De Choke Assisted MU Stage en de Kimmel SE Parafeed Versterker

De Choke Assisted MU Stage en de Kimmel SE Parafeed Versterker

door Alan Kimmel

Het belangrijkste kenmerk van deze versterker is de eerste trap, wat mijn Mu-Stage is, met een kleine twist. Kort na het schrijven van mijn oorspronkelijke Mu Stage-artikel in Glass Audio 2/93 ontdekte ik dat ik een tweepolige constante stroombron (CCS) kon gebruiken in plaats van de plaatweerstand van de onderste buis. Ik heb van alles geprobeerd in plaats van die weerstand: een JFET, een MOSFET; ze werkten goed op die plek. In feite kun je bijna alles gebruiken: een spoel, een FET, enz. Deze kunnen elk fungeren als een CCS, die de constante stroomwerking van de mu-stage versterkt.

Natuurlijk heeft de mu-stage daar geen CCS nodig, omdat de mu-stage effectief de plaatweerstand van de onderste buis omzet in een CCS. In 1997 realiseerde ik me dat als het bootstrappen van de plaatweerstand via de mu-stage het geluid en de prestaties verbetert zoals het doet, wat zou er dan gebeuren als ik de plaatweerstand vervang door een choke? Tenslotte is een choke van nature een constante stroomvoorziening. Als er een manier zou zijn om de mu-stage en een choke BETER TE MAKEN DAN BEIDE APART...

Het blijkt dat de mu-stage en de choke voor elkaar gemaakt zijn. Hoewel ik het een "Choke Assisted Mu Stage" (CAMUS) noem, is het in werkelijkheid grotendeels de mu-stage die de choke ondersteunt.

Sommigen zullen klagen dat inductoren en transformatoren ringen en andere vervormingen produceren. Het blijkt dat de vervormingen die door inductoren worden geproduceerd, vervormingen zijn die het menselijk oor vrijwel volledig negeert. Zelfs ringen, tenzij ernstig, wordt genegeerd door het menselijk oor. In feite zijn de vervormingen waar het menselijk oor WEL gevoelig voor is, vervormingen die goed ontworpen en goed gemaakte inductoren en transformatoren zeer weinig produceren.

Ik gebruik graag een batterij (Bkl) om Vl te kathode-biasen, maar je kunt in plaats van Bkl een weerstand gebruiken, of een weerstand gebypassed door een condensator, of diodes, of een diodebuis, of een diode-gestrapt triode, enz., of iets geschikts dat je voorkeur heeft, net als bij elke common-cathode trap. (Opmerking: LEDs werken ook voor dit doel, maar LEDs kunnen HF-ruis genereren, dus vermijd ik ze.)

Let ook op dat in Fig. 1 een condensator van de kathode van V2 naar de kern en het frame van de choke gaat. Dit minimaliseert de kern-naar-wikkeling capaciteit, wat op zijn beurt maximale hoogfrequentierespons mogelijk maakt. De weerstand van de aarde naar de kern houdt het choke frame op DC-aarde. Voor deze condensator zou ik 0,47uF/630V gebruiken, en voor de weerstand zou ik een waarde van 4,7 Meg tot 10 Megohm gebruiken. Dit vereist elektrische isolatie van het choke frame van het chassis voor de beste HF-prestaties. Een choke met een kleine waarde kan worden gebruikt in de CAMUS omdat de inductie wordt vermenigvuldigd door de pentode kathodevolger (CF) van de mu-stage. De lage OCR van de kleine choke is precies goed om de kleine DC-spanning te verlagen die nodig is om een pentode CF te biasen. Hoewel een triode CF zou kunnen werken: (A) een triode CF zal de inductantie van een choke niet zo veel vermenigvuldigen als een pentode CF zal doen, en (B) je zou waarschijnlijk een weerstand in serie met de choke moeten toevoegen om genoeg spanning te verlagen om een triode CF correct te biasen. De kleine OCR van de choke alleen is voldoende om een pentode CF te biasen, wat van nature geschikt is voor dit circuit. In de CAMUS heb ik zo weinig als 8 Henry's gebruikt met goed effect, en ik zou ongetwijfeld nog minder inductantie kunnen gebruiken. (Als de choke waarde te klein wordt, kunnen de basfrequenties enigszins worden verzwakt.)

