Buizenversterkerprojecten

2A3 mu-stage

Een geïntegreerde SE versterker

Na de 2A3 versterker te hebben gebouwd op de klassieke manier, heb ik toch besloten om hem helemaal opnieuw te bouwen, maar dan gebaseerd op de mu-stage van Alan Kimmel. Waarom? Ik miste uiteindelijk toch de dynamiek en de body die de weergave naar mijn mening moet hebben. Hieronder vind je de beschrijving van stappen die zijn doorlopen om er een geïntegreerde mu-stage 2A3 versterker van te maken, als ware het 2 mono-blokken. Het enige wat het linker en rechter kanaal gemeenschappelijk hebben is de centrale massa, 2 dubbele condensatoren en de potmeter.

Inleiding

Mijn oorspronkelijke keuze voor de klassieke opbouw van de 2A3-versterker was gebaseerd op het advies van een vriend, die vertelde dat een eenvoudige, traditionele aanpak het beste resultaat zou opleveren. Hoewel die versterker goed presteerde, bleef hij toch achter bij de klasse van een mu-stage versterker zoals de Little Ceasar van Dick van de Merwe. Deze heb ik eerder in verschillende uitvoeringen gebouwd en beluisterd.

De verwachting is dat een 2A3 versterker, ondanks het lagere vermogen, het kwaliteitsniveau van een 300B-versterker zou moeten kunnen evenaren, zo niet overtreffen. Het verschil? De toepassing van de mu-stage, waarbij de D3a dienstdoet als stroombron en de tweede helft van triode V1 enkel als spanningsversterker fungeert. Dat de ombouw in de praktijk uitdagender blijkt dan het op voorhand klinkt, wordt duidelijk uit het verdere verloop van dit verhaal.

Hardware zorgen

Met een werkende versterker die volgens een specifiek ontwerp gebouwd is en je om wilt bouwen, rijst de vraag: hoe nu verder? Om de nieuwe versterker te bouwen was een nieuwe bovenplaat van het chassis essentieel. De bovenplaat van het eerder via AliExpress gekochte en bewerkte chassis bleek onbruikbaar voor deze opzet. Na het sturen van een mailtje aan de leverancier bleek dit echter geen probleem en twee weken later had ik een nieuwe bovenplaat in huis. Tegelijk bestelde ik ook nieuwe transformatorbehuizingen rekening houdend met de maten van het chassis. Naast de UGT behuizingen bleef er net genoeg plaats over voor twee 110x100x115 behuizingen. Daar had ik meteen de eerste uitdaging te pakken. De te gebruiken trafo's moesten daar wel liggend in passen. om ze in te gieten in epoxyhars. Toen alles binnen was kon ik beginnen met de lay-out voor de trafo’s, buizen en de componenten die onder het chassis zouden komen. Om voortgang te houden, moest ik ook de specificaties voor de trafo's bepalen, zodat ik kon laten checken of de EI-kernen gingen passen in de behuizingen. Dat bleek gelukkig geen probleem. Ik heb hier nog wel wat aan moeten passen, omdat ik (net op tijd) gekozen heb voor Filament voedingen van Tentlabs in tegenstelling tot AC gloeispanning zoals ik bij de Classic heb gebruikt. Daarover later meer.

Chassis 

Dit zijn de onvermijdelijke werkzaamheden bij het maken van de bovenplaat van het chassis. Meter, tekenen, boren en ponsen.

Zoals beschreven bij het artikel over de Classis 2A3, ben ik in het gelukkige bezit van een hydraulische pons, wat heel wat tijd en zweetdruppels bespaart heeft..

Het chassis ontdaan van de tekenfolie en klaar voor de volgende stap  

Het eindresultaat met de doorvoerrubbers geplaatst.

Voor een gesloten chassis zoals ik hier gebruik, is het wel van belang dat er lucht vanaf de onderkant langs de eindbuizen kan stromen voor koeling. Deze luchtstroom neemt meteen de warmte van de filamentvoedingen mee naar boven.. 

Plannen

Maar ook aan de onderkant is enig denk- en planwerk nodig. Ik wil zoveel als mogelijk voorkomen dat ik van de chassisplaat een gatenkaas moet maken en wil daarom een binnen-chassisdeel plaatsen onder de rij trafo's. Bijkomend voordeel is dat ik het chassisdeel tussentijds kan verwijderen zonder de trafobedrading en de trafo's zelf te demonteren. De plaat wordt op een 4-tal zeskantbussen gemonteerd en komt dus te hangen onder de trafo's en massabedrading. De plaat is van 2mm dik aluminium.

