最大出力時に何が起こるか

前節のロードラインに，静止時のプレート電圧，プレート電流を加えてやれば， 実際のロードラインとなります． ここでは，静止時のプレート電圧を E_p0 = 450 V， プレート電流を I_p0 = 80 mA としてみます． ここで Z_p = 5 kΩ のロードラインを引いてやると，y軸との交点は，

E_p0 + I_p0Z_p = 450 + 0.08 x 5000 = 850 [V] (18)

となります．

中域での最大出力時のOPT一次電圧の波高値は I_p0Z_p = 400 V です． このときの e_i は，

$${\frac{{r_p + Z_p}}{{Z_p}}}$$ (19)

で， r_p = 1 kΩ とすれば， e_{i max} = 480 V です．

これらの条件から，中域で最大出力となるグリッド入力を加えたときの ロードラインを描くと，図7のようになります．

図 7: 最大出力時のロードラインの例

周波数が低い場合，プレート電流が負になってしまう部分が出てきます． 当然のことながら，プレート電流は負になれませんから，カットオフの状態になり，大きな歪みが発生してしまいます． プレート電流が大きくなる方に関しては，三極管ならプレート特性曲線が立っているので，ある程度は流すことができるでしょう． 五極管の場合，プレート特性曲線がほとんど水平なので，クリップが起こるでしょうが，それよりも先にプレート電流が0になるでしょう． したがって，ノンクリップの最大出力を制限するのは，プレート電流が正でなければならないという条件になります．

プレート電流の瞬時値が0に達した時， プレート電流の信号成分の波高値は I_p0 となっています． この条件を式(5)に入れてやれば，

| e_{o max}| = | Z₂I_p0|

$${\frac{{1}}{{\sqrt{1 + \frac{1}{\omega^2 T_2^2}}}}}$$ = (20)

ロードラインの軌跡を描くには，

i_p = I_p0sin a (21)

$${\frac{{1}}{{\sqrt{1 + \frac{1}{\omega^2 T_2^2}}}}} \theta$$ e_o = (22)

という関係を使います． このようにして描いたノンクリップ最大出力時のロードラインは図8のようになります．

図 8: ノンクリップ最大出力時のロードラインの例

この時の出力電力は e_{o max} から求められ，

$${\frac{{\vert e_{o\max}\vert^2}}{{2Z_p}}} {\frac{{I_{p0}^2 Z_p}}{{2}}} {\frac{{1}}{{1 + \frac{1}{\omega^2 T_2^2}}}}$$ (23)

となります． これをグラフで表すと，図9のようになります．

図 9: ノンクリップ最大出力の周波数特性

この式からわかるように，出力が理論的な最大出力 I_p0²Z_p/2 の半分になるのは，周波数が 1/2$\pi$T₂ のときです．