Men zal niet gauw een standhouder van een audioforum treffen die zegt: “U kunt beter daar even verder op gaan staan luisteren want die hebben daar een werkelijk perfecte geluid-installatie.” Nee dat zal zeker niet gebeuren, iedereen vindt zijn eigen ontwerp altijd van een betere kwaliteit. Het zal echter te allen tijde een benadering zijn van wat er live ten gehore werd gebracht.

Het is al weer een lange tijd geleden dat ik in Amsterdam de Firato bezocht. Bij een stand waar een audiosysteem werd gedemonstreerd stond een man wat verbaasd te luisteren naar de muziek die ten gehore werd gebracht. Een Sonate voor viool en piano van Mozart KVK 454. Als de man mij ziet staan zegt hij met wat droevige stem: “Ook toevallig,  op deze lp heb ik met mijn viool  samen met pianiste Ingrid Savier  deze sonate  opgenomen. Alleen de toon van mijn viool herken ik niet als mijn Amati die ik hier bespeel. Het is of ze deze met botenlak hebben behandeld, tenminste zo klinkt het. Wat vindt u daarvan?“

Ja, ik vond de kwaliteit nu ook niet om over naar huis over te schrijven en zei: “Een duidelijke vorm van een ernstige THD-aandoening.” Het antwoord heb ik niet afgewacht en ben weer verder gelopen. In het radiocafé verslag van 16 december 2008 staat geschreven de opmerking van Prof Semmel Baumsteiger dat een papieren conus niet in staat zal zijn om een Stradivarius viool te imiteren. Dat verwondert mij niet want een luidspreker is alleen al door zijn constructie akoestisch niet lineair. Vooral niet als deze ook nog in een gesloten box is geplaatst.

Een eventuele oplossing zou zijn om eenzelfde tweede luidspreker tegengesteld op het klankbord te monteren. Dan wel opletten met het aansluiten, dat beide conussen in dezelfde richting bewegen. Maar dan volgt al gelijk de volgende vraag. Wat is beter; het in serie of parallel schakelen van de spreekspoelen? Ook daar lopen de meningen over uiteen. Of we uiteindelijk een juiste reproductie verkrijgen van wat er aan de geluidsdrager is toevertrouwd is nog maar de vraag.

Als voorbeeld teken ik op het bord de eerste twee maten van de titelsong die gebruikt is voor de gelijknamige Hollandse speelfilm uit 1950 “Sterrenstralen overal”. Een compositie van Dolf van der Linden. Het staat in Bes geschreven hetgeen betekent dat de B en E een halve toon verlaagd worden. Eerst schrijf ik de melodielijn op die overeenkomt met de tekst, sterren stralen overal.

Stel dat dit op een saxofoon wordt gespeeld voor een microfoon welke bediend wordt door een geluidtechnicus aan de regeltafel. Die stelt dan de sterkte in van dit signaal. Een tweede saxofonist laten we een tweede stem spelen, de noten heb ik er onder geschreven, die ook met een microfoon wordt versterkt.

Echter dit signaal wordt door de geluidtechnicus op een lager niveau gezet. Beide signalen zijn dus niet even sterk. Als dit nu op een cd wordt gezet en we draaien dit af op een versterker wat krijgen we dan te horen? Aannemende dat als voorversterkerbuis een triode met een kwadratische kromme wordt toegepast en het signaal van de eerste saxofonist de gehele roosterruimte bestrijkt en het tweede signaal de helft daarvan bedraagt. Uit de zaal hoor ik al iemand met luide stem roepen: “Intermodulatie!”

Een ander merkt op “additieve menging“. Dat klopt er is hier sprake van THD (total harmonic distorsion). Als men een frequentie A moduleert met een frequentie B dan ontstaan er frequenties (A + B) en (A – B). Het muzieksignaal is een mengsel van allerlei frequenties. Maar als er ook nog som- en verschilfrequenties bij komen wordt het een muzikale soep. Verkopers noemen dit muzikale kleuring van het geluid om hun product aan te prijzen. Wat nog door de verkoper met een glimlach extra bewerkt kan worden met een toonregeling. Nonsens natuurlijk!!