De hierboven afgebeelde audio input selectie heeft de eindstreep niet gehaald. De schakeling veroorzaakte achtergrond ruis op het signaal. Verderop zie je de vervanger.

Voor de buizenvoeten van de 2A3 zijn montageschotels gebruikt, die ervoor zorgen dat de buizen trillingvrij worden opgehangen in rubbers en voldoende luchtstroom doorlaten om de buizen te koelen. De teflon buizenvoeten passen er mooi in. Er worden mooie rubbertjes meegeleverd voor de ophanging. Er is ook wel een minpuntje: Je moet een gat in de bovenplaat maken van 50mm en dat is nogal een dingetje met een trekpons en een materiaaldikte van 3mm. Zoals ook in het voorgaande artikel van de Classic 2A3 heb ik speciaal daarvoor een Vevor 10 Ton met 6 Matrijzen Hydraulische Knock-out Punch Driver Kit van €65 aangeschaft en het had mij in het verleden veel tijd en energie bespaard als ik die eerder aangeschaft zou hebben. Als een mes door de boter…

Voeding

De uitgangstrafo's van Vlaartronic konden meegenomen worden uit het voorgaande project, maar de voedingstrafo's helaas niet. Het idee bestond toch al om de (geïntegreerde) versterker dubbel mono op te bouwen, dus zijn er 2 voedingstrafo's nodig. Peter Vlaar was zo aardig om mij hierbij te helpen en ze te wikkelen. Hieronder de specificaties van de 2 voedingstrafo's:.

Primair:

230-0 

Scherm

Secundair:

230-0-230   @90mA (HS 2A3 + voortrap)

310-0-310   @40mA (HS mu-stage)

6,3-0           @1,5A (gloei 5852 gelijkrichter)

3,15-0-3,15 @0,8A (gloei D3a)

3,15-0-3,15 @0,8A (gloei 6SN7*)

3-0              @3,6A (gloei 2A3)

. 

Wat neerkomt op zo'n 64Watt per trafo en met de extra stuurtrafo's mee zo'n 130Watt voor de hele versterker. Dat is nog te doen met de huidige energieprijzen.

De gebruikte condensatoren zijn een mix van TAD-, Unicon- en Nippon Chemicon Elco’s. De gebruikte weerstanden in de voeding zijn Kiwame 2W en 5W exemplaren.

Als gelijkrichterbuis heb ik een paar Bendix 5852 gelijkrichters gebruikt. Dit is de tank onder de gelijkrichters en zeker niet goedkoop. Deze buizen zijn zo stabiel als een rots, maar hebben wel 1 minuut opwarmtijd nodig. Je kunt eventueel ook 6X5* gelijkrichters gebruiken, die hier ook prima hun werk doen. Deze buis bedient de 1e helft van de 6SN7 en de 2A3 van spanning en stroom.  Deze buis wordt als volgt beschreven:

The Bendix 5852 is direct a drop in replacement for any 6X5 tube type. Suitable for use in Hi-Fi and Guitar Amplifiers, this is the best sounding, best built 6X5 variant on the planet. The famous Bendix Red Bank vacuum tube factory made legendary tubes for military and aerospace applications.

Voor de gelijkrichting van de mu-stage heb ik gebruik gemaakt van SiC Schottky Ultra Performance Diodes.. een Silicon Carbide Low-drop dubbeldiode, waarbij de voltragedrop verwaarloosbaar is.

Filamentvoeding

De 6SN7 en de D3a worden met AC gegloeid, maar voor het voeden van de Direct Verhitte Triodes, heb ik Tentlabs Filament voedingen gebruikt. Deze voedingen begrenzen zowel de spanning als de stroom tijdens het opwarmen. Het instellen is zeer simpel met 2 instelpotmeters. Met de eerste potmeter stel je de doelspanning in + 5% (2,625Vdc in dit geval) en met de 2e potmeter stel je de spanning in op precies 2,5Vdc.

NRS en Relais signaalinput

Naast de voedingstrafo's zijn er nog wat trafo's nodig voor de NRS en de voeding van de relais-gestuurde input selectie

. 

