Rør forforstærker med en modstand |
|
Hvad skal en forforstærker egentlig kunne udover de kendte funktioner som volumenkontrol og indgangsvælger. Den skal naturligvis kunne udstyre en udgangsforstærker med de nødvendige 1-2 volt, derudover snakkes der en del om evnen til, at kunne drive kablet mellem for og udgangsforstærker. Hvis der ses på det nødvendige udgangsignal 1-2 volt, så kan en CD-afspiller nemt aflevere dette output, og er der tale en kvalitets CD-afspiller er kraften også til stede til at drive et kabel, det vil sige at i dag skal forstærkeren ikke forstærke, snarere dæmpe signalet, en volumenkontrol er også tit indbygget i CD-afspilleren, dog er den i mange tilfælde af en tvivlsom kvalitet, men som selvbygger kan man nemt lave om dette, og en indgangsvælger er også let at lave. Der må konkluderes at hvis CD'en er den eneste signalkilde man bruger, så er forforstærkeren faktisk ikke en absolut nødvendighed, jeg har hørt, at der er mange der har opnået mere hul igennem ved at undlade at bruge forforstærker. Sagen stiller sig noget anderledes, hvis der skal afspilles vinylplader, og evt. bruges tuner og båndoptager og DAT, en RIAA grammofonforstærker betragter jeg som en blok for sig selv, der mest hensigtsmæssigt indbygges i pladespileren, eller er placeret meget tæt ved den. Skal der bruges tuner eller båndoptager kan forstærkning på 10-20 db være en nødvendighed, og muligheden for at overspille en kilde til eks.v en båndoptager skal være til stede, (ps. båndoptageren er efterhånden erstattet af R/W CD- maskiner), en pudsig ting jeg har oplevet ved flere lejligheder er at det optagede signal på en R/W CD kan være bedre end originalen? En anden god ting en forforstærker bør indeholde er en absolut-fase-omskifter, sådan en omskifter implementeres dog bedst i det digitale domæne, altså i CD- maskinen. Jeg har ved flere lejligheder observeret, at fase omskiftning i en CD-afspiller giver en mindre hørbar effekt end hvis højtalerens plus og minus pol ombyttes, årsagen er måske, at hvis udgangsforstærker og delefilter og højtaler ses som en helhed, sker der måske mere rent elektrisk udover fasevendingen, når plus og minus polen ombyttes, set i forhold til en CD-afspiller, hvor denne omskiftning kan laves meget tæt på ideelt elektrisk, således at det kun er skiftet af den absolutte fase der høres. Ofte har jeg været ude for at der er personer der slet ikke kan høre dette skift, jeg mener at kunne høre det, men har stadigvæk nogle gange vanskeligt ved klart at sige, hvilken fase der er den "rigtige". Der er en analog fase-omskifter der teoretisk burde kunne blive meget ideel, nemlig differancial forstærkeren også kaldet Long Tailed pair, her under er vist et princip diagram for en BAT VK30SE forforstærker som High Fidelity testede i nr. 1. år 2002. Spændingerne og Fet strømgeneratoren plus modstandsværdierne, er noget jeg selv har fundet på, og er ikke lig det der sidder i den originale BAT forforstærker, som man måske kan regne ud, agter jeg selv at bygge en forforstærker baseret på BAT forstærkerens princip.  De to output er 180 grader fase forskudt, og det vil være meget nemt at indbygge en fase-omskifter, i dette tilfælde forsynes kredsløbet med balanceret indput, og der tages et balanceret output, der er teoretisk ingen forskel på de to output på nær de 180 graders fase-skift, omskiftningen kunne selvfølgelig også laves på indputet af forforstærkeren, bruges det ovenstående kredsløb ikke som fuldt balanceret vil der stadigvæk være 180 graders fasedrej mellem de to output, men de to signaler vil ikke have været ude for eksakt samme signalbehandling, så i dette tilfælde er der ikke tale om en ideel fase- omskifter, men bruges trods alt tit til dette formål som det man kalder en fasesplitter til brug for eks.v. push-pull udgangsforstærkere. Da High Fidelty testede BAT forforstærkeren kom en ny dimension på banen hvad angår anvendelse af forforstærker, High fidelity observerede under deres test, at det gamle ordsprog om at intet er bedre end det svageste led, ikke altid holder når der snakkes hi-fi, ifølge deres udsagn fik de et helt nyt anlæg når denne forstærker blev sat ind i deres hi-fi kæde, det "nye" anlæg var bedre på alle punkter, og i en hel anden klasse, dette er ikke et nyt fænomen for mig, men teknisk kan det være vanskeligt at give en fyldestgørende forklaring, og det er absolut et af de punkter man godt kan undre sig over, det samme kan i øvrigt opleves ved at skifte kabler, passive