"Hi-end" audio buizen versterker

 

Intro

De electronica hobbyist ontkomt er echt niet aan; het bouwen van een " versterker " . In eerste instantie wordt (bijna vanzelfsprekend) gekozen voor een getransistoriseerde versie, een exemplaar met MOSFETs of kant-en-klare blokjes (IC's). Omdat de circuits over het algemeen (uitzonderingen daargelaten) redelijk recht-toe-recht-aan zijn is zo'n versterker relatief eenvoudig te bouwen. En over het algemeen functioneert het geheel naar wens.

Er bestaat echter nog een andere route, meestal bewandeld door de audiofielen onder de hobbyisten. Het bouwen van een authentieke buizenversterker. Kenden deze vacuüm getrokken glazen pijpen in de '30-'70 jaren van de vorige eeuw hun hoogtepunt, uitgestorven zijn ze zeker nog niet. Sterker nog, voor sommige toepassing zijn en blijven ze voorlopig onmisbaar. (HF- en LF- eindversterkers voor grotere vermogens en opwekkers van signalen van laten we zeggen boven de 1 GHz). Zelfbouwers moeten overigens wel rekening houden met enig mechanisch hak- en breekwerk (lees: vijl- , boor- en plaatwerk).

Het 'warme' buizengeluid verheugt zich in een steeds grotere groep liefhebbers. Daar het luisteren naar en het beoordelen van muziek over het algemeen subjectief van aard is, zal ik geen poging doen een verklaring te geven voor het feit dat buizenversterkers beter in het gehoor liggen dan halfgeleider versies (meestal ontaarden dit soort verhalen in termen over het al dan niet aanwezig zijn van even of oneven harmonischen, waarbij een stukje mathematica dit verhaal onderbouwt).

De "wederopstanding" van de buis heeft ervoor gezorgd dat de benodigde componenten (weer) goed leverbaar zijn. Voor zowel voedings- als eind (ringkern) transformatoren vervoege men zich bij de Nederlands firma Amplimo (http://www.amplimo.nl/).

De buizen worden door tal van meestal Oost-Europese (Svetlana! http://www.svetlana.com), Amerikaanse en Chinese fabrikanten op de markt gebracht.

 

 

Foto 1 Het werkpaard EL34 van Svetlana

 

Uit twee naslagwerken heb ik veel nuttige tips gehaald. Ten eerste het boek "Audio- en Hifibuizen" van R. zur Linde (ISBN 90-5381-076-5). Dit boek bevat naast de karakteristieken van veel gebruikte buizen ook talrijke schema's van gerenommeerde versterkerproducten (1940 tot heden). " Buizenversterkers; toepassingen voor hifi en gitaar" (ISBN 90-5381-011-0) van dezelfde schrijver beschrijft een aantal "hi-end" bouwprojecten rond voor-, eind- en gitaarversterkers. Historische wetenswaardigheden en theorie omtrent de elektronenbuis completeren dit boek.

De door mij gebouwde versterker, hier tentoongespreid, betreft een stereo geval met 2 maal 2 EL34 in balans werkende, als penthode geschakelde buizen in een klasse AB- configuratie. Het afgegeven LF vermogen bedraagt zo'n 2 maal 20 Watt (effectief) bij volledige uitsturing.

Om de minste vervorming te realiseren is een klasse A instelling vanouds de aangewezen methode. Deze instelling is verre van economisch; omdat als roosterspanning dan een weinig negatieve spanning of zelfs 0 V gekozen wordt. Dan is de buis ingesteld in het meest lineaire deel van de IA - UGS karakteristiek. Het kwistig omgaan met energie is het grote nadeel van deze instelling. Er loopt - zelfs bij afwezig ingangssignaal - altijd een fikse anodestroom door de buis. Daarnaast is het maximaal haalbare vermogen aanzienlijk lager dan bij andere instellingen (zo'n 10W voor 2 EL34's in balans is een realistische waarde).

 

Foto 2 De 2 x 20 Watt stereo versterker

Mijn versterker doet het met een negatieve roosterspanning van -27V, wat de buis (zonder kathodeweerstand) in de klasse AB instelling dwingt. Het afgegeven vermogen bedraagt dan zo'n 2 x 20 W, en de anodestroom is aanzienlijk kleiner dan in de klasse A configuratie (90mA versus .>250 mA).