De rode trafo is de basis voor de NRS door de 2x 24Vac wikkelingen te bundelen tot 48Vac, wat leidt tot maximaal -67Vdc negatief voor de Grid van de  2A3. Deze trafo bedient een dubbele voedingslijn met 48Vac @ 315mA.(8 Watt)  

De zwarte trafo zorgt voor de 12Vac ten behoeve van de relais gestuurde signaal input (4x) Deze trafo is 2x 12Vac @ 250mA.  De 2e (niet gebruikte) winding is te gebruiken voor bijvoorbeeld een extra Led, een afstand bediende volumeregeling of andere speeltjes.

Voedingsschema

De 100K weerstand, die over de pootjes van de potmeter is geplaatst, doet dienst als Fail-safe voor de eindbuis,  zodat bij een defect of slecht sleepcontact, de NRS maximaal negatief wordt i.p.v 0 volt wat het einde van de eindbuis betekent.

Spanningsfilters

Omdat er maar weinig plaats overblijft voor Chokes, ben ik mij gaan oriënteren op e-Chokes. Deze bleken prima geschikt voor deze versterker en heb ze daarom gebruikt voor de afvlakking van de hoogspanning voor de 2A3 en Triode V1  (met de MEC200) en voor de hoogspanning van de mu-stage (met de MEC50) Dat bespaart heel veel ruimte en is eenvoudig op een PCB-tje te monteren. Volg hierbij de aanwijzing voor weerstand en condensatorwaardes op de site van Menno v.d. Veen.

  De MEC's zijn echte tweepolen; ze hebben slechts één ingang en één uitgang. Er is geen verbinding naar massa.

  Ze worden in een standaard pi-schakeling aangesloten tussen de eerste Elco C1 en de daarop volgende Elco C2.   De toepassing is dus alsof het een gewone smoorspoel betreft.

  De MEC's zijn echter veel kleiner en lichter en hebben geen magnetisch lekveld en ze maken geen geluid. Ook is de bromonderdrukking op de voedingsspanning veel groter dan je met een  standaard smoorspoel kunt bereiken. Klik hier voor meer informatie: 

Versterker

In vergelijking met de Classis uitvoering van de 2A3 versterker, is de mu-stage uitvoering een stuk complexer van opbouw. Niet in de laatste plaats door het gebruik van 2 gescheiden voedingslijnen. Dit brengt de 'afhankelijkheid' van de 2 kanalen terug tot een minimum: Een centraal aardpunt, 2 dubbele Elco's en een potmeter..

De mu-stage schakeling is een ontwerp van Alan Kimmel, waarvan diverse artikelen op deze site zijn terug te vinden. Een mu-stage is overigens iets anders dan een mu-follower!

De waarden zijn hier zo gekozen, dat zowel een standaard RCA 2A3 als een Electro Harmonix 2A3 Gold (met andere instellingen) op een dissipatie van 14,7 Watt uitkomen. Hou er wel rekening mee dat bij het plaatsen van een nieuwe/andere buis de bias opnieuw handmatig ingesteld moet worden.

Aan onderdelen heb ik heel wat bij moeten kopen, met uitzondering van de uitgangstrafo’s. Er is niet gekozen voor een Kathodeweerstand voor de 2A3 maar voor een negatieve roosterspanning (NRS). Om de optimale bias in te kunnen stellen, is er een 10 Ohm weerstand aan de kathode opgenomen, samen met een meetconnector. De gemeten 0,6 Volt betekent hier dan ook 60mA.

De gebruikte weerstanden in de voortrap en mu-stage zijn (koolstof) Takman weerstanden. Als koppelcondensator is een PIO KY40-9 gebruikt van 0,47u/450V. De koppeling van de halve triode V1a naar de mu-stage triode V1b wordt geregeld d.m.v. een KY42 0,22/400V PIO. De condensator van de anode van V1b naar de grid van de D3a is een Mundorf Silver/Gold 0,22uF.

De Uitgangstrafo’s komen van Vlaartronic en hebben een primaire wikkeling van 2K5 en een secundaire wikkeling van 6R. Peter Vlaar had er ook nog een CFB wikkeling in aangebracht, maar omdat er toch al niet veel vermogen met de 2A3 wordt ontwikkeld, is deze niet aangesloten/gebruikt.

