中和の回路

例によって、英語ではいろいろと良く書かれたページがあるようですが、日本語にはあまりないようでした（深く検索していない　ともいう）ので、ご参考まで　ということで、「中和」について、少しご紹介します。

参考ページ
https://www.w8ji.com/neutralizing__amplifier.htm

左の回路は、実用機でよく見る回路です。図中Cpg とか Cgk とかは、言うまでもなく球の電極間容量です。
メーカー製の機械では、バリコンのコールド側を接地する場合が多いようなので、そうすると、Cgkに相当する容量がバリコンの回転角毎に（バンド毎に）異なってしまうこともあり、この影響をキャンセルするためにC1をバンド毎に切り替えるなど、色々難しい回路になっていることもあります。

真ん中の回路は、駆動部分を信号源のシンボルに書き換えたものです。さらにタマのシンボルを消し去って、ブリッジのように書くと右になります。こう書くと、中和とは、平衡状態のB-C間の信号源の影響をキャンセルして、A-D間、つまり、プレートとGND間に電圧が出ないようにすることと分かります。とてもわかりやすいですね。そして、そうするためにどうすればよいか、これもこの図を見れば一目瞭然です。中和条件は、Cpg / Cgk = CN / C1 ですね。Cpg・ C1 = Cgk ・ CN ともいえます。　CN = C1・Cpg / Cgk です。電圧源は平衡成分のみを考えれば良いです。
そこで、Cpg / Cgk はタマの素性によって決まってしまうので、あとC1さえ決まればCNも求められることになります。

C1は、次のように考えられます。タマを駆動するためには、コイルのホット側に大きな対地電圧が必要になりますが、そのためには、コイルのC1側をグランド電圧に固定することが必要です。そのためには、C1は数百pFなど、それなりに大きな値が必要になります。こうやってC1が決まると、CN = C1・Cpg / Cgk からCNも求まります。
CNには、当然ですが、プレートのDC電圧を考慮した高耐圧の可変コンデンサが必要なので、あまり大きなものは使いにくいでしょう。4KVとかがいるとしても10pFならともかく、100pFとか言われると、プレートバリコンと同じものがもう一つ要ることになります。。。

そこで、多極管だったら そもそもCpg＜＜Cgkだから、CN＜＜C1で中和が取れそうです。Cpgは、Cgkの大体1/100とかですから、C1が数百pFとすると、CNは数pFのイメージです。つまり、C1に数百pFを使って真空管を不平衡に駆動しつつ、CN = 数pFで、駆動と中和を両立できます。これなら高耐圧のバリコンでも大丈夫でしょう。

ところが、3極管ではそうはいかない。
3極管では、Cpg ≒ Cgk なので C1 ≒ CN にする必要がありますが、タマを駆動するためにC1をそれなりの値にすると、CNにも、大きな（巨大な）コンデンサが必要になる一方で、逆にCNを簡略化できるようにC1を小さくすると、タマの駆動ができなくなってしまいます。
最近AMで3極管を使っているOMさんが多いですが、どうされているのでしょう？　その答えが下の回路です。

この回路では、はじめから「対地」の定義が明確にできるので、タマの駆動が簡単にできる一方で、中和に必要な同電圧逆相の信号も同時に得られます。信号源を書き換えると右のようになります。コイルの中点はパスコンCpでアースされているので、電圧源のセンターもCpで接地しています。
タマは、この接地から見て右側の信号源で不平衡的に駆動されます。つまり、この接地コンデンサ Cp には、駆動電流が流れます。タマの駆動パワーが10Wとかいうような場合には、適当なセラミックコンデンサではなく、こましなマイカコンデンサを使った方が良いでしょう。
中和は、2つの電圧源が平衡的に動作する限り（これらから見て、このCpがムシできる、つまりCpに中和用の電流が流れない状態である限り）上と同じです。Cpg / Cgk = CN / Cgk' 、あるいは、Cpg・ Cgk' = Cgk ・ CN　つまり、CN = Cgk'・Cpg / Cgk ですね。