(ter completering en lering ende vermaeck: 2 klasse B ingestelde EL34's werkend met een anodespanning van zo'n 800 Volt kunnen maar liefst 100W aan LF vermogen genereren. Over vervorming moet je dan niet klagen (>10%); prima inzetbaar dus als PA versterker of in combinatie met elektrisch gitaar waarbij vervorming (' distortion') gewenst is… Voor de hi-end audio applicaties niet aan te bevelen)

 

Foto 3 Een blik op het chassis

In mijn ontwerp is een optioneel terugkoppelnetwerkje opgenomen. Inschakelen hiervan zou betekenen minder eindvermogen en minder vervorming. Klassieke theoriën verhalen over deze geringere vervorming (wiskundig zeer eenvoudig bewijsbaar). Hedendaagse puristen echter zweren bij als triode geschakelde eindpitten (zelfs al zijn ze als penthode ontworpen) in een klasse-A configuratie. Een EL34 is als triode inzetbaar door het schermrooster eenvoudigweg met de anode te verbinden. Verder is terugkoppeling van het LF signaal (na de eindtransformator naar de ingangsbuis) uit den boze (voor de puristen dan). Het netwerkje is optioneel aangebracht en de enige methode om de voors en tegens te kunnen beoordelen is: ZELF luisteren.

En natuurlijke moet de gloeispanning geen wissel- maar een gelijkspanning zijn. Ik heb hiermee geëxperimenteerd, maar zelfs met de beste wil ter wereld kon ik geen verschil ontdekken (brom) tussen een gelijk- en wisselgloeistroom versie. Ik heb hier dan ook verder maar vanaf gezien.

De stereopotmeter is in het aluminium chassis gebouwd om een zo kort mogelijk verbinding naar het ingangscircuit te realiseren. M.b.v. twee tandwieltjes wordt de draaibeweging van de instelknop naar de as van de potmeter overgebracht. Automatisch is zo een meerslagspotmeter tot stand gekomen. Dit werkt erg comfortabel bij lage geluidsniveau's (zeer nauwkeurig instelbaar).

De eindbuizen moeten in direct contact met de omgevingslucht kunnen staan. Vandaar dat een metalen rooster in de bovenzijde van de MDF-kast is aangebracht.

 

Werking en details

Schema 1 Buizen eindversterker met 2 maal EL34 in balans. Klasse AB ingesteld. (1 kanaal)

Voor de ingangsbuis is een ECC83 geselecteerd. Deze elektronenbuis die twee triodes herbergt heeft twee functies; ingangsversterker en fasedraaier. De schermroosterweerstanden zijn iets hoger gekozen dan in de meeste ontwerpen (820 ohm). Weerstanden van 1,2 Kohm lieten het laatste restje brom verdwijnen. De ingangsweerstand van 100K is absoluut noodzakelijk; zonder ingangssignaal en zonder ingangsweerstand wordt dan een absoluut hinderlijke brom hoorbaar. Bij nabouw dus nooit vergeten. Voor alle condensatoren heb ik (niet goedkope )400V WIMA exemplaren gebruikt.

De eindtrafoo is een Duits exemplaar van de firma Löwe, de Gü8 met een Raa van 2 x 3,4 Kohm. Maximaal haalbaar vermogen met deze transformator is zo'n 20W. Hierboven neemt de vervorming snel en vooral hoorbaar toe.

De ECC83 heb ik voorzien van zo'n mu-metalen afschermhuls. Mochten er magnetische strooivelden aanwezig zijn, dan maakt deze huls korte metten met deze indringers.

Het optionele terugkoppelnetwerkje is in het schema in het rood aangegeven.

Schema 2 Het voedingsgedeelte

Het voedingsgedeelte is hierboven afgebeeld. In werkelijkheid heb ik een aparte gloeistroomtrafoo gebruikt die niet te klein is gedimensioneerd (8A bij 6,3VAC). De bedrading vanaf de gloeistroomtrafoo naar de buisvoet is getwist aangebracht. Van oudsher de methode om eventuele brom te minimaliseren. Mocht er toch nog van enige wisselstroombrom sprake zijn, dan zou een asymmetrische belasting hiervan de oorzaak kunnen zijn; de instelpotmeter van 0.22K kan hier voor verbetering zorgen. De aan/uitschakelaar en het indicatie LEDje ontbreken in het schema.

Als toegift heb ik een EM84 indicator ingebouwd. Deze indicator geeft met twee fraaie lichtgroene balkjes de amplitude van het aangeboden LF signaal aan. Er bestaan stereo-versies van dit soort indicators, maar een schakelaar om het linker- of rechterkanaal te kiezen functioneert ook.

 

 

Schema 3 De indicator

 

 

De resultaten:

 

Het geluid van klassieke en hedendaagse elektronenbuis versterkers wordt alom geroemd. Ik kan dat nu beamen. Deze versterker kan ik alleen omschrijven door hem te vergelijken met een midden-klasse transistor audio versterker van Kenwood in combinatie met zelfbouw geluidsboxen. Aangesloten op dezelfde geluidsboxen valt de EL34 buizenversterker op door de volgende eigenschappen: De bassen zijn volumineus, warm en strak, vooral niet "boemerig". Het laag loopt ver door. Opvallend is de helderheid in het middengebied. De hoge tonen zijn sprankelend en ongekleurd.

 

Foto 4 Eindtrafoo's