| パワーアンプの実験 |
| ＲＤ１５ＨＶＦ１ |
【2010.5.8】
最近、無線機のパワーアンプに適した安価なＴＲが枯渇していました。２ＳＣ１９７１なんて一時期、某店では３５００円なんて値段がつき、中国製の１９７１なんて「得体の知れない」ＴＲが出回る始末です。世の中デフレなのに、こんな価格の小パワーＴＲを買ってる人が存在するとはとても思えないのですが・・・・・
と嘆いていても仕方ありません。ついこの前、はるか昔に製造中止の２ＳＫ４０８/４０９の騒ぎでは、ご親切な方々に支えられ、なんとかスペアは用意できましたが、怖くて、新たな機器への採用には至らないでしょう。ＶＮ６６ＡＦＤも３０個くらいありますが、ちょっと小ぶりなのと５０ＭＨｚで利得が下がるのが、すこし残念です。謎ＴＲは小ぶりすぎて、（プリ）ドライバーというかんじでしょうか？こいつも９５個あるのですが、まぁ、必要に応じてＮＦＢアンプとかに使っていくのでしょう。要するに、供給に不安がない小パワー（１０Ｗくらい）のＴＲがあればと常々思っていました。
昨年あたりから、三菱がＦＥＴのラインアップを揃えて供給していたのは知っていましたが、まだ、実施例も少なく静観を決め込んでいました。しかし、けっこうあちこちで供給され、価格もリーズナブルになってきたので、思い切って１０個ばかり購入してみました。ただ、使用例はここくらいしか見当たらず、実際にくみ上げるには二の足を踏んでいました。そんな時、ふと見たＳＤＲのページで、このＦＥＴを使った具体的な例を見つけたので、さっそく食いついてみました。
これはＰＰで１０Ｗ相当のアプリケーションで、ちょうどいい事例です。素子は１２Ｖ系なので１０Ｗ出すには、Ｉｄが2Ａくらい流れるのはちょっと好きくないのですが、まぁ、この際、贅沢は言っていられません。
これは、実は、このＰＡをばらしたあとに残った生基板に組みなおしたものです。オリジナルは２ＳＣ１９７２のＰＰで軽く１０Ｗは出ていたように思います。なんかの拍子にＣ１９７２がご昇天めされて、一本のみ残っていたのですが、リカバル元気が出ずに放置プレイになっていたものです。だって、１９７２なんて某店で２５００円もして、（昇天時はたまたま市場に無かったのですが・・・）また、こかしたら面倒だ・・・と思っていました。しかし、この基板、ひどく使いまわした跡があるものです。これに組みなおした回路は以下のとおりです。
見ればすぐに分かるとおり、オリジナル回路をほぼ踏襲しています。ＮＦＢ抵抗に関しては、オリジナルには記載が無かったのですが、利得との兼ね合いで３００Ωにしていますが、ここは、歪との関係でいじくる余地はあります。バイアスに関しては、マッチドペアが入手できないことを考えて、独立しているようですね。まぁ、パワーがでさえすりゃいいよ というのなら、ここは一括してバイアス供給も可能かもしれません。入力トランスは４：１ 出力トランスは１：４のインピーダンス比になっています。出力トランスの構造は以下のとおりです。
＃４３材のメガネコアと銅パイプの加工の様子
銅パイプは0.1ｍｍのりん青銅板をまるめて半田付けしてある.
これがプライマリー巻き線になる.
プライマリ巻き線をメガネコアに挿入した様子
右側にタップをつけてセンタータップとする.
セカンダリ巻き線を胴パイプの中に通して出来上がり
テフロンコートの配線材が余っていたので利用してみた.
