De Choke Assisted Mu Stage © 2003 Alan Kimmel

De Choke Assisted Mu Stage

 

By Alan Kimmel © 2003 All rights reserved

From Vacuum Tube Valley Issue 20 © 2004 All rights reserved 

Met schriftelijke toestemming van Alan Kimmel en Charles Kittleson, Editor & Publisher van Vacuum Tube Valley om deze Nederlandse vertaling te publiceren.

 

 

De belangrijkste karakteristiek van deze versterkers is de eerste trap, die mijn mu-stage is, maar dan met een kleine kwinkslag. Snel na het schrijven van mijn orginele Mu stage artikel in Glass Audio 2/93, kwam ik erachter dat ik de anode weerstand van de onderste buis kon vervangen door een stroombron (CCS) met 2 aansluitingen. Ik heb zowat van alles geprobeerd op de plaats van die weerstand: een JFET en een MOSFET en zij werkten beide goed op die plek. Eigenlijk kun je er bijna alles instoppen: een spoel, een FET etc. Deze kunnen elk voor zich optreden als een CCS, en actief bijdragen aan een constante stroom in de mu stage.

 

Vanzelfsprekend is er op die plaats helemaal geen noodzaak voor een CCS, aangezien de mu stage op een effectieve manier de anode weerstand van de onderste buis omzet in een CCS.  In 1997 kwam het idee bij mij op dat, zoals gebleken is, het bootstrappen van de anode weerstand via de mu stage het geluid en de prestaties verbetert, wat zou er dan gebeuren als ik de weerstand zou vervangen door een choke? Immers, een choke is van nature al een constante stroomleverancier. Als er een manier zou zijn om de mu stage te laten werken met een choke BETER DAN ELK OP ZICHZELF…

 

Zoals het uitpakte bleken de mu stage en de choke voor elkaar gemaakt te zijn. Ondanks het feit dat ik het een “Choke Assisted Mu Stage” (CAMUS) noem, is het in werkelijkheid de mu stage die de choke ondersteunt.

 

Sommigen zullen klagen dat spoelen en transformatoren resoneren en andere vervormingen veroorzaken. Het is echter gebleken dat de vervorming die een spoel produceert door het menselijk oor genegeerd worden. Zelfs resonantie, tenzij in een ernstige vorm, wordt genegeerd door het menselijk oor. In feite zijn de vervormingen waar het menselijk oor wel gevoelig voor is, de vervormingen die goed ontworpen en goed gemaakte transformators nauwelijks produceren.

 

Ik gebruik graag een batterij (Bk1) voor de kathodebias van V1, maar je kunt ook een weerstand gebruiken ter vervanging van Bk1 –of- een weerstand die een bypass condensator heeft –of- diodes, -of- een diodebuis –of- een als diode ingestelde triode etc. –of- elk ander passend ding die je leuk vindt, wat overigens geldt voor elke “common cathode” trap. (voetnoot: LED’s werken ook op deze plek, maar deze genereren HF ruis, dus kun je ze beter vermijden)

 

Let ook op de condensator die in Figuur-1 van V2’s kathode naar de kern en frame van de choke gaat. Dit minimaliseert de capaciteit tussen kern en windingen, wat op zijn beurt een maximaal hoge frequentie response toelaat. De weerstand vanaf massa naar de kern, legt het kernijzer van de choke aan DC-massa. Voor de condensator zou ik een 0,47uF/630V type gebruiken en voor de weerstand zou ik alles gebruiken tussen de 4,7M en de 10 Mega Ohm. Hiervoor dient het kernijzer van de choke elektrisch geïsoleerd te zijn van het chassis om de beste HF prestatie mogelijk te maken.