In plaats van een mu-stage, waarom niet gewoon een choke met een hoge waarde gebruiken, zoals een anode choke? Het werkt, maar er zijn beperkingen: bijvoorbeeld, de relatief hoge impedantie plaat moet de hoge interne wikkelcapaciteit van zo'n choke aandrijven, wat de bandbreedte (BW) beperkt. Bovendien is er het feit dat de plaat van de versterkerbuis de uitgang zou zijn, en zijn aandrijfvermogen zal beperkter zijn dan dat van een kathodevolger uitgang, die je hebt met mijn mu-stage. En natuurlijk is er de grote fysieke omvang van een plaat choke. Vergelijking van een trap met een hoge waarde anode choke tegen de CAMUS:

parasitair capacitief koppel

Single-Ended Parafeed Versterker:

In de SE-versterker (Fig. 2) die John Atwood bouwde naar mijn specificaties voor het Bay Area Tube Fest van dit jaar, gebruikte hij een VV320B als uitgangsbuis V3. (Zijn opmerkingen volgen hieronder.) Ik wilde dat deze versterker een parafeed-uitgangstrap zou hebben vanwege de vermogensafwijzing die parafeed biedt. Deze uitgangstrap heeft in feite slechts 3 onderdelen in de uitgangslus: V3, T2 en de parafeed koppelcondensator. De constante stroombron ICl houdt de DC-stroom door de uitgangstrap constant, ongeacht het vervangen of verouderen van V3. Vl en V3 krijgen DC voor hun heaters, en V2's heater krijgt AC. 

Let op dat de behuizing en het frame van de 50H plaatchoke is verbonden met de kathode van V2. Zoals in Fig. 1, verbetert dit de BW door de spoel-naar-kern capaciteit te elimineren die anders Vl bij HF zou belasten. De kern van de plaatchoke moet elektrisch geïsoleerd zijn van de aarde om dit te laten werken. Om schokgevaar te voorkomen, moet de choke ook geïsoleerd zijn van de buitenwereld door hem te bedekken met een niet-geleidend materiaal of behuizing.

Een ingangstransformator werd gebruikt zodat het stuurcircuit zonder koppelcondensatoren kon worden gemaakt. Ingangstransformator Tl in het prototype is een Jensen JT-123-BLCF aangesloten op 1: 1. Deze transformator werd gekozen vanwege zijn uitstekende prestaties en zeer lage vervorming. De HF-prestaties zijn buitengewoon in de 1: 1-configuratie.

Idealiter zou de ingangstransformator moeten worden ingesloten in een mu-metalen behuizing om bromopname te onderdrukken, en moet deze zo ver mogelijk van eventuele voedingstransformatoren worden gemonteerd. Bij 1 kHz mat ik de ingangs Z van deze transformator op meer dan 10K ohm. Bij lage frequenties daalt de ingangs Z aanzienlijk; bij 20 Hz is de ingangs Z behoorlijk laag; om hem correct te gebruiken bij zulke lage frequenties is een zeer lage bron Z vereist. (Geen passieve voorversterkers of volumeregelingen voor Tl.)

Daarom wil je deze versterker mogelijk alleen voor midden- en hoge frequenties gebruiken, hoewel hij prima full-range werkt als je deze ingangstransformator correct kunt aandrijven bij LF. Of je kunt een andere transformator gebruiken, zoals de Jensen JT-11 Pl, hoewel deze iets minder (maar nog steeds zeer goede) prestaties heeft. Een andere optie, voorgesteld door Ben Reginato, is om een Stevens & Billington transformator potentiometer voor Tl te gebruiken, en dit zou de hoofdvolumeregeling voor je systeem zijn. (Beste optie.)

Het is mogelijk om de juiste voedingen te laten zweven en de -Vkk voeding te aarden. Deze aanpassing zou de noodzaak voor Tl elimineren, waardoor het mogelijk zou worden om de versterker een zeer hoge ingangsimpedantie te geven bij alle frequenties.

 Let op dat V2, de stuurbuis, een kathodevolger is, zoals in mijn oorspronkelijke mu-stage, behalve dat in Fig. 2 deze CF een choke (de 300H choke in het schema) heeft als kathodelading in plaats van een vaste weerstand. In een plaatgeladen trap waar alleen een plaatchoke de lading is, biedt de buisplaat pulldown, d.w.z. negatieve aandrijving, terwijl de choke fungeert als een reactieve pull-up voorziening. In mijn trap biedt de CF pull-up/positieve aandrijving, terwijl de kathodechoke zorgt voor reactieve pulldown, d.w.z. negatieve uitgangs aandrijving. Ik denk dat dit belangrijk is omdat het helpt om de rooster van V3 uit te schakelen wanneer de uitgang van V2 negatief gaat.

