Het meten van vervorming bij geluidsversterkers. Het lijkt mij een interessant onderwerp en tevens een prima vervolg op een eerder besproken voordracht op 17 november 2015, waarin de diverse optredende vervormingen, die voorkomen, besproken zijn. Ik mag aannemen dat onze bezoekers dat nog even doorgelezen hebben, alvorens deze metingen te volgen, die straks getoond en beluisterd kunnen worden. Ook wordt daarin nog even gewezen op de niet altijd zuivere muziek die we aanbieden aan de ingang van de versterker.

Ook de muziek zelf heeft zijn tekortkomingen, zoals uitgebreid in dat verslag beschreven. In de opeenvolging van de muzieknoten hebben we te maken met de 12^e machtswortel, dat is te schrijven met een 2 met de exponent 1/12 als we dit uitrekenen is dat 1,0599. Stel dat een draaitafel dus een slip heeft van 6% dan klinkt een toon C als een B. Een halve toon lager. Dat hoeft niet constant te zijn maar vooral bij moeilijke groefslingeringen waarbij de naald het plateau af zal remmen omdat de motor te weinig vermogen heeft. Ook nog aangesloten op een oude radio waar de eindlamp zucht onder een lichtelijk ongewenste positieve spanning op het rooster en moeizaam het anodesignaal toevoert aan een luidspreker waarvan de conus zo sterk cohesie-verzwakt is dat het nog alleen maar geschikt zou zijn als vloeipapier. Maar wie schrijft er nog met een vulpen?

Heeft dat toestel ook nog een toonregeling dan is zelfs de lineaire vervorming naar eigen gewenst genoegen in te stellen. Ik ben benieuwd wat er deze avond verteld gaat worden.

Het belooft weer een interessante voordracht te worden, want John Hupse heeft zich voldoende voorbereid om ons duidelijk te maken hoe we er achter kunnen komen hoeveel procent vervorming gemeten kan worden aan een meegebrachte versterker. In een buizenvademecum staat bij elke eindbuis vermeld hoe groot de vervorming is, meestal zo rond de 5%. Maar klopt dat in de praktijk en hoe groot mag de vervorming zijn, zodat het net niet tijdens de weergave opvalt? Iemand die nog nooit een uitvoering heeft aangehoord van een echt klassiek orkest, bijvoorbeeld in het concertgebouw, zal daar moeilijk over kunnen oordelen. Hooguit kan hij het geluid mooi of lelijk vinden.

Vervorming van Audio: hoorbaar en meetbaar maken van van vervorming via compensatie.

Gelukkig kunnen we dat meten door het ingangssignaal van het uitgangssignaal af te trekken middels een daarvoor ontworpen meettoestel. Met een scoop kan dan zichtbaar gemaakt worden wat de versterker door optredende vervorming daar aan het uitgangssignaal toevoegt. Een groot aantal meetapparaten werd naar binnen gedragen en tevens geluidsapparatuur om de demonstratie goed te laten verlopen.

Er zijn gewenste en ongewenste vervormingen, zo kunnen tweede harmonische een meerwaarde hebben en het geluid wat voller laten klinken. Derde harmonische daarentegen kunnen beter gemist worden. Hoe kunnen we meten wat de versterker meer weer geeft dan wat aan de ingang wordt aan geboden.

We gaan uit van een versterker bedoeld voor HiFi-weergave, geen gitaarversterker die juist voorzien kan zijn met een ingebouwde tremelo, flanger, vibrato, ringmodulator, begrenzer en wat er nog meer voor schakelingen zijn bedoeld om het gitaargeluid te verfraaien.

Ter demonstratie werd met een beamer een optreden van Chuck Berry de Nashville based blues rocker geprojecteerd op een scherm en klonk het bekende nummer Bad Dog ons in de oren. Reden in die tijd voor zelf knutselende rock-gitaristen om twee tegengestelde dioden parallel over de eerste volumeregelaar van hun versterker te monteren om ook deze lang doordreunende rauw klinkende vierkantsgolf te verkrijgen.

Voor luidsprekers is een blokgolf met steile flanken van 90 graden vrijwel niet weer te geven. In een niet aan te geven, wel zeer korte tijd naar voren of naar achteren te bewegen, met op de maximum uitslag even stil staan en in een keer de andere kant op te gaan is bijna vernietigend voor de conus. Er wordt ook gewaarschuwd bij metingen met een blokgolf in ieder geval tweeters uit te schakelen want die zijn gelijk overleden. Er waren gitaristen die uit kwaadheid de conus van hun luidspreker stuk sneden om te proberen toch hun gewenste vervormde geluid te verkrijgen. Zonder succes, wat begrijpelijk zal zijn.

Hulpmidelen gitaarvervorming: Ibanez Tube Screamer, berust voornamelijk op clipping.

Voor de metingen is er dan ook een voor ons bekende gewone zelfbouw versterker meegenomen geschikt om grammofoonplaten netjes te kunnen weergeven, die trouwens al eerder gebruikt is voor een lezing. Volgens mij zo te zien een Paravicini-schakeling, waarbij gebruik wordt gemaakt van een PL519 tv-lijnversterkerbuis in een ruimtelading roosterschakeling. Het tweede rooster wordt dan gebruikt als stuurrooster. Geen overdreven vernieuwende schakeling maar wel een leuk ontwerp. Wel oppassen voor de gebruikte forse tv-eindbuis met topaansluiting waar een hoge spanning op staat en waar terecht voor wordt gewaarschuwd dat niet aan te raken om een behoorlijke elektrische schok te voorkomen.