このトランスは１０Ｗ程度の出力ではやりすぎかもしれませんが、プライマリーは薄い銅版から銅パイプを作って連結し、＃４３材のめがねコア（秋葉の斉藤電気で購入）に通せるように加工してあります。これで、電源はロード側のセンタータップと言う構造になります。その中にテフロン被服の０．６Φ線を２ｔ巻いています。ここまでする必要はないかも知れないのですが、この構造はハイパワーのアンプには良く使われるので、予習と思ってやってみました。
さて、とりあえず動かしてみます。はじめての素子なので慎重になっています。まずは、Ｆ特性から。これは１Ｗくらいの出力時の特性です。利得はＮＦＢをかけているので５０ＭＨｚでは１５ｄＢ、ＨＦ帯は１６ｄＢといったところです。ＶＮ66ＡＦＤよりは高利得なかんじです。-３ｄＢ点は６５ＭＨｚで、けっこう伸びているなぁというのが感想です。
Ｆ特性図
さて、下図はお決まりのＩＭＤ特性です。バイアス関係ですが、マッチドペアではないので個別に調整できるため、ゲート電圧を低いほうから交互に少しづつ上げていって、ひずみの最小点を探します。周波数の低いほうからやってみたのですが、2～3Ｖの間に最適点があるようです。そのときのアイドリング電流は0.6～0.8Ａですので、Ａクラスに近い領域だと思われます。以下は３４ｄＢｍ×２の出力時のＩＭＤ特性です。６ｄＢアップで１０Ｗになるところです。スペアナ入力に４０ｄＢのアッテネータを挿入しています。 この状態では電流は１～１．２Ａ流れます。効率は４２～３５％となり、ＡＢクラスというよりＡクラスよりになりました。これで、アイドル電流を節約しはじめると、ＩＭＤは急激に増加します。据え置きで使うのであれば、こんな電流もＯＫでしょうが、移動向けにはＩＭＤを犠牲にして、消費電力を抑えないといけないでしょう。
３．５ＭＨｚ時
ΔＩＭ３＝-47ｄＢ
ΔＦ＝20ｋＨｚ
１４ＭＨｚ時
ΔＩＭ３＝-49.9ｄＢ
ΔＦ＝20ｋＨｚ
２１ＭＨｚ時
ΔＩＭ３＝-44ｄＢ
ΔＦ＝20ｋＨｚ
低い周波数のＨＦ帯域では、ほとんどひずみらしい歪みがでません。これが、２８ＭＨｚ～５０ＭＨｚになるにつれて、歪みが増加して、５０ＭＨｚでは-３０ｄＢを切っちまうか？というレベルになります。素子は十分にＦ特性が伸びているはずですが、ＮＦＢ回路（どうもこのコンデンサが影響アリとの情報も！）か出力トランスのコア材質かが影響しているのかもしれません。このあたりは少し時間をかけてカットアンドトライしてみる必要がありそうですが、とりあえずここでは中間結果をアップしておくことにいたします。（すぐに解決するとiいいのですが・・・・・）
＜備考＞ 【2010.6.12】
その後、トロ活を読み直してみると、コンベンショナルトランスタイプのＦ特がｐ65（初版）にありまして、それを見ると、うーん、５０ＭＨｚはこの構成じゃ絶対不可能じゃぁ。。と思っています。まぁ、高μで高い周波数まで使えるメガネコア（おまけにパワーがかけられる）があれば、いいのでしょうが、それは、運がよければ入手できるかもしれない・・・・・てなところでしょう。
ということで、１対４のＦＴ５０＃６１で作った伝送線路トランスとフロートバラン（出力側の定番ですね）で実験してみましたが、各バンド（3.5～50ＭＨｚ）でＩＭＤは-３０～-３５ｄＢ（ＮＦＢあり）でした。これをみると、まぁ普通に使うなら文句も出ないでしょうが、「あたりまえ」の特性ですので特に追求することは止めにしようと思っています。
要は、「普通のＰＡ」を作るなら、１対４の伝送線路トランス+フロートバランで、ちょっとＩＭＤにこだわるなら、↑のようなやり方（ただしＨＦのみ）がいいのじゃないでしょうか？
＜各種トロイダルコアと５０ＭＨｚ特性＞ 【2010.9.4】 以下↓赤字で修正をいれました【20109.11】
