しますが、さらオーバードライブして、もう一方の真空管にもＡＬＣ電圧が発生すれば、それらが加算されることで、１管のときより、強烈にＡＬＣ制御できるようになるはずです。
ALC電圧の合成法
この回路にあるように、ＡＬＣ検出トランジスタのコレクタ同士を結合して、一つの時定数回路に接続すれば、ＡＬＣ検出電流が加算されて、時定数回路の両端に加算された大きなＡＬＣ電圧を得ることができるはずです。まぁ、こんなこと書いてないで、すぐさま実験すれないいのでしょうが、やる気になったら次回にでも結果を示したいと思います。しかしやる気にならなかったらだんまりです（笑）。ただ、ここまでやるのは、ちょっと大げさな気もしますけどね（笑）。
最後にリニアの全景をアップしておきます。テイストはエキサイター＆RXと同じようにしてあります。レタリングをして完了というところになります。なお、残された課題としては、４０KG6Aを３パラにするとか、エキサイターでも作っておいた１４MHｚバンド追加とか、いろいろ考えられますが、ま、投入コスト＆時間に対するリターンを考えるとなんとも微妙なので、ここではとりあえずいったん完了としたいと思います。もし気が向いたら、そんな課題に取り組むかもしれませんが。
フロントパネル図