komponenter osv. En forklaring kunne være at alle komponenter, materialer, og hele apparater har en slags egen lyd, og er den god, så hører vi kun den og overhører det dårligere, som jo stadigvæk må være i kæden, det kunne se ud til at vores hjerne godt kan finde ud af når noget er rigtigt og sortere det fra der ikke dur, som jeg vidst har nævnt andet sted på siden, har Steen Duelund udtrykt dette meget billedligt, har vi en losseplads med en flot rose i midten, ja så fokuserer vi på rosen og ser ikke lossepladsen, et hi-fi anlæg med kun roser må være en drøm at høre på, men jeg synes nu stadigvæk det ovenstående fænomen er mærkeligt. Det har igennem tiden vist sig at være vanskeligt at lave det perfekte, man ser tit principper poppe op på grund af eks.v. en flot test i et blad, og så køres der et stykke tid på det, det bliver kopieret osv., indtil der kommer et andet apparat med et andet princip som er bedre, så kører det hele igen, dette har været en løbende proces lige indtil begrebet hi-fi startede, og faktisk med meget lidt afklaring om hvilke principper der er rigtige, og hvilke der er forkerte, derimod er der kommet en masse forslag til løsninger på hvordan det ultimative opnås, i nogle tilfælde kan det nærmest virke lidt som forskellige religioner. De tekniske forklaringer er tit meget overbevisende, men kikkes der nærmere på disse vidunderforklaringer er der meget sjældent noget nyt under solen, og en del af nyskabelserne er lavet for at kompensere for et dårligt start princip, her er CD-mediet et fint eksempel, men det er også et godt eksempel på at efter 20 år er det faktisk lykkedes at få noget fornuftigt ud af det, noget der er lige så godt eller måske bedre end det medie det afløste nemlig grammofonen, et faktum er det, at der fås bedre lydkvalitet per krone i dag end for 20 år siden, en tanke! Hvordan var det gået hvis udvikling af grammofonen var forsat i samme hastighed, som vi har set inden for CD-mediet?. En sidste ting der kunne indbygges i en forstærker er højtaler korrigering eks.v. Linkwitz-transform, som der kan læses mere om et andet sted på denne web-side. Nå, men som sagt! Jeg blev inspireret af forforstærkeren BAT VK 30 SE. Men kom frem til et andet kredsløb som jeg i min naivitet troede var en nyskabelse, det viste sig senere, at det var det ikke, slet ikke!, men for mig var det nyt, kredsløbet blev meget enkelt og er vist her under:  Det som jeg troede var nyt, var at placere en spændingsgenerator fra katode på røret til stel i stedet for den sædvanlige katodemodstand. Det er godt sjældent set, en af hovedårsagerne til det er at hardcore rørfolk ikke vil have sandteknik (transistorer) i deres udstyr, de siger det er blasfemi, jeg har et lidt mere afslappet forhold til dette. En spændingsgenerator er lig et batteri, en blackbox der bevarer sin spænding uanset hvor meget strøm den skal levere, det betyder at den indre impedans er tæt på 0 ohm, så her vil det sige at katoden signalmæssigt er lagt til stel, noget der ofte ses gjort i rørteknik ved hjælp af en elektrolyt der afkobler katodemodstanden, det er elektrisk ikke ideelt, fordi katodemodstanden (RK) og elektrolytten (C1) vil have en overgangsfrekvens, der kan beregnes således: Fo = 1/(2*PI*RK*C1)ved denne overgangsfrekvens vil elektrolyttens impedans være lig med katodemodstandens(RK) værdi, og der vil være et fasedrej på 45 grader mellem strøm og spænding. Man opnår to fordele ved at afkoble katodemodstanden, ingen modkobling og højere forstærkning, ja der kan ses at der er ikke nogle forstærkere der er fri for modkobling, hvis der er en katodemodstand (emittermodstand,soucemodstand) og den ikke er afkoblet, og selvom der er afkoblet med en elektrolyt vil der være modkobling fordi afkoblings-kondensatoren har en impedans ved lave frekvenser (også ved høje) i forbindelse med katodemodstanden, modkoblingen er ovenikøbet med indbygget fejlagtigt fasedrej. Modkoblingen opstår på følgende måde , hvis spændingen fra katode til grid øges sænkes strømmen i røret, vi tænker os et positivt indgangssignal på grid, spændingen fra katode til grid øges, der vil gå noget strøm i røret, den strøm vil gå gennem katodemodstanden, og ifølge ohms lov vil der komme et spændingsfald over katode modstanden, spændingen fra grid til katode øges dermed yderligere, og strømmen vil falde i røret, og dermed vores signal der dannes over anodemodstanden, lig mindre forstærkning, dette kaldes strømmodkobling. Det ses også, at når strømmen