               Klik hier voor de vergrote weergave

Een choke met een kleine waarde (in Henry) kan gebruikt worden in de Camus, omdat zijn inductie wordt vermenigvuldigd door de penthode kathode volger (CF) van de mu stage. De lage DCR van de choke is precies genoeg om het kleine DC voltage te droppen wat nodig is om de pentode CF te biassen. Ofschoon een triode CF ook kan werken, kan (A) een triode CF de inductie van de choke niet vermenigvuldigen zoals een Penthode dat wel doet en (B) je zou waarschijnlijk een weerstand moeten toevoegen in serie met de choke om voldoende voltage te droppen om de bias fatsoenlijk in te stellen.

De kleine DCR van de choke alleen is voldoende om de penthode CF te biassen, wat een natuurlijk verschijnsel is voor dit circuit. In de CAMUS-I heb ik zo weinig als 8 Henry gebruikt met een goed resultaat en kon waarschijnlijk een nog lagere waarde kiezen. (Als de waarde van de choke te laag wordt, worden de basfrequenties mogelijk wat ingeperkt)

 

Waarom niet gewoon een choke toepassen met een hoge waarde zoals een anode choke, in plaats van een mu stage? Het werkt, maar het heeft zo zijn beperkingen. Bijvoorbeeld: de relatief hoge impedantie van de anode moet dan de hoge (binnen de windingen aanwezige) capaciteit van de choke aansturen, waardoor bandbreedte (BW) beperkt wordt. Tevens dient er rekening gehouden te worden met het feit dat de anode van de versterkende buis de output wordt en zijn sturend vermogen wordt meer beperkt dan dat van een kathode volger uitgang, zoals je hebt met mijn mu stage. En natuurlijk zit je ook nog eens opgescheept met de fysieke grootte van de anode choke.

 

 

Een vergelijk tussen een trap met een anode choke met een hoge waarde en de Camus:

 
  Voordelen: Nadelen:

 Choke met hoge waarde

 Hoge Z-load voor voltage versterkende buis.

hoge (binnen de windingen aanwezige) capaciteit = beperkte bandbreedte (BW) Grootte van de choke Relatief hoge output Z. Voltage versterkende buis moet werken met een hoge stroom om een goede BW te krijgen of een goede stuur mogelijkheid.

Choke met lage waarde in een mu stage

Hoge Z-load voor voltage versterkende buis. Lage (binnen de windingen aanwezige) capaciteit = brede bandbreedte (BW) Willekeurig welke kleine, binnen de windingen aanwezige, capaciteit optreedt, deze wordt bijna 100% geneutraliseerd Kleine choke Lage output Z  
    

Single Ended Parafeed Versterker

 

In de SE versterker (figuur-2) die John Atwood naar mijn specificaties heeft gebouwd voor her jaarlijkse “Bay Area Tube Fest”, heeft hij een VV320B eindbuis gebruikt voor V3. Ik wilde dat deze versterker een parafeed uitgangstrap had, vanwege de “Power Supply Rejection” die parafeed biedt.  Deze uitgangstrap heeft effectief 3 onderdelen in de uitgangsloop: V3, T2 en de parafeed koppelcondensator. Constant Current sink IC1 houdt de DC stroom door the uitgangstrap constant, ongeacht of V3 vervangen wordt of ouderdomsverschijnselen krijgt. V1 en V3 krijgen DC en de gloeidraden van V2 krijgt AC.

camus2 small 

Klik hier voor een grotere afbeelding van het schema 

 

Zie dat de behuizing van de 50H anode choke aangesloten is op de kathode van V2. Zoals in figuur-1 getekend, verbeterd dit de BW door de kern-naar-kern capaciteit te elimineren die anders V1 zou laden met HF. De kern van de anode choke moet elektrisch geïsoleerd worden van massa om dit principe te laten werken. Om schokken te voorkomen, moet de choke ook goed geïsoleerd worden van de buitenwereld, m.b.v. een behuizing van een niet geleidend materiaal.

