LUX MQ-36のシミュレーション解析を行い、大型のブロック電解コンデンサを現在得られる最大容量の200V 3300μFに増加して、疑似±2電源回路と電源回路の定電圧化で、どこまで特性改善できるのか検討してみました。
いろいろシミュレーションすると、低周波特性の改善でネックとなるのは低周波の時定数を持つ回路の多さによる低周波特性の悪化です。これは50年ほど前の回路設計技術では止むを得ない所ですが、まず設計変更を行うべきは以下の部分です。
１．初段6267のスクリーングリッド回路
ツェナーダイオードによる定電圧化で時定数削除
２．ドライバー段の6CL6のスクリーングリッド回路
ツェナーダイオードによる定電圧化で時定数削除
３．2段目の6CL6のグリッド部のオートバイアス回路
抵抗による分圧回路でのバイアス設定で時定数削除
低周波特性を改善してゆくといつもネックになるのは、リークムラード回路の2段目の6CL6のオートバイアス回路でした。
3項目の2段目の6CL6のバイアス回路を抵抗による分圧回路にする事で時定数が削除出来ることが分かったのはSimetrixのシミュレーションからでした。
オリジナルのLUX MQ-36では1MΩの抵抗と4.7μFのフィルムコンデンサでオートバイアス回路を形成しています。ところが、6CL6の規格表を見るとグリッド抵抗は、固定バイアス時は100kΩ以下で、カソードバイアス時は500kΩ以下と規定されています。つまり、LUXの設計者はこの規格を無視して倍の1MΩにしていたのです。
設計変更後の回路を上記に示します。
初段の電源回路はツェナーダイオードで定電圧化します。2段目の6CL6のグリッド回路は電源電圧を抵抗で分圧してバイアスを与えますが、可変抵抗でバイアス電圧を調整します。この設計変更で低周波の時定数を持つ部分は初段のカソード回路と出力管のグリッド回路だけになるので、低周波特性は大幅に改善され、下記のように0.4Hz位までフラットな特性になります。厳密には打ち消し回路も低周波の時定数を持ちますが、この部分は全体の周波数特性には殆ど影響しません。
設計変更後の周波数特性のシミュレーション結果
他の部分は同じで、2段目の6CL6のグリッド回路を従来と同じオートバイアス回路回路に戻すと、この部分の時定数が増えるので下記のグラフのように低周波でピークが出来てしまいます。ピークが出来る周波数は0.25Hz位なので、通常の測定法では見つけるのは困難でしょう。これは、シミュレーションだからこそ見つける事が出来たという所でしょう。
更に、初段を3極管か５極管を用いた差動増幅回路に変更すれば、容易に２段目の6CL6回路と直結化出来るので、低周波での時定数問題とオートバイアス回路のコンデンサによる音質劣化問題も解消出来るわけです。
下記に初段を6EJ7の差動増幅回路にした場合の回路例を示します。6EJ7の共通カソードはFETの定電流回路で－５V電源に接続しています。低周波特性は更に改善され、0.01Hzまでフラットになっています。
初段を6EJ7の差動増幅回路にした場合の回路例
初段を6EJ7の差動増幅回路にした場合の周波数特性