Je kunt de kathode smoorspoel beschouwen als een ingebouwde rooster smoorspoel voor V3. Zo wordt een snelle en stevige inschakeling van het rooster van V3 verzorgd door de CF, terwijl de uitschakeling wordt verzorgd door de kathode smoorspoel. Overigens kan in plaats van de CF ook een geschikte vermogens-PET in de depletiemodus worden gebruikt.

Er zijn nog steeds mensen die vinden dat kathodevolgers niet thuishoren in audioapparatuur. Een ding dat me is opgevallen, is dat de versterkers die voortdurend de beste beoordelingen krijgen, ook toevallig CF's hebben. Wanneer iemand slecht praat over CF's, laten ze zien dat ze ofwel niet weten hoe ze CF's correct moeten ontwerpen, en/of niet weten hoe ze CF's correct moeten toepassen. CF's zijn de meest FOUTLOZE van alle versterkertrappen wanneer ze CORRECT zijn ONTWORPEN en CORRECT zijn TOEGEPAST.

Dus hoe klonk deze SE-versterker? Iedereen die ik heb gehoord zei dat ze er behoorlijk van genoten. Het is gemakkelijk om de CAMUS in elk type versterker te gebruiken, zonder uitzondering.

John Atwood's opmerkingen:

Een prototype van de Kimmel SE Parafeed versterker werd gebouwd op een bestaande SE-versterker testopstelling die eerder was gebruikt om eerdere versies van Alan Kimmel's versterkers te testen, evenals voor het testen van uitgangstransformatoren. Elk kanaal is gebouwd op een houten plank van 15" bij 19", wat eenvoudige herconfiguratie mogelijk maakt. De stuurcircuits zijn ingebouwd in een metalen chassis dat op de plank is gemonteerd.

De hoofdvoeding is gebouwd op een aluminium chassis van 8" bij 15" bij 3". De B+ voeding is een smoorspoel-ingangstype en maakt gebruik van twee damper-buisgelijkrichters. Na de eerste smoorspoel/condensatortrap voeden twee aparte smoorspoelen B+ aan elk kanaal, wat zorgt voor goede isolatie tussen de kanalen en een laag gebrom op de voeding.

De uitgangstransformator is een Fi-Sonik OP-03058 3K ohm naar 8 ohm 50% nikkel-legering transformator die in een shunt-feed configuratie wordt gebruikt, met een One Electron PRC-1 smoorspoel. Deze combinatie is mijn favoriet, gebaseerd op luistertests. Alle tests werden uitgevoerd met een ruststroom van 115 mA op de uitgangsbuis. Dit is twee keer de nominale waarde van een 300B, maar viel ruim binnen de specificaties van de VV-320B die in deze tests werd gebruikt.

Alle verschillende audio-smoorspoelen en audiotransformatoren maakten me nerveus over het oppikken van brom. Tests toonden aan dat alleen de ingangstransformator enige significante brom bijdroeg tijdens de tests op de werkbank. Het bleek dat door de ingangstransformator in te sluiten in een stuk stalen buis van 3" bij 3", 1/8" dik, de brom met ongeveer 7 dB werd verminderd.

De tests werden uitgevoerd met een Audio Precision System Two Cascade. De uitgang werd gemeten over een niet-inductieve 8 ohm dummyload. De uitgang van de generator van de Audio Precision heeft selecteerbare uitgangsimpedanties van 20 ohm of 600 ohm. Alle tests werden uitgevoerd met de ongebalanceerde ingang van de versterker, hoewel de gebalanceerde ingang van de versterker zeer vergelijkbare resultaten gaf.

Frequentieresponstests werden uitgevoerd voor zowel de volledige versterker als alleen voor de stuurtrap. Twee dingen werden duidelijk bij het analyseren van de frequentierespons: (1) de bandbreedte van de stuurtrap is veel groter dan de bandbreedte van de eindtrap, en (2) de stuurimpedantie bij de ingang van de versterker heeft een grote invloed op de lage frequentierespons. Wanneer de stuurtrap alleen wordt belast met de belasting van de analyzer (die ongeveer hetzelfde is als de Miller-effect capaciteit van de eindbuis), is de respons in wezen vlak over het gehele bereik van de Audio Precision (10 Hz tot 200 kHz), wanneer de uitgangsimpedantie van de Audio Precision is ingesteld op 20 ohm. Dit is uitzonderlijk voor een SE stuurtrap.

De hoogfrequente afrol van de volledige versterker wordt gedomineerd door de combinatie van de uitgangstransformator en de shunt-feed smoorspoel, die -1 dB is bij 65 kHz -- nog steeds behoorlijk goed voor een SE versterker. De laagfrequente respons was problematischer.