この項目もかなり長く引きずっています。５０ＭＨｚ帯の特性があまりよくないので、カットアンドトライを続けていましたが、ちょっと行き詰っていました。ＦＥＴの特性を引き出すための出力トランスを見つけたいという気持ちがあります。ＨＦ～５０ＭＨｚまでの広帯域でしっかり動作するのものが作れるのかどうか。。。。興味があるのですが、簡単にはできません。実は、高電圧タイプのＶＮ６６ＡＦＤとか２ＳＫ４０８/４０９等はすでに実験していますが、ＨＦ-５０ＭＨｚまでそこそこの特性を１対４の伝送線路トランス＋フロートバラン（＃６１材）で実現できているのですが、どうも低電圧タイプのＦＥＴではうまくいかないのです。
突然ですが、コアが影響ありそうだということで、すこし集めて特性を取ってみることにしました。発端はＬＡＯさんに「正体不明のコア」をハムフェアでお会いしたときに戴いたことです。この帰りに秋葉でＴＤＫ（トミタではありませんでした）のコアも入手して、いろいろいじってみることにしました。結論からいうと、ＬＡＯさんからＱＳＹいただいた「謎コア」でコンベンショナルトランスを作ると、意外や意外、特性が出たので、「これってコアのせい？」と特性を見てみたというのが正直なところです。
上図はそれらのコアです。多くの記事が＃６１でつくる伝送線路トランスで５０ＭＨｚはなんとか動作させているという感じでしょうか。今回、これと謎コア（ＵＫコアとします）とＴＤＫ（トミタではありませんでした）のコアを見てみました。
トランスモードの特性
CF:50MHz Span:100MHz
まずは、コンベンショナルトランスモードです。測定のための結線は
ＴＧ ｏｕｔ ------------ ------------- Speana IN
｜ ｜
｜ ｜
Ｅ ------------ ------------- E
１ｔ １ｔ
こんな感じで、コアに１ｔずつ巻いてトランスを作り伝送特性を見ています。ＵＫコアは＃４３材よりも遥かに低い周波数まで伝送できるので、μがかなり大きいのではないかと推定できます。５０ＭＨｚではかなり損失が大きく、＃４３でＩＭ特性が出なかったトランスよりはるかにロッシーです。ＴＤＫ（トミタではありませんでした）のコアは材質がわからないのですが、＃６１（μｓ＝１２５）よりμｓが低そうです（７０らしい）。６Ｂ２がμｓ＝４０近辺らしいので、もしかしたらこの材質なのかもしれません。＃４３と＃６１はμｓどおりの特性だろうと思います。
チョークモードの特性
CF:50MHz Span:100MHz
ではということで、伝送線路を作るときに参考になるチョークモードで損失特性を見ておきます。測定のための結線は
ＴＧ ｏｕｔ --------- ＤＵＴ ----------- Speana IN
5t
Ｅ --------------------------- E
です。ＵＫコアは３ＭＨｚ付近に損失最大点がありこれより低い周波数ではＬとして働いているようですが、それ以上の周波数ではｊωＬなる誘導性リアクタンスではないようなオカシナ動作になっています。その他のコアは周波数に対応してリアクタンスが増減するる「Ｌ」の動作が見て取れます。これから判るように、どうも、謎コアはＣ成分があるようですね。これはＶＮＡでないとわからないので、また別の機会にみてみることにします。（うーん、分布容量で共振しているのか？）
いずれにしても、特性が出たので、このコアを見てみましたが、上記のような特性が判っただけで、「ではどんなコアを選べばいいのか？」という答えにはたどり着いていません。
謎コアトランスの実装
上図は謎コアを使ったコンベンショナルタイプのトランスの実装状況です。トランスの作り方はこれと同じでやっぱり１対４のインイーダンス比になっています。たかだか１０Ｗのアンプには不釣合いな巻き線ですが、ここまでやる必要はないと思います。コアも４つで十分じゃないかと思います。この状態で特性を取ってみたのが下の図です。３４ｄＢｍ×２の出力でΔＩＭ３が-４０ｄＢ以下になりました。このときのＦＥＴのアイドリング電流は250ｍＡ ３４ｄＢｍ×２の出力時のＩｄは１．２Ａ（Ｖｄ＝１２Ｖ）ですから効率は約３５％でした。スペクトラムを見ると、Ａクラスに特有な高次の歪みが減ってるわけではないので、動作はＡＢクラスで、コアで損失が出てるのだと思います。そのせいか、結構コアが発熱します。言い忘れましたが、これはＮＦＢはかけていません。動作はかなり安定なので（出力側でロスっているせいか？）、ＮＦＢをかければ少しは歪みも下がる可能性があります。
