カソード・バイアス(自己バイアス)

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カソード・バイアスはGNDとカソード間に抵抗を入れて、自らのカソード電流(プレート電流+スクリーン・グリッド電流)によって、カソードを正電位に持ち上げ、相対的にグリッドを負電位にして、それをグリッド・バイアスとして用いる回路です。(真空管はカソードを基準電位として動きます)　6AR5の場合、グリッド。バイアス電圧は大体-10Vから-20Vの範囲で使われるので、その範囲になるようにカソード抵抗を選びます。ラジオなどでよく使われる抵抗値は750Ωですが、実際の回路や実測においてはぴったりの抵抗値は用意できません。今回表記750Ω±5%の抵抗ですが、実際は733Ωとなっています。その他いくつかの抵抗値でも同様です。使用した抵抗はすべて1Wのカーボン抵抗。誤差±5%です。

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Eh 6.3V

Ih 382.3mA

グリッド抵抗(GR) 509.0KΩ (510KΩ)

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KR カソード抵抗(実測値 ()はE24系値)

Eb1 プレート電源(GND-P間)

Ep プレート電圧(K-P間)

Eb2 スクリーン・グリッド電源(GND-Scg間)

Escg スクリーン・グリッド電圧(K-Scg間)

Ip プレート電流

Iscg スクリーン・グリッド電流

Ek カソード電圧(GND-K間)

Ecg グリッド電圧(K-Cg間)

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        KR(Ω)       Eb1(V)   Ep(V)   Eb2(V)   Escg(V)   Ip(mA)   Iscg(mA)   Ek(V)   Ecg(V) 

       386(390)　  266     250.6    266      250.4     36.28       4.81     16.05   -15.29

       474(470)      267     250.1     267     249.9     33.41        4.39     17.63   -16.79

       513(510)　 　268     250.4    268      250.2     31.51        4.09     18.30   -17.43

       733(750)       270     249.8     270     249.6     25.00       3.25      21.11    -20.10

       991(1K)         273     250.4     273      250.2     20.60       2.66     23.52   -22.40

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以上の実測からこの6AR5はKRが733Ωの場合Ecgは-20.1Vとなることが分かります。

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カソード・バイアスはIpの増加によってEkが増え、Ecgが深くなるので、一種の負帰還がかかり、KRの抵抗値で決まる値に落ち着きます。

 

以上はプレートに負荷をつながない場合の直流動作での実測値です。実際の回路ではプレートに出力トランスが直列に入るので、プレート電圧は出力トランスの直流抵抗(数10Ωから数100Ω)による電圧降下が生じるので、プレート電源はその分高くしなければなりません。

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実際の回路ではプレート電圧とスクリーン・グリッド電圧は希望の電圧値にぴったり合わせることはできませんし、使用トランスの二次電圧、使用する整流管、平滑回路などで違ってきます。出力管の個体差もあります。このため希望のバイアス電圧(Ecg)値に近づけるには、カソード抵抗値をカットアンドトライすることになります。五球スーパーなどの回路ではよく750Ωが使われています。誤差はカーボン抵抗(炭素皮膜抵抗)の場合は±5%くらいですので、712Ωから788Ωの範囲となりますが、今回使用した750Ω表記の抵抗は733Ωです。誤差面、および温度による抵抗値の変化等の特性を考慮すると金属皮膜抵抗を使っておいた方が無難と言えます。