Een klasse A versterker met slechts een eindbuis kan zoals we weten met volle uitsturing geen aangeboden sinussignaal zuiver weergeven door de niet geheel rechtlijnige karakteristiek. Maar op wat lager niveau het HiFi-gevoel goed weet te benaderen. Maar toch een interessante schakeling om zelf te bouwen!! Ook een tweede versterker is aanwezig en nu maar afwachten welke gebruikt gaat worden.

Begrijpelijk dat de aanwezigen nieuwsgierig zijn wat de meting zal opleveren. Wat wij aan de ingang aanbieden mag van alles zijn als het signaal er dan ook als  het wordt versterkt er precies zo uit zal zien op de scoop aan de uitgang. Dat zou ideaal zijn, 0% vervorming. Maar het zal al snel blijken dat het niet het geval zal zijn.

Op de scoop krijgen we een restsignaal te zien wat duidt op extra opgewekte signalen die we er zonder het te willen bij krijgen. Met tegenkoppeling is verbetering te bereiken echter met verlies van versterking. Dat betekent een extra voorversterkerbuis met gevolg weer een extra bron die voor vervorming kan zorgen. Het percentage was te meten met een meegebrachte  LDM178  een Total Harmonisch Distortion Meter. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een Notch-filter waarbij een bepaalde frequentie totaal uitgefilterd wordt zodat alleen de vervormingsproducten en geluid worden door gelaten.

Notch-filter

Als we voor C 27.000 pF nemen en voor R een weerstand van 27.000 ohm dan komen we na berekening uit op 109 hertz  Zo kan ook bijvoorbeeld met een kleine correctie een storende 100 hertz brom uitgefilterd worden.

Voor onze meting zal een frequentie van 1000 hertz meer geschikt zijn en dan moeten we 9000 invullen voor de waarden van C en R.

Een wat ingewikkeld systeem dat echter door John Hupse op heldere wijze werd besproken en verklaard. Een regelbaar Notch-filter wordt ook in de praktijk  gebruikt wordt om het hinderlijk rondzingen van een microfoon te onderdrukken.

Opvallend voor enkele aanwezigen een van de meters van de LDM178 met de twee beweegbare wijzers, voor de aanwezige zendgemachtigden een bekend onderdeel dat vaak te vinden is als draaispoelmeter  met twee afzonderlijk van elkaar bewegende wijzers in  staande golfmeters. Voor diegene die wat veraf zaten was de meting jammer genoeg nauwelijks te zien, de uitleg  was echter begrijpelijk genoeg om het te kunnen volgen. Met twee universeelmeters lijkt het mij wat eenvoudiger om het percentage van de vervorming te berekenen en is dan ook wel wat handiger dan zo’n duur onhandig groot apparaat aan te schaffen dat hooguit een paar keer wordt gebruikt. Als je met zo iets thuis komt blijkt het groter te zijn als verwacht.

De vervormingen worden begrijpelijk gemeten aan de uitgang. Dat betreft meestal valse tonen die twee of driemaal of zelfs meer de frequentie bezitten van de muziek aangeboden aan de ingang van de versterker. Dit heet harmonische vervorming. Deze zijn gewoonlijk kleiner dan 2% maar kunnen behoorlijk oplopen. Met tegenkoppeling kunnen we dat terug dringen. Echter de daarop aangesloten luidsprekers hebben veel hogere vervormingsniveaus die niet zijn te corrigeren. Met andere woorden luidsprekers geven meer vervorming dan de versterker zelf. Zelfs bij weinig signaal kan dat al de 5% bereiken en bij volle uitsturing boven de 10% uitstijgen. De grootste vervormer is dus de luidspreker.

Al eerder hebben wij kunnen lezen dat het vioolbouwers vrijwel niet lukt om een viool te maken die de zelfde geluidskwaliteit bezit als die van een Stradivarius. Zou het dan wel mogelijk zijn het geluid van zo’n viool te imiteren met een tot een conus gevouwen wapperend stuk geperst papier. Hooguit bij benadering als een laag-ohmige luidspreker met een stugge conusophanging wordt gebruikt, bijvoorbeeld een van het laag-ohmige type, een Philips 4200 of beter nog een dergelijk type luidspreker niet met een permanente magneet maar een bekrachtigde magneet.

Een verbetering kan bereikt worden door twee dezelfde luidsprekers in een kast te plaatsen. Systemen met verschillende luidsprekers in combinatie met filterschakelingen is vragen om extra vervorming en heeft alleen een geldelijk positief effect bij de handelaar. Over luidsprekers is verder tijdens deze lezing niet gesproken er is alleen behandeld de optredende vervormingen in de versterker zelf. Een interessante voordracht met een leerzame inhoud waar ik met plezier naar heb mogen luisteren. Ik kan ook iedereen met interesse voor radiotechniek aanraden om deze avonden te bezoeken. Deze verslagen geven slechts in het kort aan waarover is gesproken.