今回の場合、真空管は６Ｃ５を用いました。回路図はこちらです。６Ｃ５のEp-Ip曲線にロードラインをひき、そこからEgと対応するEpを読み込むことで、入力電圧の値と出力電圧の値との間の関係を近似する多項式を得ます。MS-Excelを用いることで、簡単に６次の近似式を得ることができます。
図-１：Ep-Ip特性図（６Ｃ５）
Ｐ－Ｇ帰還の場合、ＮＦＢ用の抵抗の値が交流負荷の値に影響を与えますので、以下の通り計算をしました。このあたりの考え方はぺるけさんのウェブサイトにある解説がわかりやすく、役にたちました。計算の結果、ＮＦＢ用抵抗は333ＫΩとなりました。無帰還の場合の出力電圧を得るためにまずはおおよそのＲＮＦＢで交流負荷を計算して作図しておき、後で微調整することで最終的にＲＮＦＢの値を得ました。
また、出力につながれるメインアンプの入力インピーダンスも計算に影響します。この例では50KΩとしています。負帰還をかけない場合でもロードラインは帰還抵抗が出力に並列にぶら下がったとして計算していますので、交流負荷は負帰還をかけた場合と同じ値をとっています。
表-１：Ｐ－Ｇ帰還の場合のRNFBとゲインの試算
| Eg-Eg0 | Ep-Ep0 |
| 4 | -52.43 |
| 2 | -25.69 |
| 0 | 0.00 |
| -2 | 23.96 |
| -4 | 41.32 |
| -6 | 55.21 |
| -8 | 61.46 |
この対応関係から、MS-Excelのグラフ機能を用いて、散布図を作成し、近似関数を得ることができます。この方法はこちらに詳細な説明があります。結果は下図の通りです。
今度は負帰還をかけた場合の入力電圧と出力電圧の関係を近似する多項式を求めます。Ｐ－Ｇ帰還の場合、グリッドに直列に入る抵抗（今回の場合は100KΩ）と帰還抵抗によって入力電圧が分圧されることから、この点も考慮に入れて計算する必要があります。（表ー１参照）
１．で得られた負帰還がない場合の入力電圧と出力電圧の関係を表す多項式をf(x)とします。入力電圧をxとするとそのときの出力電圧はf(x)となります。
負帰還をかける割合（出力電圧を入力に逆相で加える電圧の出力電圧に対する割合）をt（t＞0)とします。負帰還をかけた時の出力電圧がy、入力電圧をx' 、負帰還をかけない場合に出力電圧がyとなる入力電圧をxとすると、x'とｙには以下の関係が成立しています。
y=f(x'+ty) y=f(x) したがって、 x=x'+ty
従って、x'とx,y,tの関係は、
x'=x-ty・・・①
この関係を用いてx'とyの関係を近似する多項式を求めます。xの値を-4Vから4Ｖまで0.2Ｖずつ変化させて対応するyの値を１．で求めた負帰還がない場合の多項式を用いて求めます。その後①式よりx'の値を得ることができます。この場合は、41のサンプルからx'とyの関係を近似する多項式を求めます。Ｐ－Ｇ帰還の場合、入力電圧がRNFBとＲＧによって分圧されることを考慮に入れる必要があるため、x'=x-tyではなくｙ、(x'=x-ty)/0.769053としています。この数値（0.769053)の求め方は表－１の通りです。
この表から以下の手順でx'とｙの関係を近似する多項式を得ます。
x'とyの関係をグラフ機能を用いてグラフに表す。その際「散布図」を指定する。
「データ系列の書式設定」で「近似曲線の追加」をクリック
「多項式近似」を選択し、次数を最大の６とする。
さらに「オプション」タブをクリックし数のように切片を0に指定すると共に、「グラフに数式を表示する」にチェックを入れる。
下図のように近似式が表示される
上記の多項式を得ることができれば、数値計算によって高調波歪率を算出することや出力波形を描くことが可能です。詳細はこちらに解説があります。以下、結果のみを示します。
実際の回路とシシュレーションとの比較については、こちらをご参照ください。
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