Transcript vanderveen trans buizenversterkers

VANDERVEEN
TRANS
BUIZENVERSTERKERS
Ir. Menno van der Veen
Web proefdruk 2014
Copyright 2013-2014: Menno van der Veen
Behoudens de in of krachtens de Auteurswet 1912 gestelde uitzonderingen mag niets uit
deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd
gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij
elektronisch, mechanisch, door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere
wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteur.
Alle rechten voorbehouden.
Ondanks alle aan de samenstelling van dit boek bestede zorg kan de auteur geen
aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele schade die zou kunnen voortvloeien uit het
toepassen van de in deze uitgave gepubliceerde schakelingen en/of enige fout die in deze
uitgave zou kunnen voorkomen.
INHOUDSOPGAVE (Voorlopig versie; ik ben nog bezig)
0
Inleiding; Over de auteur
1
Historische lijn naar Transconductance
2
Basis principe Transconductance
3
3-1:
3-2:
3-3:
3-4:
Waarom is DC koppeling nodig
De proefversterker
Algemene eigenschappen van de proefversterker
Lokale tegenkoppeling rondom filters
Waarom is DC-koppeling vereist?
4
4-1:
4-2:
4-3:
4-4:
Vanderveen-Transje: DC gekoppelde SE versterkers
Ombouw van 1-buis naar Vanderveen-Transje-1
Meetresultaten van Vanderveen-Transje-1
Subjectieve resultaten van Transje-1
Iets meer vermogen met Transje-2
5
5-1:
5-2:
5-3:
5-4:
5-5:
Trans moet aan hoge eisen voldoen
Eisen aan de uitgangstransformator
Eisen aan de spanning gestuurde stroombron
DC-koppeling en auto-bias instellingen
Eindbuizen in pentode of ultra-lineair of triode?
Paring van de componenten
6
6-1:
6-2:
6-3:
6-4:
6-5:
6-7:
Trans-proef met een opamp-stroombron
Basis concept met een opamp stroombron
Realisatie van stroombronnen A en B
De actieve auto-bias schakeling
De Trans schakeling per eindbuis
De complete PP-Trans versterker
Slotconclusie en vervolg
7
7-1:
7-2:
7-3:
7-4:
7-5:
7-6:
7-7:
De Vanderveen-Trans-30 buizenversterker
Concept van de Vanderveen-Trans-30
De Trans schakeling per eindbuis
De auto-bias schakeling van de Trans-30
De gehele Vanderveen-Trans-30 schakeling
Objectieve meetresultaten
Subjectieve resultaten
Naschrift over de Vanderveen-Trans-30
8
Koppelcondensatoren ?
0
Inleiding
Omstreeks 1985 verscheen mijn eerste publicatie over buizenversterkers.
Vele ontwerpen volgden, beschreven in mijn boeken en AES papers. Al
deze ontwerpen leunden op de immense ervaring van mijn voorgangers.
Gelukkig was ik zelf ook in staat om iets nieuws te ontdekken, zoals mijn
ringkern uitgangstransformatoren. In 1995 las ik een opmerkelijk artikel
over transconductance, maar het duurde pas tot 2013 voor ik er goed
aandacht aan kon besteden. Ik “rook” dat het heel waardevol was, maar
had tevens het gevoel: “hier zitten vergissingen in”. In mijn latere studie
ontdekte ik de kleine vergissingen en daarna kon ik me volledig richten op
het principe van spanning in stroom omzetting in buizenversterkers. Na
veel rekenen, vallen en opstaan, was einde dat jaar mijn Trans-versterker
klaar. Ik was diep onder de indruk en ervoer dat ik “goud” in mijn handen
had. Om veilig te stellen dat ik mezelf niet beetnam, liet ik mijn
TubeSociety studenten en audio verenigingen en ervaren oren (Rhapsody)
de versterker horen. Daar werd bevestigd dat ik inderdaad iets aardigs
had gemaakt.
Ik had dus een nieuwe versterker, maar wat nu? Een nieuw product op de
markt brengen, nog een eigen bedrijf er bij, of een andere slimme route?
Mijn leeftijd in acht nemend besloot ik tot twee routes: de nieuwe kennis
delen met mijn studenten via mijn buizenschool TubeSociety. De tweede
route ligt hier voor u: een nieuw boek. Daarin staat de ontdekkingsreis
naar een nieuw soort buizenversterkers voor hoogwaardige
geluidsweergave. Ik geef dat nieuwe principe de naam TRANS en als het
een kleine versterkertje is, noem ik het TRANSJE.
Tijdens de ontwikkeling van TRANS heeft Pierre Touzelet veel controle
berekeningen voor me uitgevoerd. Ik verwijs daar met regelmaat naar en
ik spreek mijn dankbaarheid uit dat hij met me mee wilde denken en zijn
grote deskundigheid heeft ingezet.
Ik wens u veel lees plezier en hoop dat dit boek u stimuleert TRANS
verder uit te bouwen er de prachtigste versterkers mee te maken.
Hichtum 24-4-2014
1
Historische reis naar Transconductance
De jaren 1950 en volgt waren topjaren voor de ontwikkeling van nieuwe
buizenversterkers. Peter Walker introduceerde kathode tegenkoppeling.
Lackey en Chilton (1933) en Blumlein (1937) en Keroes en Hafler (1951)
(1, 2) gaven Ultra lineair gezicht terwijl McIntosh (1949) (3) het ultimo
nastreefde door zowel kathode als schermrooster tegenkoppeling te
combineren. Deze ontwikkeling heb ik vele jaren later beschreven (4;
hoofdstuk 3) waarbij die uitvindingen in een standaard model zijn
opgenomen.
