6 測定

ゲインは，左チャネル38.95倍 (31.8 dB)，右チャネル39.17倍 (31.9 dB)でした．

出力対歪率特性を図10に示します．赤い線が1kHz，青い線が90Hz，緑色の線が10kHzの特性です． 80kHzのLPFを使用しています．

**図 10:** 無帰還時の出力対歪率特性
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_io_nonfb.ps}$

周波数特性を図11に示します．赤色の線が1W，青色の線が0.1W，緑色の線が3.5Wの特性です．茶色の線は，別の測定器による1W時の周波数特性です．

**図 11:** 無帰還時の周波数特性(上: 左チャネル，下: 右チャネル)
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_freq_nonfb.ps}$

トランスの2次側から 4.7 kΩ の抵抗を介して負帰還を掛けた場合のループゲインのボーデ線図を図12に示します．赤色の線は左チャネル，青色の線は右チャネル，緑色の線はSPICEによるシミュレーションの結果です．位相は，オシロスコープのリサージュ波形から読みとったので，それほど正確ではありません．

**図 12:** ループゲインのボーデ線図
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_bode.ps}$

SPICEで使用したトランスのモデルでは，高域の暴れを表せませんが，概略の特性を表せていることがわかります．ループゲインが 0 dB となるあたり( 340 kHz)で，ちょうど位相が180度遅れるので，このまま負帰還を掛けると，ほぼ発振します．ただし，シミュレーションよりは位相の遅れが少ないようです．

この状態での，10kHz方形波の波形を図13に示します．ご覧のように，発振こそ起きていませんが，激しいリンギングが生じています．負荷を開放にすると，約1MHzで発振します．

**図 13:** 位相補償がない場合の10kHz方形波応答
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

微分補償だけを施した場合の10kHz方形波の波形を図14から15に示します．波形はずいぶんおとなしくなりますが，負荷を開放にすると約1.3MHzで発振します．

**図 14:** 微分補償47pFの10kHz方形波応答
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

**図 15:** 微分補償91pFの10kHz方形波応答
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

残留雑音ですが，初段のタマによって大きく異なります．図16から19に，各種の真空管のノイズ波形を示します．

**図 16:** 12AU7 (松下製)のノイズ波形
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

**図 17:** 5814 (Philips ECG製)のノイズ波形(1)
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

**図 18:** 5814 (Philips ECG製)のノイズ波形(2)
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

**図 19:** 6189 (Sylvania製)のノイズ波形
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

6.2 位相補償その1

ここでは，ラグリード補償でスタガー比を10倍確保します．バタワース特性に仕上げるためには，スタガー比が20程度必要ですが，多少のピークが生じるのは覚悟の上としました．出力段で位相補償をするための定数は， C_c = 750 pF, R_c = 1.8 kΩ としました．このとき，ポールとゼロは，

p₁	=	60 [kHz]	(25)
p₂	=	111 [kHz]	(26)
p₃	=	629 [kHz]	(27)
z₁	=	118 [kHz]	(28)

このポールは進相補償により p₃ より上に飛ばします．補償によるゼロの周波数 z_f は，

$\displaystyle \omega_{0}^{2}$	=	(1 + T₀)p₁p₂ = (1 + 9)(2 $\displaystyle \pi$ 60 `x` 10³)(2 $\displaystyle \pi$ 344 `x` 344³)	(29)
$\displaystyle \omega_{0}^{}$	=	2854531	(30)
z_f	=	$\displaystyle {\frac{{T_0 p_1 p_2}}{{2\zeta \omega_0 - (p1 + p2)}}}$ = $\displaystyle {\frac{{9(2\pi 60 \times 10^{3})(2\pi 344 \times 10^{3})}}{{2 \times 2854531 - 2 \pi 404 \times 10^{3}}}}$ = 2312932 [rad/s] = 368 [kHz]	(31)

