今回、私がこのような疑問を抱くようになったのは、本誌に藤井秀夫氏が、「深いＡＢ級やＢ級プッシュプルでは、２次歪みがそっくり３次歪みに転化する*1」と書かれているのを読んだのがきっかけです。プレート電流がカットオフするような動作領域では、確かに奇数次の高調波歪みが増加しますが、ではＡ級プッシュプルならばそのようなことはないのでしょうか。ひょっとしてＡ級プッシュプルでも似たようなことが起きているのではないかと思いついたので、検討してみることにしました。。
ご存じのように、出力段がシングルとプッシュプルでは、Ｅp−Ｉp特性曲線上でのロードラインの引き方が全く異なります。図１は６ＣＡ７（３結）のＥp−Ｉp特性曲線*2上に、シングル出力として、Ｅbb＝350Ｖ，Ｅc＝-26Ｖ，ＲL＝2.5ｋΩの条件でロードラインを引いたものです。ロードラインはもちろん直線で、丸印で示した点が動作基点となります。これに対して図２は、プッシュプル出力として、シングルの場合と等しいＥbbとＥcに対して、ＲL＝7ｋΩのロードラインを引いたものです。この場合、Ｅp＝Ｅbb，Ｉp＝0の点から、ＲL／4に対するロードラインを引き、合成曲線との交点から立てた垂線が対応する特性曲線と交わる点を結んでいくと、出力管一本あたりのロードラインが得られます。図２の丸印がこれで、一般になめらかな曲線で表されます。プッシュプルの場合、ＲLを7ｋΩに選んだ理由は、最大プレート電流をシングルと同じ150ｍＡ程度にしたかったためです。
動作基点とプレート電流最大の点を等しく選んだので、シングルとプッシュプルの違いは、この２点を直線で結ぶか曲線で結ぶかという違いになります。両者を比較すると、シングルの場合は波形が非対称で、２次歪みが非常に大きいことがわかります。これに対しプッシュプルの場合は、片側の出力管だけを取り出した段階でも、すでに２次歪みは減少しています。そのかわり、両端において波形の山がとがる方向にあり、３次歪みがかなり多くなっているものと推定されます。シングルの場合の３次歪みの大きさは、２次歪みに隠れてしまっているので、グラフからはわかりません。はたしてシングルとプッシュプルでは、どちらの３次歪みが多いのでしょうか。
特性曲線を使って、パソコンに歪みを計算させるプログラムを以前から使っているのですが、これを使って歪みの成分を分析してみると、興味深い結果が得られました。最大出力時の全高調波歪み率は、もちろんシングルの方が断然多いのですが、表１に示すようにその成分はほとんどが２次歪みであり、今回の条件では３次歪みはごく僅かです。これに対しプッシュプルでは、波形の合成により２次歪みは計算上０になりますが、３次歪みはシングルに比べて増加しているのです。この動作例はＡ級プッシュプルですが、ＡＢ級やＢ級プッシュプルでなくとも、やはり３次歪みの増加がみられることがわかりました。
以前、真空管の動特性曲線から３次歪みの打ち消し条件を考察したときには*2、３極管でも５極管でも、もともとの３次歪みは波形の山をつぶす方向だと思っていたのですが、以上の考察から３極管のプッシュプルでは必ず波形の山をとがらせる方向の３次歪みを、かなりの量発生することがわかりました。こうなると、プッシュプルが波形合成により歪みを低減していると自信を持って言い切ることはできなくなります。これは全くの思いつきですが、歪み率のことだけを考えるならば、プッシュプルにするよりも、図３のように２台のシングルアンプを出力トランスの２次側で合成した「バランスド・シングルアンプ」の方が、低歪みとなる可能性があるように思われます。２台のシングルアンプに逆相の入力を加えて出力で合成すれば、２次歪みは打ち消されて０となり、３次歪み率はシングルの場合と同じになるからです。３次歪みの打ち消しについてはいろいろ検討中です。
*1 ＭＪ，1994/1, p.237
*2 ＭＪ，1994/1, p.235
*3 ＭＪ，1993/7, p.136-137