AnalogBo's Hjørne

AnalogBo's Hjørne

At få lige hvad man ønsker sig – 1

Nye konstruktionerPosted by AnalogBo Mon, October 13, 2014 22:11:05

Single-ended klasse A

En kunde havde for nogle år siden påbegyndt et projekt som skulle give ham to kompromisløse effektforstærkere. Projektet var gået i stå efter at rørsokler, transformatorer, og nogle gode elektrolytkondensatorer var blevet monteret i to flotte stålchassiser. Nu skulle projektet gøres færdigt, så han overdrog opgaven til mig. Jeg fik også en grov skitse af hvordan forstærkeren var tænkt realiseret. Vi blev enige om at jeg skulle udarbejde et detaljeret diagram, beregne komponentværdier og montere alle småkomponenterne i det ene eksemplar. Så ville han selv montere det andet.

Det lå fast at forstærkerne skulle bygges som single-ended triode (SET) mono-trin med GM70 i udgangen og meget få komponenter i signal vejen.

Som det vil være de fleste bekendt er der to meget forskellige principper når det gælder forstærkere. Det mest almindelige er at man bruger modkobling til at reducere forvrængning, forbedre frekvensgang, undertrykke støj fra spændingsforsyningen og skabe lav udgangsimpedans. Det anden er at man laver en forstærker med lav forvrængning og god frekvensgang uden modkobling. De aktuelle forstærkere hører, som de fleste SET, til den sidste type. SET forstærkere er både elsket og hadet. Hadet fordi de måler dårligt ved fuld udstyring. Elsket fordi de både måler og lyder godt når de spiller ved moderat udgangseffekt.

Når man betragter den kurve der beskriver forholdet mellem input og output for en triode ser man en næsten ret linje med en svag krumning. Når trioden arbejder på maksimal effekt betyder linjens krumning at de positive og negative dele af signalet forstærkes lidt forskelligt, det vil sige at udgangssignalet er ikke længere en eksakt kopi af indgangssignalet, med andre ord udgangssignalet er forvrænget. Ved mindre effekt kan linjen betragtes som ret dvs. forvrængningen er forsvindende (se også PS nedenfor). GM70 kan klare store effekter og derfor har dette rør et stort område hvor det arbejder med lav forvrængning.

I en Hi-Fi forstærker tilstræber man en lav udgangsimpedans (= høj dæmpningsfaktor) fordi det giver det bedste resultat i de tilfælde hvor højttalerens impedans varierer med frekvensen. I en modkoblet transistorforstærker er det ikke noget problem at gøre udgangsimpedansen lav – man bruger bare en kraftig modkobling. Nogle fabrikater praler ligefrem med skyhøj dæmpningsfaktor = meget hård modkobling. Til SET forstærkere uden modkobling må man vælge rør med lav indre modstand for at opnå en rimelig dæmpningsfaktor og her er GM70 et godt valg fordi dets indre modstand er lav, meget lavere end for eksempel det kendte 211. Med en udgangsimpedans omkring 1 Ω er der godt styr på en 8 Ω højttalers basresonans, men man kan opleve farvning af lyden hvis højttalerens impedanskurve er meget ujævn.

Forstærkerne består af et drivertrin og et udgangstrin. I driver trinnet sidder en 437A triode. Koblingen mellem de to trin varetages af en TANGO NC-20 interstagetransformator. I vore dage er brugen af en interstagetransformator et sjældent syn. Det er en dyr løsning som ikke ses i almindelige konsumer produkter, og selv i high end produkter er den sjælden. Transformatoren danner den optimale belastning for drivertrioden og den garanterer en lav-ohmig forbindelse fra udgangsrørets gitter til stel, en vigtig detalje når man arbejder med store rør hvor gitterstrømmen ikke kan negligeres. Men det skal selvfølgelig være en god transformator. Jeg har målt på NC-20 og jeg er fuld af respekt - det er en imponerende forening af viklingsteknik og metallurgi.

Udgangstransformatoren en Tamura F-2013. Den lyder virkelig godt og den udemærker sig ved ikke at have nogen resonans, som det ellers er almindeligt for den slags transformatorer.

En SET-forstærker kræver gode spændingsforsyninger, i dette tilfælde fire stykker: To til glød og to til anoderne. Højspændingen til udgangstrinnet leveres af to 5U4GB ensretterrør efterfulgt af et pi-filter med en drosselspole og elektrolytkondensatorer suppleret med en stor foliekondensator. Drivertrioden er ikke så hurtigt varm så den får sin højspænding fra et GZ34 ensretterrør, som er endnu langsommere, dermed får 437A triodens katode tid til at blive varm før der kommer spænding på anoden.

Efter at jeg havde færdiggjort den første forstærker, monterede kunden selv den anden, hvorefter jeg fik begge ind på værkstedet igen for at udføre slutkontrollen.

Hele konstruktionen er hardwired med sølvtråd til signalet og uden overføringskondensatorer.
Behøver jeg at sige at resultatet som forventet er en helt enestående transparent lyd.

PS: Trioder vs. tetroder og pentroder

Når gitterspændingen går i positiv retning stiger strømmen gennem trioden. Med stigende strøm stiger også forstærkningen det vil sige at forholdet mellem gitterspænding og anodestrøm er ulineært. Men heldigvis er anodespændingen ikke konstant, den falder når strømmen stiger og med faldende anodespænding falder også forstærkningen. Når man vælger det rette arbejdspunkt kan disse to effekter udbalancere hinanden og man har et forstærkertrin med lav forvrængning over et rimeligt stort arbejdsområde.

I en tetrode og i en pentrode stiger forstærkningen også med stigende strøm, men på grund af skærmgitteret (g2) falder forstærkningen meget lidt med faldende anodespænding. Det er netop dette forhold der giver tetroder og pentroder stor forstærkning og høj effektivitet. Men med disse rørtyper kan man ikke udbalancere forvrængningen uden at benytte sig af triodekobling (med lav forstærkning og lav effektivitet) eller den såkaldte ultra-lineære kobling.






Fill in only if you are not real





The following XHTML tags are allowed: <b>, <br/>, <em>, <i>, <strong>, <u>. CSS styles and Javascript are not permitted.
Posted by AnalogBo Thu, December 18, 2014 22:28:21

Udgangseffekten kan varieres fra 20 til 30 Watt afhængig af hvor hårdt man belaster udgangrøret.

Mvh Bo

Posted by Kristoffer Legind Fri, November 28, 2014 09:33:43

Meget spændende projekt, bravo!

Hvor høj er udgangseffekten ved, lad os sige, 5% forvrængning ind i 8 ohm?

mvh.