2A3
Een klassieke geïntegreerde 2A3 versterker (stage-1)
De wereld van buizenversterkers blijft een boeiende uitdaging voor audiofielen en technische liefhebbers. Met een nostalgisch karakter en een uniek geluid zijn buizenversterkers nog steeds in trek, ondanks de technologische ontwikkelingen op het audio vlak. In dit verslag beschrijf ik de bouw van de 'Classis 2A3’ buizenversterker, een project geïnspireerd op de ontwerpen van Dick van der Merwe. Dit project heeft eenvoud en robuustheid als uitgangspunten, terwijl het tegelijkertijd een eerbetoon is aan klassieke buizentechnologie
Inleiding
De keuze voor de 2A3 buis als het hart van deze versterker is gebaseerd op zijn door velen geroemde geluidskwaliteit en het gebruik van een relatief eenvoudige schakeling. Het vinden van het juiste schema voor de ‘Classic 2A3’ bleek nogal een uitdaging. Hoewel de 2A3 een gewilde buis is, blijkt er niet veel variatie in schema’s te vinden. Ik heb aardig wat tijd besteed aan het doorzoeken van bronnen op internet, maar geen enkel schema wist het gewenste gevoel van eenvoud en kwaliteit over te brengen. De helft van de ontwerpen zijn gebaseerd op een voortrap die veel te veel versterkt en de andere helft versterkt net te weinig om de 2A3 goed uit te sturen. Dit leidde uiteindelijk tot de beslissing om elementen uit verschillende ontwerpen van Dick van der Merwe te combineren en aan te passen om zo een schema te maken dat aan de gestelde eisen voldeed.
Dick’s ontwerpen staan bekend om hun minimalistische benadering en aandacht voor geluidskwaliteit. Door elementen uit meerdere van zijn ontwerpen te combineren, ontstond het bouwplan voor de ‘Classic 2A3’. Deze naam geeft een knipoog naar de klassieke aard van de opzet en het feit dat het ontwerp gebaseerd is op de door Dick meermalen gebruikte SRPP-schakeling. Met dit project wil ik een versterker te maken die eenvoudig na te maken is, maar zowel technisch solide als gehoormatig goed is.
De ijzerwaren
Je kunt beginnen met het maken van je eigen behuizing voor de versterker, maar ik kies tegenwoordig toch liever voor een kant en klaar chassis, die je nog wel naar eigen wensen aan kunt passen. Ja, het kost aardig wat, maar waarom zou je een chassis bouwen van een paar tientjes terwijl je een veelvoud daarvan uitgeeft aan componenten? Het is ook belangrijk voor de acceptatiefactor door de vrouw des huizes.
Het nadenken over de lay-out begint met de plaatsing van de transformatoren. Achteraf bezien heb ik het nog niet goed gedaan, want (kijkend naar de foto's) zou ik ze precies andersom geplaatst hebben.
Voor het voorkomen van instraling van de voedingstransformatoren staan ze echter prima. Vervelend blijft altijd het uitzetten van de markeringen voor het boren. Hoewel de transformatoren geen problemen geven, zijn de tapeinden van de behuizingen nooit symmetrisch. Hoewel je daar van te voren rekening mee houdt, pas het altijd nèt niet en moet de vijl erbij te pas komen.
De lay-out van de buizenvoeten hoeft niet zo spannend te zijn, maar soms wil je net iets anders dan het geijkte patroon. Het lijkt niet handig qua verbindingen van de driver naar de eindbuis, maar omdat de afstand tussen driverbuis en 2A3 overbrugt wordt door een condensator, maakt de asymmetrische opzet niet veel uit.
Voor een gesloten chassis zoals ik gebruikt heb, is het wel van belang dat er lucht vanaf de onderkant langs de eindbuizen kan stromen. Vandaar de 2 gatencirkels in de onderplaat, precies onder de buizenvoeten van de 2A3.