Intermodulatie dient dan ook onder de zogenoemde maskeringsgrens te blijven. Dat betekent dat we een niet-lineaire vervorming nastreven van minder dan 0,1% = -60dB. We zouden ook een proef kunnen nemen met twee toongeneratoren en luisteren wat er gebeurt.

Gitaristen weten dat het onmogelijk is om gelijktijdig met een sologitaar en basgitaar uit één gitaarversterker een behoorlijk geluid te krijgen. Hoofdzakelijk  door de vervorming veroorzaakt door het Doppler vervormingseffect bij luidsprekers. Toch hebben wij diverse versterkers getest waaronder zeer prijzige apparaten om te luisteren welke nog het beste voldoet aan de gestelde eisen.

Het bleek dat de in het caféverslag van 19 april 2011 beschreven en  gedemonstreerde amplifier met als voorversterkerbuis een 6SN7 en een 6N6 als eindbuis het beste resultaat opleverde.

Er werd hier gebruik gemaakt van een enkele kwaliteitsluidspreker een JBL D12 in een open kast. Na afloop kreeg ik veel telefoontjes en e-mails met de vraag waar deze bijzondere buis de 6N6 nog te verkrijgen is. Opvallend dat een product uit 1937 met slechts 4 watt uitgangsvermogen en een flinke uitgangstrafo, nog altijd in staat blijkt te zijn om andere moderne versterkers in kwaliteit te overtreffen. Het moet toch mogelijk zijn om ook in deze tijd een behoorlijke versterker te bouwen. Gyula Kiss is het met mij eens dat we het niet moeten zoeken in transformator loze eindtrappen maar in het ontwerp van de eindtrap zelf. Bij een balansuitgang heeft een eindtrafo zelfs een gunstige corrigerende werking die ten goede komt aan het eindresultaat.

Gyula zal nu verder in details zijn nieuwste ontwerp bespreken.

Piet van Schagen.

Deze keer besproken en berekend een volledig nieuw ontwerp!

Een 10 Watt klasse A versterker

Doordat er in de loop der jaren op trafogebied de technologie een grote stap voorwaarts heeft gemaakt met betere materialen is het nu mogelijk om trafo’s te produceren met een vlak frequentiebereik van 20- 25.000 Hz +/- 1 dB  en door loopt tot zo’n 50.000 Hz +/- 3 dB!

En zoals de vroegere trafo’s geen hinderlijke resonantiefrequentie vertoont bij 16 – 18000 Hz, waarbij de karakteristiek op dat punt kon oplopen tot zelfs meer dan 6 dB zie tek 2.

Door deze veranderende situatie is het nu mogelijk om een geheel nieuw ontwerp te maken, met zeer goede eigenschappen. Deze 10 Watt balansversterker in klasse A met uitgangstrafo, werkt net zoals een buizenversterker op een voedingspanning van 250 V met een stroom van 90 mA. De meeste zorg en aandacht is besteed aan:

• Géén overall tegenkoppeling zoals in de meeste push-pull versterkers wordt toegepast, wat betekent dat een vervormd signaal pas wordt gecorrigeerd als dit signaal al op de uitgang aanwezig is, en alléén redelijk kan werken als de stijgtijd van de versterker supersnel is.
• Géén compensatiecondensatoren.
• Zo weinig mogelijk koppelcondensatoren.
• Zeer lage vervorming.
• Volledig symmetrisch opgebouwd.