５０ＭＨｚでのＩＭＤ３特性
なんだか釈然としないのですが、Ｔｏｍｉｔａの６Ｂ２コア（下図参照）も同じようにいじってみましたが、ここまでの特性は得られませんでした。また、低いＨＦ帯の特性はあまり良くなくて、これも釈然としない結果になりました。本機は５０ＭＨｚ専用ということになるかもしれません。低電圧大電流型のＦＥＴは、なかなか広いＦ範囲でリニアリティをあげるのはしんどいなぁ（←腕が悪いと言ってる！）。
ｔｏｍｉｔａ 6Ｂ2コアによるコンベンショナルトランス
なお、興味本位で、ＤＣ重畳時のトランス特性の変化を見てみました。上記のトランスモードの時に１次側にＤＣを重畳（もちろん測定系はＣでアイソレート）したときの特性変化です。謎コアはＤＣ重畳時にはかなり損失が増えるようです。これに比べ、μの比較的大きな＃４３材はこの謎コアの１/３程度の損失変化、＃６１やＴＤＫ（トミタではありませんでした）のコアはまったく損失特性が変化しないように見えました。さて。。。。。
謎コアのトランスモード（ＤＣ重畳時の特性変化）
上から重畳ＤＣ電流は0Ａ、0.9Ａ、1.3Ａ、2Ａの順
| RD16HHF1 |
ずいぶんと更新をサボっていました。途中、ハイパワー（といってのたがだか２００Ｗ）をやろうとしたのですが、やってる最中にドライバーたるアップコンバージョン機のファイナルを派手にすっ飛ばすなど、まだまだ、ハイパワー素子に手をつけたら、これも派手に飛ばすような気がして、すこし落ち着いて勉強をすることにしました。
というのも、どうもリニアの入力整合回路が曲者で、５０ＭＨｚでＣｉｓｓの比較的大きなＦＥＴをドライブしようとすると、コーナー周波数をあげるために、大きな変換比の伝送線路トランスを使いたくなります。しかし、巻き方がまずかったのか、リターンロスが取れなくて、ＶＳＷＲが極度に悪くなっていたのだと推定しました。こんな状態で、パワーアンプとしては比較的華奢なＶＮ６６ＡＦＤなんか１０Ｗをフルにスイングしたら、あっけなく昇天しちまったというのが、事の顛末です。
それで、こんな、回路の状態も把握しないで、ハイパワー回路を動かすのは、群盲ゾウをなでる状態で、虎の子のＦＥＴをいくつ飛ばすか判りません。で、もっと楽な回路で勉強しなおそうということになったのです。まずは、コアについて、特性を見始めました。
以前に、なんだか判らない測定をしていたのですが、すこしコアが集まってきたので、１対４のインピーダンス比のコンベンショナルトランスをチェックしはじめました。コア材としては謎コア（ＬＡＯさんから紹介）、＃４３、＃６１、ＴＤＫのμｓ＝７０のもの、トミタ６Ｂ２（μｓ＝４０？）その他、リニアアンプ基板ということで戴いた、２枚のジャンク基板についていた出力用大コア２個、入力用中型コア２個、等々です。まぁ、リターンロスを見ると、それこそ、千差万別でした。ただ、そのどれもが、５０ＭＨｚではうまくやったたとしても１０ｄＢ程度のリターンロスでした。
あるコアのＣ補償時ＲＬ変化特性
５ｄＢ/ｄｉｖ ＣＦ：５０ＭＨｚ Ｓｐａｎ：１００ＭＨｚ
これは、そのコアのうち、戴いたリニア基板の出力側コアの例です。１２．５Ωのインピーダンスがちゃんと５０Ωに変換されているか見ているということになります。材質はどうも＃６１に近いような気がしています。これは結構いい特性のもので、補正用Ｃが無くてもＲＬが５０ＭＨｚで約１０ｄＢ（ＶＳＷＲ＝２くらい）とれています。これを１００ＰＦで補正すると、ほぼＲＬ＝１６ｄＢということで、ＶＳＷＲ＝１．４くらいまで下がります。５０ＭＨｚでは、これ以下にはできませんでした。ただ、これだと、３．５ＭＨｚではＲＬ＜１０ｄＢなのでかなり苦しくなると想定されます。