Een ander aardigheidje was het plaatsen van een met LED verlichte on/off drukschakelaar met een doorsnede van 15mm. Het gat boren is nog wel te doen met een boor met verloop naar 8mm (Gamma), maar ik wilde geen extra gaten boren in het frontpaneel om de schakelaar te bevestigen. Dat ziet er (vind ik) wat onprofessioneel uit. Ik heb daarom een aluminium plaatje gemaakt met een 15mm gat en de montagegaten voor de switch. Eerst heb ik de verzonken boutjes en daarna het plaatje mèt boutjes en schakelaar aan de binnenzijde van het frontpaneel gelijmd. Het paneel en plaatje eerst ontvetten met ammonia en dan pas schuren. Als lijm heb ik 2 componenten expoxylijm gebruikt.
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.
Ik heb speciaal daarvoor een Vevor 10 Ton 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…
De voeding
Hier heb ik ook nog wel even over nagedacht. Twee aparte voedingslijnen? Eén voedingslijn met 2 trafo’s? Twee hoogspanningswikkelingen of één? Ik heb uiteindelijk gekozen voor 2 voedingstrafo’s waarbij alleen de gloeispanning van de 2A3 van de tweede trafo komt. Hoewel er maar één wikkeling is voor de hoogspanning (290Vac @ 220mA) worden vanaf de eerste condensator toch twee voedingslijnen opgebouwd. De chokes zijn 10H @ 1KHz @ 80mA met een DCR van 234R. Hou dit in je achterhoofd als je zelf chokes gaat bestellen. Vaak is de DCR een stuk lager en wordt de B+ daardoor een stuk hoger. In deze setup is het streven om een B+ te hebben die dicht tegen de optimale 250Vdc aan ligt en een B++ die zo hoog mogelijk is. Dat laatste is lastig als je maar één wikkeling tot je beschikking hebt. Maak zelf de afweging of je misschien beter een trafo kunt laten wikkelen met aparte wikkelingen voor B+ en B++, want dat kan je een hoop hoofdbrekens besparen.
De gebruikte condensatoren zijn een mix van TAD-, Unicon en Nippon Chemicon Elco’s. De gebruikte weerstanden zijn Kiwame 2W en 5W exemplaren. De maatwerk Trafo’s en Chokes zijn gemaakt door Vlaartronic uit Heerhugowaard.
Als gelijkrichterbuis heb ik een Genalex Gold Lion GZ34/5AR4 gebruikt vanwege zijn lage verliesspanning. Een Sovtek 5AR4/GZ34 doet het overigens ook prima op deze plek.
Alle buizen worden met AC gegloeid en vergeet niet om de gloeispanning van de 6H6P met 2x 64R weerstanden aan massa te leggen.
Verder is er een huis-tuin-en-keuken bloktrafo van Conrad gebruikt voor de 12Vac van de LED en voor de 12Vdc van de relais gestuurde input selectie. Deze trafo is 2x 12Vac @ 250mA. Voor de gelijkrichting heb ik een PCB-tje met LT1083CP en regelbare spanning gebruikt.
De Vlaartronic trafo’s:
De versterker
Zoals in de inleiding beschreven, was ‘eenvoud’ een uitgangspunt voor deze versterker. Er zit dan ook geen component teveel in. Eén potmeter, 2 ontbrom potmeters, 6 condensatoren, 20 weerstanden en 6 buizenvoeten voor 2 kanalen.
Er wordt in deze versterker gebruik gemaakt van de ‘Classic’ Shunt Gereguleerde Push-Pull (SRPP) schakeling. In de voortrap heeft dit circuit een hoge versterking, een lage vervorming en een lage uitgangsimpedantie. Dit leidt tot een uitstekende geluidskwaliteit en wordt daarom in veel audiocircuits gebruikt.
Dick heeft in de jaren al veel geschreven over deze voortrap en ga daarom hier niet in herhaling treden, dus als je geïnteresseerd bent, kun je dit in zijn eerdere projectverslagen van Dick zijn Classic versterkers teruglezen. Je kunt eventueel ook de diepte in via deze link: Optimized SRPP
Van groot belang bij deze schakeling is de balans tussen beide buishelften. De onderste buishelft moet de halve B+ op zijn anode zien.
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 13,8 Watt uitkomen. De in het schema opgenomen waarden zijn van toepassing op een standaard 2A3 en je zult merken dat de voltages door de hele versterker een paar volt lager liggen en de bias iets hoger uitkomt.