 

Er is een interstage transformator gebruikt, zodat het stuurcircuit gemaakt kon worden zonder koppelcondensatoren. Interstage transformator T1 in het prototype, is een Jensen JT-123-BLCF aangesloten met een 1:1 factor. Deze transformator is gekozen vanwege zijn uitstekende werking en lage vervorming. Zijn HF werking is buitengewoon in de 1:1 configuratie.

Idealiter zou de interstage transformator in een behuizing moeten staan van mu metaal, om brom en instraling tegen te gaan. Hij moet zover  mogelijk van willekeurig welke voedingstransformator komen te staan. Bij 1 KHz heb ik deze transformatoren de input Z gemeten en deze was hoger dan 10K. Bij lage frequenties zakt zijn input Z behoorlijk: bij 20Hz is de input Z knap laag. Om hier op een juiste wijze gebruik van te maken bij zulke lage frequenties, dient er gebruik gemaakt te worden van een lage bron Z. (geen passieve voorversterker of volume regelaar vóór T1)

 

Je zou er daarom voor kunnen kiezen om deze versterker alleen te gebruiken voor midden en hoge frequenties, desondanks werkt hij prima over het gehele frequentiegebied als je deze interstage transformator goed aan kunt sturen bij LF. Je zou ook een andere transformator kunnen gebruiken zoals de Jensen JT-11P-1, maar deze heeft een ietwat minder goede werking (maar is nog steeds erg goed) Een andere optie, een suggestie van Ben Reginato, is om een Stevens & Billington transformator potmeter voor T1 te gebruiken om daarmee te fungeren als volumeregelaar voor de versterker (en dat is de beste optie).

 

Het is mogelijk om de van toepassing zijnde voedingen te laten “zweven” en om, wat nu de –Vkk is, aan massa te leggen. Deze aanpassing elimineert de noodzaak van T1 en maakt het voor de versterker mogelijk om een hele hoge input impedantie te hebben bij alle frequenties.

 

Zie dat V2, de stuurbuis, een kathodevolger is, zoals in mijn oorspronkelijke mu stage, m.u.v. het feit dat deze CF in Figuur-2 een choke heeft (de 300H choke in het schema) als kathode load i.p.v een vaste weerstand. In een anode geladen trap, waar alleen de anode choke als load fungeert, zorgt de buis anode voor “pulldown”, (dat is een negatieve aansturing) terwijl de choke functioneert als een reactieve pull-up component.

In mijn trap zorgt de CF voor een pull-up/positieve aansturing, terwijl de kathode choke fungeert als een reactieve pulldown, bijv. een negatieve output aansturing. Ik denk dat dit belangrijk is omdat het meehelpt om de grid van V3 uit te schakelen wanneer de output van V2 negatief wordt.

 

Je kunt de kathode choke beschouwen als een ingebouwde grid-choke voor V3. Dus wordt het snelle en stevige aanschakelen verzorgd door de CF terwijl de complementaire afschakelen wordt verzorgd door de kathode choke. Tussen 2 haakjes: een passende ‘depletion mode’ power FET kan gebruikt worden in plaats van de CF.

 

Er zijn nog steeds een paar mensen die vinden dat kathodevolgers niet thuishoren in audio. Eén ding wat mij is opgevallen, is dat versterkers die doorlopend de beste reviews krijgen altijd toevallig CF’s hebben. Als er mensen schelden op CF’s, geeft dat aan dat zij of niet weten hoe zij CF’s correct moeten ontwerpen en/of niet weten hoe ze CF’s moeten toepassen. CF’s zijn de meest foutloze versterkertrappen indien zij op een juiste manier ontworpen zijn en op een juiste manier worden toegepast.

 

Hoe deze versterker klinkt? Iedereen die ik erover gesproken heb zei dat zij hem behoorlijk goed vonden klinken. Het is eenvoudig om de CAMUS te gebruiken in willekeurig welke versterker, geen enkele uitgezonderd.

 

 Translation by PG/211audio  © 2008 All rights reserved