Ｐｏｗｅｒ ＡＭＰ コアの様子
これは、実は＃６１材を使って、謎コアのフレームに装填しなおしたトランスです。テフロン線をダブルで巻いています。おっとぉ、紹介が遅れました。ＦＥＴはＲＤ１６ＨＨＦ1です。これは、やまもとさんがＬＡＯさんのところで有益なデータをＵＰしていただきましたので、私も追試と思って買いました。これ、改めて規格表を見ると、すげー石ですね。Ｖｄｓｓ＝５０Ｖ、Ｐｄは５４Ｗもあって、Ｃｉｓｓ＝４０ｐＦくらいなので、すごくドライブしやすそうです。なんだか、↑の写真はＦｏｃｕｓが５１ｐＦとトランスに合ってしまっていて、ＦＥＴがぼけていますがご愛嬌ということで。（一眼取り出して、Ｆを３２くらいに絞ってパンフォーカスにすればいいのかな？）
各種コアのコンベンショナルトランスの様子
右からＴＤＫ、６Ｂ２ ＃４３メガネコア
それ以外にも上図でＴＤＫコア、トミタ６Ｂ２コア、＃４３メガネコアと試すのでコンベンショナルトランスを巻いてみました。＃４３はシングル巻きですが、他はテフロン線の並行ダブル巻きです。これに補正用Ｃを抱きかかえています。そのＲＬが以下の特性です。
各種コアのコンベンショナルトランスのＣ補償時ＲＬ変化特性
５ｄＢ/ｄｉｖ ＣＦ：５０ＭＨｚ Ｓｐａｎ：１００ＭＨｚ
予想通り、μｓの順に低域が延びています。＃４３なら、かなり低い周波数まで生きているようです。５０ＭＨｚでのＲＬは１０ｄＢ＋αというところで、動作させるには限界のポイントだと思います。いずれも、Ｃ補正しています。補正しないと６Ｂ２なんて５０ＭＨｚでのＲＬ＝５ｄＢとかそこらでした。いずれにしても、帯に短したすきに長しというところで、ＨＦ～５０ＭＨｚまでＲＬ＞２０ｄＢなんてＦＢな特性が期待できません。
Ｐｏｗｅｒ ＡＭＰ 回路
冒頭のアンプの回路を示します。入力トランスはＦＢ８０１-＃４３ですが、これで、Ｃ補正をすると、５０ＭＨｚでもＲＬが１５ｄＢを超えるので、電力消費の少ないところでは＃４３材も「使える」コアです。一応、まだ、ＮＦＢは掛けていません。ＶＣＣは１２Ｖとあるのは間違いで１８Ｖを掛けています。
３次ＩＭ特性
ＣＦ：50ＭＨｚ Ｓｐｓｎ：２００ｋＨｚ
まずは、５０ＭＨｚのＩＭＤです３４ｄＢｍ×２の特性で、殆ど歪みらしい歪みはでません。ベースカレントは３５０ｍＡ、３４ｄＢｍ×２の出力時は１．２Ａですから効率は２３％と恐ろしく低能率です。バックオフが大きく、１０ＷＰＥＰはまだ最大出力よりずいぶん小さいので、効率が悪い領域なのでしょう。ただ、コアもけっこう発熱しています。これをＶｄｄ＝２５ＶにするとＰＥＰ＝３０Ｗは楽勝ででます。このときのＩＭＤ３は３０ｄＢは取れますので、このアンプは３０Ｗアンプとして十分機能することがわかりました。ただ、思ったとおり、３．５ＭＨｚでは出力が「出るだけ」でＩＭＤはよくありません。コンベンショナルトランスの場合、帯域が狭いので、出力が出るのと、ＩＭＤの特性は別物と考えたほうが良さそうです。
さて、RD16HHF1の基本的な特性がわかってきたところで、すこし、最終形にむけてのトレーニングをしておきたいと思います。最終形とは、２００WPEPまで行きたいのですが、そのあたりの出力がだせるFETを実装したまんま、コアとかいじっていると、なにかの拍子に一気にすっ飛ばしそうなので、＠３８０円と安くて、いくら飛ばしても（心理的）ダメージの少ないこの石に犠牲になってもらおうと考えているからです（笑）。とはいっても、一本５４WものPdですから、たとえば４パラプッシュなんてのができれば、Pdだけなら合計４００W以上で、楽勝で２００W出力は出ると思いますが、そこには、いろいろな制約がありそうなことが、実験したり文献を参照しているとわかってきました。