Geschakelde signaalinvoer

Controversieel, maar wel erg handig en met weinig kans op instraling door lange signaal geleidende bedrading, is de relais gestuurde input selectie. Ik heb ze bij de laatste 4 versterkers gebruikt en ben er erg tevreden over.

 Wat deze beter maakt dan de voorgangers van dit relaisbord die ik heb gebruikt, is dat ze geen invloed hebben op het signaal en minder snel stuk gaan.

 Anders dan de voorgaande PCB's, heeft dit bord voor elk relais een eigen transistor. Ook zijn het andere/betere? audio relais uit Japan.

 Ook aan de voeding is meer aandacht besteed en biedt zelfs een 12Vdc uitgang voor aansturing van bijvoorbeeld een LED.

 Het PCB is met 41 Euro dan ook wel wat duurder dan de (goedkope) bordjes met de gele relais.

Het schema van de inputselectie om de schakeling eventueel zelf te maken:

Als potmeter is de TKD CP-2511.met een waarde van 100K Log gebruikt. Deze heeft standaard soldeerogen. Erg handig en makkelijk te solderen.

De bedrading is voor 99% massief koper 0,8mm in een PTFE isolatie. Alleen het inkomend signaaldraad is 0,8 mm zilver in PTFE tubes. Ik had het nog liggen :-)

Uitgangsstrafo's 

De uitgangstrafo's zijn (zoals eerder beschreven) gewikkeld door Vlaartronic, die op het moment van schrijven helaas niet meer bedrijfsmatig actief is. Zoals uit de meetgegevens van eerdere versterkers bleek, zijn dit fantastische uitgangstrafo's. Voor de versterker zijn het C-kern UGT's geworden van 2K5 in 6R. Deze kun je ook bij andere leveranciers laten wikkelen -of- kopen als standaard met 2K5 in 4 en 8 Ohm. 

Buizen

Mijn uiteindelijke buizenbezetting bij het einde van dit project is:

• Bendix 5852 (of 6X5GT)
• Sylania 6SN7GTA
• Siemens D3a 
• Electro Harmonix 2A3 Gold Grid.

Klaar om te spelen.......

.... en luisteren

Het lage uitgangsvermogen is geen beperking voor het luisteren naar muziek. Als we uitgaan van 3W output in een paar Tannoy Revolution Signature DC6 monitors (88dB en 8Ohm), dan valt er weinig te klagen! Het is zelfs met deze speakers mogelijk om met plezier naar muziek te luisteren. Ik ben verbaast dat zelfs het laag prima klinkt. De buizen hebben wel een aardige tijd nodig om ‘in te spelen’. Eerst worden ze steeds slechter, waarna ze weer opbloeien en laten horen waar ze voor bedoeld zijn: het natuurgetrouw weergeven van muziek en dat doet deze mu-stage versterker zeker.

Wat is het uiteindelijke oordeel?

Ik heb mijn oordeel gebaseerd op het luisteren naar de volgende tracks:

• Lady Blackbird – Nobody’s Sweetheart
• Stevie Ray Vaughan – Tin Pan Alley
• Lee Ritenour – Word of Brazil (album)
• Leonard Cohen – Chelsea Hotel
• Marillion – He knows you know
• Sonny Rollins – St. Thomas

Impressie: De weergave heeft meer body dan de Classic versie, maar toch verfijnder. Er is meer beleving en een mooie plaatsing van de instrumenten. De stemmen zijn heel waarheidsgetrouw het laag strak (binnen de grenzen van de luidsprekers (Tannoy Revolution Signature DC6 - 46Hz - 35 KHz), maar je hebt wel een sub-woofer nodig om alles uit de versterker te halen wat er inzit.

Conclusie: .Deze mu-stage versie van de 2A3 versterker overtreft de weergave van de Classic versie. 

Disclaimer: Wat ik hier beschrijf is gebaseerd op mijn impressie en mijn smaak, wat niet wil zeggen dat dit  persé overeenkomt met de ervaring van jou, de lezer.

Veel bouwplezier!

Aanvulling: Na een paar weken spelen, ben ik wel onder de indruk geraakt van deze versterker. De weergave is echt goed te noemen. Dus kan hij in de verkoop in aanloop naar een volgend project.