C_f = $\displaystyle {\frac{{1}}{{2 \pi 368\times10^3 \times 4.7\times 10^3}}}$ = 92 [pF]

(32)

この位相補償を施した場合の，10kHz方形波の波形を図20に示します．小さなリンギングがありますが，かなりきれいな方形波が再現されています．

**図 20:** OPT 1次に位相補償を施した場合の方形波応答
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

やはり，負荷をオープンにすると約 1.3 MHz で発振してしまいます．その原因を探るために無負荷時のループゲインを測定してみると図21のようになりました．赤い線が規定の負荷を掛けた場合，青い線が負荷をオープンにした場合です． 400 kHz 以上でループゲインが落ちなくなっており，これが発振の原因と思われます．

**図 21:** OPT1次に位相補償した場合のループゲイン
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_lgpri_open.ps}$

6.3 位相補償その2

今回は，16 Ω 端子に 0.22 μF と 10 Ω を入れることにしました．この定数ですと，第1ポールは約 72 kHz に，第2ポールは 189 kHz になります．この第2のポールの影響をなくすために微分補償を入れることにすると，その容量は 130 pF となりますが，E12系列の値の 120 pF を使うことにしました．

**図 22:** OPT2次に位相補償した場合のループゲイン
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_lgsec_open.ps}$

破線が1次に位相補償をした場合，実線が2次に位相補償をした場合です．負荷をオープンにした青い線の場合でも，ループゲインが素直に落ちており，発振の心配はないでしょう．今回は，位相補償量を減らしています．

6.4 帰還後の特性

ゲインは，左チャネル3.662倍 (11.3 dB)，右チャネル3.547倍 (11.0 dB)でした． NFB量は，左チャネル 20.5 dB，右チャネル 20.9 dB でした．無帰還時と異なる真空管を使用しているので，NFB量は目安です．

出力対歪率特性を図23に示します．赤い線が1kHz，青い線が90Hz，緑色の線が10kHzの特性です． 80kHzのLPFを使用しています．

**図 23:** 負帰還時の出力対歪率特性
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_io_nfb.ps}$

周波数特性を図24に示します．赤色の線が1W，青色の線が0.1W，緑色の線が3.5Wの特性です．

**図 24:** 負帰還時の周波数特性(上: 左チャネル，下: 右チャネル)
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_freq_nfb.ps}$

低域は，トランスの特性によって制約を受けているようです．高域は 200 kHz にピークがあるようです．

より広範囲の特性をとったものが，図25です．ピークは 5 dB 程度で収まっているようです．

**図 25:** 負帰還時の周波数特性
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_freq2_nfb.ps}$

この200kHzのピークを0dB以下に収めるため，微分補償を270pFに増やしました．最終的な周波数特性を図26に示します．この場合の，10kHz方形波の波形を図27に示します．立ち上がりがゆるやかになり，リンギングが残っています．

**図 26:** 最終版の周波数特性(上: 左チャネル，下: 右チャネル)
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_freq_nfb_final.ps}$

**図 27:** OPT 2次に位相補償を施した場合の方形波応答
$\begin{figure}.\hfill.\par % \end{figure}$

図28にクロストーク特性を示します．赤い線が左 $\to$ 右，青い線が右 $\to$ 左の特性です．信号を入力していない側の入力端子は， 10 kΩ でターミネートしていますので，高域の特性が悪いように見えます．一方，低域は 10 Hz あたりまで特性が悪化しません．

**図 28:** クロストーク特性
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_crosstalk.ps}$

図29にダンピングファクタの周波数特性を示します．左チャネルの値が20を下回っていますが，十分に高い値といえます．

**図 29:** ダンピングファクタ周波数特性
$\includegraphics[scale=0.8]{6DE7will_DF.ps}$

チャネル	補正なし	補正あり
L	0.09mV	0.018mV
R	0.16mV	0.022mV

6 測定

6.1 無帰還時の特性

6.2 位相補償その1

6.3 位相補償その2

6.4 帰還後の特性