と言っていても始まらないので、まずは、コアあそびで、特性を見ていくことにします。とっかかりは、まずは５０MHｚで特性のでるものとしてみていくことにしました。トランスは伝送線路型とコンベンショナル型に分かれますが、メーカー機器は全てがコンベンショナル型なので、なにか理由があるのか探ってみたかったのと、もともと今回２５V系でパワーを出そうとすると１：N（N=3～4)のトランスが要るのですが、プッシュプルの場合、コンベンショナル型のほうが作りやすいかな？との先入観があってのことです。
↓の写真は検討したトランスたちです。いろいろ試行錯誤したあとの結果なので、その経緯は話し出すと長いので省略しますが、けっこうノウハウを得ることができました。ここでは使えそうな形を示すことのみにとどめたいと思っています。
各コアを用いたコンベンショナルトランス
左から、トミタ６B２コアを用いた１：４のトランス２個で、これはコアを４個用いたほうが２００Wの出力用（５０MHｚ専用か）、２個のほうは１００Wクラスの出力用（同じく５０MHｚ専用）かあるいは、２００W機の入力用として考えたものです。その隣、まんなか右は＃４３材のスリーブコアを瞬間接着剤で固定したHF帯ローバンド向け中出力（～３０Wくらい？）の出力か、あるいはHF～５０MHｚの２００W機の入力用と考えています。インピーダンス比は１対４です。一番右はMRF448ｐｐの基板をあるかたから戴いたのですが、それについていた出力側コアで、１対４のものです。なお、巻き線は、シロいのは錫めっきテフロン被覆より線、透明なのは銀メッキテフロン被覆の単線で、いずれも秋葉の有名なオヤイデ電気で購入しました。これは、全部１対４ですが、本当は１対９が欲しいので、このトランスもラインアップさせておきます。TDKのK6Aのコアを８個用いて錫めっきテフロン皮膜より線をダブルで３回巻いています。いずれも、穴のなかは０．１～０．２ｍｍのりん青銅板を加工してスリーブを作っています。やり方はここと同じです。
各トランスのRL特性
上図は、それらの特性を一気に示しておきます。まず、６B2シリーズですが、C補正とすることで、特定のポイントでRLが急激に下がる、「共振」点のようなものが観測されます。この図では５０MHｚにぴったりあわせてみましたが、この状態で素子の特性が一番良好になるのかどうかは、これからの検証です。でも、まぁ、この特性なら、少なくても、アンプの入力側においては、ミスマッチで、ドライバーを飛ばすことはなさそうですし、出力側にあっては、SWR異常でPA素子をつぶすことも無いのでは？と思っています。＃４３はまぁ、参考ですが、大きなコアを使って、小電力のところに使えば、結構広帯域な特性が得られます。このことは、２００W機の入力トランスとしても有望なのじゃないかと考えています。最後のTDKのK６Aのトランスですが、これだけが１対９です。５０/９Ωを変換させて、RLを見ています。この大きさになると、低域ものびて、RLが１０ｄBの点は５MHｚくらいまで来ています。少し、線路長を工夫すれば、HF～５０MHｚもいけるかもしれません。実は、このトランスは１対４で巻いてみて、RL特性がよかったので、１対９に巻きなおしたものです。１対９になると、大きくRLは劣化して、こんな感じで１０ｄB取るのがやっとという状況になります。最後に、この写真の一番右のトランスの特性は実は、ここに示してあります。参考までに。
５０MHｚ帯５０Wアンプ
というかんじにトランスが出来てきたので、一気にアンプをくみ上げたのが上図です。最初はパラレルプッシュプルで動かしていましたが、その後２個追加して３パラプッシュプルになっています。５０W機としては、パラプッシュで十分過ぎるくらい十分で、３パラにする必要はまったくありません。入力トランスは１対４で、これと同じ構成のFT50-#61×６です。まぁ、このトランスは、低いほうは伸びていませんが、５０MHｚだと、RL=１８ｄBくらいです。FETの上には０．１ｍｍ厚のりん青銅板で入力基板と出力基板のアースパターンを構成し、同時にFETをシールドしたつもりになっていますが、効果のほどは不明です（笑）。出力トランスとFETの結線がちょっと不安なのですが極太のテフロン皮膜より線なので、一個のFETあたり１A以下なので、容量的には問題ないでしょうが、高周波的なバランスは、ちょっと心配です。