øges evt. forårsaget af et positivt gående indgangsignal, så vil der komme mere spændingsfald over anodemodstanden, signalet vil gå i negativ retning, og vi har 180 graders fasedrej i forhold til indgangssignalet, man kan med lidt god vilje sige at røret i sig selv ikke giver fasedrej, men det er måden vi transformere den genererede strøm til spænding på, der giver de 180 graders fasedrej, så der er tale om et ideelt fasedrej uden nogen negative konsekvenser, ingen panik her. Det der opnås ved at erstatte katodemodstanden med en spændingsgenerator på 2.5 volt, som jeg har gjort, er en total kortslutning af signalet altså ingen modkobling, og højere forstærkning, nu er det sådan at den spændingsgenerator jeg har valgt TL431 ikke er ideel, den har ca. 0.1 ohms impedans fra 0 HZ til ca. 100KHz hvorfra impedansen begynder at stige, så jeg har valgt at sætte en 22 uF Oscon elektrolyt henover TL431, det kunne også have været en Black gate, jeg bryder mig bare ikke om lyden, elektrolytten vil også tage den støj som TL431 genererer, her ses en af ulemperne ved denne metode. Det videre arbejde med dette kredsløb må blive at lave en mere ideel spændingsgenerator, selvom jeg har særdeles gode erfaringer med TL431, men alt i alt opfylder dette kredsløb det jeg tilstræbte, enkelhed ingen modkobling, og frem for alt ingen buffer, men kun et trin, det er planlagt at ECC82 skal udskiftes med 6H30PI så snart jeg får disse rør, (der er lang leveringstid), med røret 6H30PI har jeg planlagt, at der skal gå 40 mA gennem hver triode lig med 80 mA i alt, spændings-forsyningen bliver den samme ca. 170 Volt, anodespændingen på 6H30PI vil blive ca. 80 volt og udgangsimpedansen vil komme ned på ca. 200 ohm, en meget lav værdi set forhold til de ca. 1 Kohm der kan opnås med ECC82. Det ses af diagrammet at der skal bruges 170 Volt, og når der arbejdes med rør, er en heater-spænding (glød) nødvendig, det er sådan at rør kan tilsluttes 6.3 volt eller 12,6 V 50 Hz AC direkte, det kan de fordi opvarmning af katoden foregår indirekte, det er lavet på den måde at katoden ligger uden om glødetråden som et rør eller ligende uden elektrisk kontakt, og ved tilslutning af 6.3 V til gløden blive den opvarmet, katoden der ligger uden om vil også blive opvarmet, således at den kan frigive de elektroner der skal vandre mod anoden, på vejen møder de griden der med sin forspænding kan styre denne elektronstrøm, og da termiske ændringer ikke foregår særlig hurtigt, går det godt, elektronstrømmen der frigives fra katoden vil teoretisk ikke kunne nå at reagere på så hurtige ændringer som 50 Hz, det er næsten ligesom når vi kigger på en pære eller et fjernsyn, her kan vi heller ikke nå at se det blinker med 50 Hz, dog kan man se en større skarphed på de nye 100 Hz fjernsyn, måske ville vi også få et bedre lytteresultat, hvis frekvensen blev øget på heater-spændingen (glød)??. Nå, men der er som sagt delte meninger om AC eller DC til heater-spændingen, jeg vil prøve begge dele, og lade Herlev Hi-fi klubs medlemmer afgøre hvad der er bedst. Herunder er vist den 6.3 volt regulator jeg vil bruge i dette projekt:  Den er ikke enormt avanceret, og har på mange punkter dårligere data end den meget benyttede kreds LM317 som jeg har brugt ved flere lejligheder, men jeg bryder mig ikke om den lyd den giver, teknisk er den udmærket og nem at arbejde med. Hvad drejer dette her sig om! Jo, rippel-spændingen skal væk, spændingen skal holdes nogenlunde på de 6.3 volt, en smule slinger gør ikke noget, jeg har haft denne regulator tændt en hel dag med 1 ampere-belastning, og den varierede fra 6.27 volt til 6.30 volt, det er fuldt ud tilfredsstillende, netspændingens ændringer på +-20 giver max 100 mV variation, dette er simuleret og skal måles rigtigt, det sker en af dagene, rippel er der ikke meget af, jeg skulle have oscilloskopet i det mest følsomme område, før jeg kunne ane en smule ved 1 ampere-belastning, og riplens form er sinus, meget lig det der ses ved brug af drosselspoler. Et punkt der ikke er kontroleret for nuværende er temperatur- stabilitet, inden for området 15 til 35 grader. Denne regulator er udstyret med en udmærket egenskab i sammenhæng med rør, spændingen vokser langsomt op til de 6.3 volt, det skåner røret, igen analogt med en pære, vi ved alle hvornår sådan en springer, det er når vi tænder for lyset. Herunder er vist hvordan spændingen vokser op med C2 = 1000uF og C2 = 2000uF, det er simuleret, men det passer i praksis:  Forsættes..... |