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超3結真空管アンプの過渡現象

超3結真空管アンプの過渡現象をシミュレーションにより解析しました。

解析にあたって、回路の変更を行いました。
5U8_STC_4.jpg
5極部のコントロールグリッドからカソードに向けて、シリコンダイオードを挿入しました。これにより、コントロールグリッドの対カソード電圧はダイオードの順方向電圧である0.7V以上にはならなくなります。そのため、電源投入時の5極部プレート電流が抑制され、またグリッドの過熱も起きなくなります。但し、ダイオードが順バイアスになっている期間、このダイオードには電流は流れていないものとします(実際には3極部から電流が流れている)。
また、通常の電源投入であればカソードが冷えている状態からになりますが、今回はカソードは十分に加熱されている状態から高圧電源を投入したと想定しています。

解析結果はこちら。
※3極部プレート-カソード間電圧 VPK(T) は縦軸を10分の1にしてあります。
6U8_STC_KATO.jpg

高圧電源投入後には5極部コントロールグリッド-カソード間に正の電圧(VGK(P):オレンジの曲線)が加わるので、5極部プレート電流(IP(P):薄い灰色の曲線)は定常状態に比べて過大な電流が流れます。
しかしダイオードによってグリッド電圧の上昇を抑えているので当然といえば当然ですが突入電流はあまり大きくない値に抑えられていることがわかります。

5極部プレート電流によってカソードコンデンサが充電され、電圧(VCK:緑の曲線)が上昇すると、トランジスタのベース電圧も上昇してエミッタ抵抗に電圧(VRE:茶色の曲線)が発生し、電流が流れだします。
この電流は3極部プレート電流(IP(T))に等しいので3極部にも電流が流れることになり、3極部プレート-カソード電圧(VPK(T):水色の曲線 ※縦軸を10分の1にしてあります)も上昇します。
そしてこれが5極部プレート-カソード電圧(※グラフに記載なし)を超えると5極部コントロールグリッド-カソード間電圧(VGK(P))が負に転じ、5極部プレート電流(IP(P))が減ってカソード抵抗に流れる電流(IRK:黄色の曲線)と等しくなり、定常状態となります。

突入電流の流れる時間はゼロコンマ数秒と大変短いことがわかりました。
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プロフィール

@ぽっけ

Author:@ぽっけ
底辺Makerを自負する@ぽっけが日々製作している「初歩の電子工作」の記録です。
自分で「あっ、あれ欲しい!」と思ったものを猪突猛進、地で製作しています。

★略歴

電子工作は中学のとき、授業でやるよりも早く自分で始めました。・・・といっても小遣いも少なく技術も未熟だったので、ラジオを作るのさえもやっとでした。

高校・大学でも工作を続け、大学在学中にようやくトランジスタ回路の基礎が理解できるようになってきました。

大学卒業後はメーカーに就職し設計職で忙しい毎日を過ごす中で工作からは遠ざかっていましたが、事務職に配転となり時間に余裕ができてまた工作を始めました。そんな中で2011年のCP+(カメラショー)併設展の「Business Meets」に出展していたテキサス・インスツルメンツのブースで「MSP430 Launchpad」に出会ってから、マイコンを使った電子工作を始めました。

また、鉛フリーはんだに興味を持って、10数種類のはんだをリールで購入。個人で使うには約1200年分の在庫を持つという暴挙を成し遂げ(?)ました。

★イベント出展実績
●Make: Tokyo Meeting 07
●Make: Ogaki Meeting 2012
●Maker Faire Tokyo 2012
●ニコニコ超会議「作ってみタワー ワークショッププロジェクト」
●NT金沢2013
●Maker Faire Tokyo 2013
●ポタアン自作er展示会 atポタ研2014冬
○NT金沢2014(予定)

☆TwitterID:
  @pokke_yamada

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