そこで、2つの電圧源から見てCpに電流が流れないようにするためには、コイルのセンターが正しくセンターで、Cgk' = Cgk であれば良いので、こういう条件を作り出せば CN = Cpg で中和が取れることになります。とはいえ、もともとCgk は数pFオーダーと小さいので、流れたとしてもその電流は小さく、バランスをあまり気にかける必要はないでしょう。つまり、Cgk'はムシするか、タマの規格表にある Cgk と同じ数pFのコンデンサを軽くつけるだけで事足りることでしょう。
このとき CN は、3極管のCpgと同じオーダー（Cgkと同じオーダーでもある）なので、数pFでOKといえます。
これだと実用的ですね。

ちなみにこの回路では、電圧源のセンターを出す方法が2つあります。図のようにコイルのセンターを接地する方法と、バリコンのセンターを接地する方法です。どちらでも同じですが、中和のために平衡回路を作る意味からは、バリコンのセンターをアースする方がセンターを取りやすいし、軸の電位が安定して使いよいと思います。あと、上記のように、この接地には駆動電流が流れるので、コンデンサに余計な気を使う必要がないという意味でもバリコンのセンターを「直接」接地（コンデンサなどを介さずにジガに接地）したほうが良いと思います。
ここでよくやる間違いは、コイルのセンターとバリコンのセンターを両方とも接地してしまうこと。これでも問題なさそうですが、ダメです、アースはどちらか一つにしておくこと。両方アースすると、独立した同調回路が2つあることになり、両者の結合や値に応じて、180度位相が異なる信号が得られなくなる場合があるためです。
2連バリコンを使うのが難しければ、図面通りコイルのセンターをアースしつつ普通の（不平衡の）バリコンを そのまま 使って、タイトのカップラーで軸を絶縁してさらにベークの棒で軸を延長して使えば大概大丈夫です。

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中和とはそもそも何なのか
以下、その昔 OM様方から聞きかじったことなので 記憶も曖昧ですが、少し紹介してみましょう。

中和：　Cpgが大きい3極管などでは、増幅されてプレート側に出てくる信号の一部がCpgを通じてグリッド側に帰還し、発振する可能性がある。この帰還作用を打ち消す回路を一般に「中和」と言う。

発振は極端としても、帰還の影響で、プレートの同調回路を調整するとそれがグリッド側にも影響するので、ドライブが変化してしまう（グリッド電流のピークとプレート電流のディップが一致しないという問題）　とか、変調ボトムでプレート電圧がゼロになっても漏れ波が出るので、変調のボトム側が延びない　とか、様々な問題がある。
こういった問題を解決するのが中和と思って良い。

中和のやり方には色々ある。
①上の回路はグリッド側で逆位相の信号を作り出していたが、プレート側に同じような回路を準備して作ることも可能。それ以外にも、②上記の英文ページにある、リンクコイルで帰還をかける方法や、③タマのプレートとグリッドの間にLを入れ、CpgとそのLで目的周波数に共振させる方法、④RFトランス（要はトロイダルみたいなもの）を使って適当なレベルの逆相の信号を返す　　などの方法がある。

中和コンデンサCNの耐圧には要注意。
AMだとプレートDC電圧の最低でも倍以上の耐圧が必要。万一放電でもしたら、グリッド側にダメージが出る。3極管だと、CNを少し大きめの容量の固定コンデンサにして、Cgk'側に並列に小さなバリコンを入れて調整する方法もある。この方法だと、CNに高耐圧の固定コンデンサが要るだけで、(高耐圧の)バリコンは不要になる。一方プレート同調の浮遊容量は増加してしまうので注意が要る。

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2019.11.26追記
3極管終段の、小さな機械を作りました。その過程で、上記の応用に関する勉強をさせてもらいました。
まとめると、
・グリッド中和：駆動と中和の両立が相当に面倒。しかし、電力は扱わないので部品は小さくてよい
・プレート中和：大電力を扱うので部品やスペースが大変。そのかわり、グリッド中和に比べると駆動面では有利
　BC610の終段部はこんなですが、まさにこれが要るわけです。大～ィ変ですが、駆動は”楽” ということでしょう！！
といったことです。

http://jr3xuh.image.coocan.jp/nasukann.html
の、11月25日の記述にどうぞ！