Aan onderdelen heb ik gebruik wat ik nog had liggen, met uitzondering van de trafo’s. Als Kathodeweerstand voor de 2A3 heb ik gekozen voor een weerstand van NIKKOHM in plaats van een enorme draadweerstand waarvoor ik extra gaten zou moeten boren in de bovenplaat van het chassis. Deze weerstand heeft een TO-220 behuizing en heeft een weerstand van 820R 35W met een afwijking van 1%. Beide weerstanden blijken precies 819R te zijn.
De gebruikte weerstanden in de voortrap zijn (op 2 Takman weerstanden na) Kiwame weerstanden. Ik lees daar verschillende dingen over, maar ik gebruik ze al een jaar of 20 en voor mij klinken ze prima. Ze worden wel steeds lastiger te krijgen. Er gaan geruchten dat het eigenlijk weerstanden zijn van KOA Speer Electronics uit China en dat als je die weerstanden besteld, je maar 12 cent per weerstand betaald. Qua handelsconstructie niets nieuws onder de zon dus.
De bypass condensator voor de kathode van V1 is een non-polar Blackgate van 100uF/16V.
De bypass condensator voor de kathode van de 2A3 is een Elna Cerafine Elco van 100uF/100V.
Als koppelcondensator is een Auricap van 2uF/450V gebruikt, maar een 0,47uF werkt hier ook prima.
De gebruikte Uitgangstrafo’s komen van Vlaartronic en hebben een primaire wikkeling van 2K5 en een secundaire wikkeling van 6R. Er is ook nog een CFB wikkeling aanwezig, maar omdat er toch al niet veel vermogen met de 2A3 wordt ontwikkeld, is deze niet aangesloten.
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 mee. Je zou alleen iets kunnen vinden van de kwaliteit van de kabeltjes die met de PCB meekomen. Er zijn PCB’s te krijgen, waar je je eigen bedrading in kunt solderen, maar doorgaans komen die met ongelofelijk grote montagegaten, waardoor solderen een dingetje wordt.
De geijkte potmeter is de ALPS 100K Log, maar dan met bijbehorend PCBtje. De potmeters die je op Internet koopt zijn meestal bedoeld voor printmontage en toen ik de PCBtjes te koop zag staan, heb ik er direct 10 stuks van besteld. Erg handig en makkelijk te solderen.
Je kunt er eventueel ook JST XH 2.54mm stekkerbussen in solderen, maar dat ging me weer net te ver. Omdat de bedrading naar de relais al uitgevoerd is met deze stekker, kun je het relais PCB er eenvoudig uithalen, als dat nodig mocht blijken.
De bedrading is voor 98% zilverdraad in PTFE tube. Of ik denk dat zilverdraad beter klinkt dan ‘gewone bedrading’? Nee, massief koper 0,8mm in een tube kan net zo goed zijn volgens mij. Er is koperdraad (Cu-OFE) beschikbaar met een gegarandeerde zuiverheid van 99,99%. Dit zuivere koper heeft een minimale elektrische geleidbaarheid van 101% IACS (International Annealed Copper Standard). Dat geleidt net zo goed en scheelt behoorlijk in je portemonnee.
Buizen
Voordat ik veel geld uit moet gaan geven aan de buizenbezetting, ben ik gestart met twee 7N7 buisjes in een adaptervoet en 6N6P-I buisjes als driver. Voor de 2A3 heb ik gekozen voor de Electro Harmonix. Ik had goede dingen gehoord over de 7N7 buisjes, maar heb al snel een tussenstap gemaakt naar de 6N8S met silver grid, de Russische tegenhanger van de 6SN7 buis. Deze klinkt nèt wat beter. Al deze buisjes hebben een versterkingsfactor van 20, maar 35x zou hier beter passen.
Alles kan beter en misschien had ik hier iets langer over na moeten denken. Een buis met Octal voet en een versterkingsfactor van 35 is de ECC33 en die zijn niet te betalen met prijzen tussen de 450 en 950 euro voor een paar. Dus bezint voor je begint. Kies beter voor een Noval buisvoetje voor de eerste buis. Een ECC88 bijvoorbeeld, heeft een versterkingsfactor van 33. Je moet dan wel de bypass condensator bij Rk1 weglaten.