５０MHｚ帯５０Wアンプの回路図
回路図は上記のとおりです。入力は４対１のステップダウン、出力は１対９のステップアップになっています。しつこいですが、５０Wアンプなら、パラプッシュで十分です。外観図にしても、回路図にしても、ちょっと大げさなトランスを使っているのは、次のステップの検証用と思っているからで、単に５０W出すだけならずーっと小さなものでOKだと思います。まだ、NFBは掛けていませんが、実際回路はすごく安定で、非常に使いやすい石だという印象です。電源電圧を低く守って、無理をさせず、トランスの特性も事前にチェックしているので、いまのところRD16HHF１は一本も飛ばしていません。この石、Cissが45ｐFですから、４パラでも２００ｐFにならず、大変ドライブしやすいのですが、Vdssを１００～１２０Vで三菱さんが作ってくれたら、１対４の楽なトランスが使えて本当にアマチュア向きなのですが、そんな手前勝手な話は需要がなければダメですかねぇ（笑）。
５０MHｚ帯５０WアンプのIMD特性
これは、PEP=50W時のIM特性です。４１ｄBm×２の出力のとき、－３８ｄBですから、まぁまぁというところでしょう。NFBを掛ければ、少しは改善される可能性も残しています。もっとチューニングをすれば追い込めるかもしれませんが、今回の目的が「トランスの特性を知る」ということを第一義に考えていますので、この辺で次のステップに進みたいと思います。この５０Wアンプと以前の１０Wアンプについては、一応、使い道を考えてありますので、作って無駄になったわけではありません。
５０Wアンプの最後にクローズアップ写真↓を掲げておきます。
５０MHｚ帯５０Wアンプのクローズアップ
実はしつこく５０Ｗならパラプッシュで十分と言ってきたのは訳があります。もしかすると、出力トランスで１対１６のインピーダンス比ができれば、１００Ｗも可能なはずだから、こんなちっぽけな回路で、おまけに３１０円×６＝１８６０円で１００Ｗだったら、１８．６円/Ｗと、結構安いユニットになるなぁ・・・とほくそえんでいたからです。ちなみに、某店の２ＳＣ１９７１シングルで-30ｄＢのＩＭＤだと、まぁせいぜい出力は２Ｗでしょうから、１７５０円/Ｗです。なんと１００倍もの差があることになって、如何に馬鹿らしい値段かわかるというものですねぇ。これは冗談として、ま、とにかく１００Ｗにトライしてみました。ここで、トランスはこれの左から２番目のトランスをほどいて、二次を４回巻き（１ｍｍΦテフロンケーブル、ダブル巻き）にしたものです。マウントした様子を以下に示します。
１００Ｗｐｅｐを狙ったコアの様子
なんともまぁ、トミタ６Ｂ２×２個に４回まいてＣ補正したものですが、裸だと５０ＭＨｚ近辺のＲＬは-１５ｄＢくらい取れていますので、まぁ使えるのじゃないかと判断していました。いろいろな情報を調べると、トミタ６Ｂ２×４個で２００ＷｐｅｐがＯＫらしいので、１００Ｗならコア容量としてはその半分でいいのじゃないか？と安易に作ったものです。なんだか上の５０Ｗ機より小さいですが大丈夫かなぁ・・・・。
というわけで、最初の調整で１００Ｗｐｅｐが出てＩＭＤ３は-38ｄＢまで追い込んだのですが、どうも一過性で、温度変動とともに素子の特性ばらつきが出るのか、現在は７０ＷｐｅｐでＩＭＤ３＝－３６ｄＢという状況から変化しません。この状況でさらに今度は、アップコンバージョン機でドライブすると、１００Ｗｐｅｐは出ますが、ＩＭＤ３は-30ｄＢに届くかどうかという状況になります。まぁ、これでも使えることは使えると思います。（ＩＭＤ特性はくどいので、ここでは省略します。）