De fasedraaier / ingangstrap
Direct aan de ingang is een fasedraaier gebruikt met slechts één N.P.N.-transistor, deze werkt op een voedingspanning van 33 V met een stroom van 1 mA. Deze transistor zet het ingangsignaal om naar twee uitgangssignalen die in tegenfase zijn, en worden afgenomen van de collector en emmiter. Via twee kwaliteit koppelcondensatoren worden deze signalen op de twee symmetrische voorversterkers aangesloten. Doordat het ingangsignaal slechts minder dan 5% van de volle uitsturing bedraagt, wat deze schakeling kan leveren (max.  20 V), is het uitgangsignaal van beide uitgangen zeer vervormingarm.

Resumerend
De fasedraaier versterkt het signaal niet maar zet één ingangsignaal om in  twee uitgangssignalen die in tegenfase zijn, tevens wordt de 100 k ingangsimpedantie omgezet naar een uitgangsimpedantie van 2 x 10 k.

De voorversterker
De voorversterker bestaat uit twee identieke trappen met een N.P.N.- en een P.N.P.-transistor, samen met een overall versterking van meer dan 2000 x, wat is teruggebracht met een gelijkfasige tegenkoppeling tot 10 x (of naar keus 20 x) versterking. Het voordeel van deze schakeling is dat deze onmogelijk kan genereren, en dan ook geen vervelende compensatiecondensatoren nodig zijn, wat alleen maar faseverandering veroorzaakt.
De bandbreedte is op deze manier ook zeer groot, en stabiel doorloopt vanaf  5 Hz – 250 kHz + /- 2 dB. Deze schakeling zorgt ook nog eens voor een stabiele DC-instelling. De maximale uitsturing van beide voorversterkers is 35 Vtt, waarvan slechts 8 Vtt  wordt benut. Een voordeel dat er een zeer lage vervorming haalbaar van is van 0,03% en ook onmogelijk kan clippen, bij volle uitsturing van de eindtrap.

Klik op het schema voor een grotere afbeelding

Eindtrap
De eindtrap is in klasse A geschakeld, met twee hoogspanning FETS in balans, deze bezitten een zeer lage gate /source capaciteit, en kunnen probleemloos worden aangestuurd met een ingang- impedantie van 10 k. Elke fet kan afzonderlijk worden ingesteld op zo’n 40 mA met een instelpotmeter op elke voorversterker, en kunnen exact symmetrisch worden afgeregeld, door de spanning op de gate van elke FET apart te verhogen of te verlagen. In serie met de gate van elke FET is nog een weerstand aangebracht om de bandbreedte van de versterker te beperken tot zo’n 50 kHz (f =1/2 п ciss.ing imp).
 
Conclusie
Bij het testen viel gelijk al op dat het frequentiebereik kaarsrecht was van 20 Hz – 25 kHz, met nog geen 1 dB verandering, en te danken is aan de hoge kwaliteit van de uitgangstrafo, wat in deze schakeling toch wel de zwakste schakel is.

Het bloksignaal ziet er goed uit en loopt mooi door tot zo’n 15 kHz en geen overshoot vertoont. Bij luisterproeven met een aantal genodigden is toch iedereen duidelijk opgevallen, dat het geluidsbeeld bijzonder gedetailleerd was, wat naar mijn mening ook te danken is aan de supersnelle voorversterker, én met slechts drie koppelcondensatoren in de gehele versterker!

Vooral met gitaar/harp en piano was het verschil overduidelijk met een A-B vergelijk van een hoogwaardige transistor push-pull versterker waar men het gevoel kreeg, dat er een gordijn voor de weergever werd geschoven. Op de valreep maakte P. v. Schagen, een echte geluidsman in hart en nieren, ook nog een middag vrij, om te komen luisteren. Na een aantal plaatjes te hebben gedraaid vroeg hij zich toch ook verbaasd af dat er zo’n enorm verschil in versterkers kon zijn! Onder de indruk van de geluidskwaliteit van deze versterker raadde hij mij ook aan om de push-pull transistorversterker maar naar een kringloopwinkel te brengen.

Gyula Kiss

Bijlage: Uitgebreide beschrijving en berekening 10 Watt klasse A versterker