交流ロードラインの引き方（真空管プリアンプの自作-4）

真空管アンプの設計では、真空管のEp-Ip特性グラフに、プレート抵抗のロードラインを引いて、真空管の最適な動作点を求めている。

しかし、実際には、プレート抵抗と平行にコンデンサーを介して次段のボリュームやグリッド抵抗等が接続される為、それらを含めて負荷抵抗とした交流のロードラインも、真空管のEp-Ip特性グラフに引いて、動作を確認する必要がある。

交流のロードラインの引き方を調べてみましたので、報告します。

図１　真空管のEp-Ip特性とロードライン　グラフ


・直流でのロードライン(静特性)
図1の真空管のEp-Ip特性グラフに引かれた1本の青い線が、電源電圧Vpが300Vで、20KΩのプレート抵抗(Rp)によるロードラインだ。(Ep ,Ip)が、(0 ,Vp/Rp) , (Vp, 0)の２点、つまり (0 ,15ｍA)と(300V, 0)の２点を結んで引いた直線だ。

このロードライン上の、ａ点(プレート電圧Ea：150V、プレート電流Ia：7.5mA)で真空管を動作させようとすると、バイアス電圧Egを－4Vに設定すれば良いと分かる。

このロードラインを式で表すと、以下となる。
Ip＝Vp/Rp － Ep/Rp ＝15mA － Ep/20KΩ
Ep＝Vp － Ip・Rp ＝300V － Ip・20KΩ


・交流でのロードライン(動特性)を求める
コンデンサーを介して次段のボリュームやグリッド抵抗等が接続され、それらを合成して負荷抵抗Rfとなった場合の、交流のロードラインを求めてみる。

真空管は、上記で決定したバイアス電圧(Eg=－4V)で動作するａ点（Ea ,Ia）を中心に、交流の負荷抵抗Rfを傾きとしたロードライン上を動作する。
従い、Ep-Ip特性グラフ上のａ点（Ea ,Ia）を基準とした交流のロードラインの式を求めると、以下となる。
Ip＝Ia － (Ep － Ea)/Rf
Ep＝Ea － (Ip － Ia)・Rf

または、
(Ep ,Ip)が、(0 ,Ia＋Ea/Rf) , (Ea＋Ia・Rf, 0)
の２点を結ぶ線がロードラインとなる。

ａ点（Ea ,Ia)＝(150V ,7.5mA)で動作して、交流の負荷抵抗Rfが10KΩのロードラインを求めると、
Ip＝7.5mA － (Ep － 150V)/10KΩ ＝22.5mA － Ep/10KΩ
または、
(Ep ,Ip)が、(0 ,22.5mA) , (225V, 0)の2点を結ぶ線となり、
図1に引かれた赤い線が、交流の負荷抵抗10KΩのロードラインとなる。

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