Enige jaren later werd lokale tegenkoppeling ingevoerd van de anode van
de eindbuis naar de kathode van de stuurbuis. PPP en circlotron werden
uitgewerkt evenals OTL door Futterman (5) en nog heel veel later had
Baby Huy een inspirerend inzicht over speciale tegenkoppeling van de
anode van de stuurbuis naar de anode van de eindbuis.
De meeste van deze schakelingen heb ik gebouwd en onderzocht en
nagerekend (6). Ze leiden allen naar twee doelen: 1) linearisatie van de
eindbuis, 2) laagohmig aansturen van de uitgangstransformator. Dankzij
deze twee benaderingen worden de vervormingen rondom eindbuis en
uitgangstransformator sterk gereduceerd, wat analytisch beluisteren
bevordert.
Haaks op deze ontwikkelingen stond de Eastern Electric en Electrovoice
trend (sterk gevolgd door Japanse audiofielen, beschreven door Jean
Hiraga (7)) waarbij nauwelijks tot geen tegenkoppeling wordt toegepast
en hoofdzakelijk SE wordt gewerkt. Dit oudste principe hield zich geheel
staande, met opmerkelijk aangenaam geluidsbeeld, slechte
vervormingscijfers en een geweldige ruimteweergave (onder andere
tegengesproken in (8)). Deze route blijft in dit boek onbesproken.
Bij de toepassing van kathode en schermrooster tegenkoppeling zijn heel
grote stuurspanningen vereist. Dit veroorzaakt fikse harmonische
vervorming die door tegenkoppeling weggewerkt moet worden. Totdat de
schakeling “Hot Audio Power” (9, 10, 11) werd gepubliceerd, waarbij
slechts een minuscule lineaire stroombron nodig was om de eindbuizen
met lage vervorming volledig uit te sturen. De eindbuizen worden in deze
schakeling lokaal honderd procent tegen gekoppeld. Dat resulteert in
grote linearisatie van de eindbuizen en laagohmig aansturen van de
uitgangstransformator. In deze nieuwe transconductance schakelwijze is
de uitgangstrafo GEEN deel van het tegenkoppel circuit, wat verderop heel
belangrijk blijkt te zijn.
Transconductance is een nieuwe route naar hoogwaardige
geluidsweergave. Deze stoelt volledig op de geweldige uitvindingen van
vroeger en is een hedendaags antwoord op een heel oud doel: “lineaire
onvervormde geluidsweergave met buizenversterkers”. Dit boekje is hier
aan gewijd.
Ik verwijs in de voorafgaande “inleiding” al fiks naar literatuur, waarom ik
de voorlopige lijst nu alvast publiceer.
11 Literatuur:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
F. Langford Smith and Chesterman: “Ultra Linear Amplifiers”; Radiotronics, May 1955.
D. Hafler and H.I. Keroes: “An Ultra-Linear Amplifier”; Audio Eng. 35.11; (Nov., 1951), 15.
Frank H. McINTOSH and Gordon J. Gow: “Description and analyses of a New 50-Watt
Amplifier Circuit”; Audio Engineering, December 1949.
Menno van der Veen: “High-End Buizenversterkers 2”, Elektor; ISBN 978-90-5381-204-4.
Julius Futterman: “An output transformerless power amplifier”; JAES, Vol.2, Oct., 1954.
Menno van der Veen:"Universal system and output transformer for valve amplifiers"; 118th
AES Convention 2005, Barcelona; paper 6347.
Jean Hiraga: “Initiation aux amplis a tubes”; Eyerolles.
Jens Hjortkjaer and Mads Walther-Hansen: “Perceptual effects of dynamic range
compression in popular music recordings”; JAES, no.62, 1-2; pp 37-41.
Jeff Macaulay: “Hot audio power”; EW + WW 1995 Oct., pp. 856-859.
http://www.macaulayaudio.co.uk/home.html
Letters: “Hot audio power”; EW + WW 1995 Dec., pp. 1070
D. C. Haigh: Letters: “Improved Hot audio power”; EW + WW 1996, Jan., pp.36.
www.mennovanderveen.nl | dutch section| TubeSociety | project 2012
Menno van der Veen: "Low level audio signal transfer through transformers conflicts with
permeability behavior inside their cores"; 122nd AES Convention 2007, Austria, paper 7125.
Menno van der Veen: "Signal level and frequency dependent losses inside audio signal
transformers and how to prevent those"; paper 8360, 130th AES Convention 2011 in London.
Menno van der Veen: “Ontwerp van een unieke 1-buis-versterker”; Masterclass DVD; Elektor;
ISBN 978-90-5381-274-7
www.artalabs.hr/
www.mennovanderveen.nl | dutch section| TubeSociety | project 2011
[email protected]
Menno van der Veen: “Dieper kijken in de uitgangstransformator”; Elektor Audio Special-5;
pp. 38-44.
www.ringkerntrafo.nl en www.amplimo.nl
W. Marshall Leach Jr.: ”Current Mirrors”; Georgia Institute of Technology, School of Electrical
and Computer Engineering; Copyright 2008.
Menno van der Veen: “Ontwerpen van Buizenversterkers; van concept tot realisatie en
evaluatie”; Elektor; ISBN: 978-90-5381-261-7.
[email protected]
www.mennovanderveen.nl | NL | TubeSociety | project 2013
Frank Blöhbaum: “Multiplied Transconductance Amplifiers Part 1”; Linear Audio – Vol. 6; pp.
83-107; ISBN: 978-949092-9077
Dr. Tom Hodgson: “To Be, or Not To Be, Linear !, The Single-Ended Transformer”; Sound
Practices – Issue 10, pp. 37-40