さて、この機器はどんな形にまとめようか・・・・・・・（続く）
＜広帯域アンプ＞ 【2010.12.26】
コアにはまってしまっていろいろチェックをしているうちに、小電力であれば、ＨＦ～５０ＭＨｚのコアができることがわかりました。ということで、このあとリニアを作るときのドライバーアンプを兼ねて作ってみることにしました。また、うまくいけば、アップコンバージョン機のファイナルを換装するかもしれないと思って始めました。
↓は作ったアンプの外観です。作り方は今までと同じ方法で、ＲＤ１６ＨＨＦ１を二本使っています。でも、なんだか、コアの大きさが尋常じゃなさそうなのがよくわかります。
小出力ドライバーアンプ
実はこのアンプのオリジナル写真を喪失してしまっています。
「Original Trans」と示したトランスが↓の回路図に対応します。
このユニットはTRX-305用PAに転用しました。
回路図は↓のようです。４対１で受けて、１対４で出力側を整合しています。実は、このレベルのＦＥＴの場合、入力側は１対１で十分で、入力容量が極小（４５ｐＦ）なので、整合は楽です。そのほうがゲインが取れていいと思います。今回は、いろいろ、トランスを換装するのを目的にしていますので、４対１で統一してみました。その影響で利得は１１ｄＢ程度です（１対１なら６ｄＢアップ）。
小出力ドライバーアンプ回路図
バイアス回路を少し変えていて、いままでのシリーズ給電からパラレル給電にしました。入力インピーダンスが低くなってるので、入力トランスをＣで交流的に接地するより、直接接地したほうが良かろうと考えたためです。
入力トランスＲＬ特性
これは入力トランスの単体時ＲＬ特性です。例の＃４３材の平型メガネコアです。本稿の一番初めにＲＨ１５ＨＶＦ１の出力側に使っていたヤツです。これを６．２５Ω×２で受けて、４００ｐＦのＣ補正をしたケースです。Ｃの補正方法によってはＨＦまで、あるいはＨＦ～５０ＭＨｚまでにまともに整合することができそうです。
出力トランスＲＬ特性①
上図は同じく＃４３材大型メガネコアの特性です。この図の右から２番目のものです。すこし、ＲＬが悪くなっていますが、十分使えそうです。当初はこれを出力側に使おうかと思っていましたが、やはり、電流を流すと低域で歪み特性が劣化するようなので、ここでは一応、遠慮することにしました。
出力トランスＲＬ特性②
それに変わって、採用したのが、この写真の一番右側のヤツです。なんとＭＲＦ４４８×２のリニア基板（頂き物）の出力側についていたものですが、１００Ｗクラスのコア容量としてはちょいと小さいなと思っていたので、「何に使おうか？」と考え込んでいたものです。まずは、ここで活躍していただくことにしましたが、どこかにＱＳＹされる可能性は極めて高いです（笑）。
動作時入力ＲＬ＆伝送特性
これは、動作時の特性です。入力ＲＬと伝送特性（Ｆ特性）です。通電状態で、入力ＲＬを測ると、ＦＥＴの入力容量（４５ＰＦ×２）が装荷されるので、ディップが５０ＭＨｚ近辺に出ています。これは４００ｐＦのＴＣでも周波数変化させることが出来ます。伝送特性では７０ＭＨｚくらいまでは伸びていることが判りますが、これは大電力特性ではないので、フルにスイングすると、特性が変わるかもしれません。
以下、５０、１４、３．５ＭＨｚのＩＭＤ特性を示しておきます。一応、-４０ｄＢ近辺を確保できるようにバイアスを選んであります。25Ｖ0.8Ａで出力が３４ｄＢｍ×２なので効率は２５％ということで、だいぶバックオフを取ってある点です。まだまだ、出力は伸びていって一般にいうところの２５Ｗアンプとして使える特性です。
ＩＭ３＠５０ＭＨｚ
ＩＭ３＠１４ＭＨｚ
ＩＭ３＠３．５ＭＨｚ
ＲＤ１６ＨＨＦ１については大変楽しませてもらいました。次はもっと大きな出力にチャレンジです。