Uiteindelijk kwam ik voor de keuze te staan om een 6SN7 of een 6SL7 te gebruiken als eerste buis. Na wat wisselen en meten van de buis, ben ik tot de conclusie gekomen dat de 6SN7 niet de juiste keuze is in dit schema. De 6SN7 is een prima buis, maar werkt het best (wordt lineair in zijn curve) in het 8 tot 12 mA gebied. Helaas is de B++ te laag en de versterkingsfactor nèt te klein om de buis tot bloei te laten komen. Ik schreef hierboven al dat ik het liefst een ECC33 zou gebruiken, maar dat is qua prijs gewoon niet leuk meer. Ik heb daarom gekozen voor de 6SL7GT, die het beste werkt in het gebied tussen 0,5 en 0,7mA.
Als je begint met een Rka en Rk1 van 1K Ohm en je steekt er een 6SN7 of een 6SL7 in dan speelt de versterker met beide buizen best wel, maar verre van goed. Gebruikers van buizenversterkers die denken dat ze de 6SN7 en 6SL7 naar willekeur kunnen uitwisselen om te horen wat het beste klinkt, komen bedrogen uit. Minimaal één van de buizen staat ver buiten zijn optimale parameters te werken. Een B+ van 305Vdc leverde met 1K weerstanden met de 6SN7 een bias op van (4,6Vdc/1000R) 4,6mA, terwijl het optimum vanaf 8mA bereikt wordt. Met dezelfde 1K in combinatie met een 6SL7GT kwam ik uit op (1,4Vdc/1K) 1,4mA terwijl het optimum tussen de 0,5 en 0,7mA ligt. Het verdubbelen van de waarde van Rk1 en Rka levert niet meteen een 2x zo hoog voltage over Rk1 en je hebt nu eenmaal minimaal 2Vdc nodig om het input signaal kwijt te kunnen.
De optimale waarde van Rka en Rk1 ligt ongeveer op 3k3, wat precies 2 Volt ruimte geeft voor het input signaal. Ik heb hiervoor de weerstanden voor beide kanalen gematched en kwam daarbij uit op 4x 3267 Ohm wat een berekende bias oplevert van 0,61mA bij 2Vdc.
Omdat het mijn eerste project met een 2A3 buis is, ben ik wat terughoudend geweest met de aanschaf van 2A3 buizen. Als ik de vele reviews mag geloven zijn de ‘best klinkende’ types, de RCA 2A3 met Black Plates. Daarna zijn de Sovtek en EH goede volgers. Ik ben gestart met de EH 2A3 Gold Grid, die qua prijs (voor een matched paar) tussen die van Sovtek en RCA in ligt.
Ik was toch wel benieuwd naar de verschillen tussen de Sovtek en de EH 2A3en heb een paar matched Sovteks besteld. Dat bleek achteraf niet slim te zijn geweest. Bij nadere beschouwing zijn beide buizen tot op de millimeter identiek en van dezelfde fabrikant (New Sensor). Het enige verschil zit in de voet: standard zwart voor de Sovtek versus wit met gouden pennen voor de EH. Kies dus gewoon voor het beste aanbod. Ik heb het bij de EH gehouden, want die hadden al 150 uur tot tevredenheid staan spelen.
Mijn uiteindelijke buizenbezetting bij het einde van dit project is: Tungsol 6SL7GT, NovoSibirsk 6N6P-I Gold Grid en Electro Harmonix 2A3 Gold Grid.
Meetgegevens van beide type buizen
Luisteren
Er wordt vaak gezegd dat je aan 1 Watt voldoende hebt om naar muziek te luisteren en dat blijkt met deze versterker bevestigd te worden. 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.
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
:
Een aantal dingen vallen direct op. De plaatsing van de zanger(es) en de instrumenten is prima te noemen. Alles staat lekker los en naast de zang is de attack van instrumenten erg goed te noemen en klinken de drums en gitaren strak. Ik moet hier wel bij vertellen dat ik de tracks zowel mèt als zonder actieve sub-woofer heb beluisterd en het moet gezegd worden dat gebruik van een sub-woofer sterk aan te raden is, net als bij een 300B. Het laag tilt de muziek op en laat het nog beter klinken.
Conclusie: Het is een fijne versterker om te bouwen en om naar te luisteren.
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 de lezer.
Veel bouwplezier!