Vervormingsarme 6C33 SE versterker!

[Ah!buis]

Inmiddels heeft er mitose plaatsgevonden als onderdeel van de hobbycyclus, en zijn er nu twee versterkers, mono is maar mono tenslotte ...

Als je er maar niet zoveel maakt als Barry klokjes
Nog even een plaatje over de uitsturing en de invloed van verschillende belastingen.Bij Va=200V en Ia=200mA in rust en een trafo 1k13 naar 8Ω.
Anne

[SSassen]

Da's bijzonder illustratief Anne! En zorgt er gelijk voor dat bij mij een aantal puzzelstukjes op hun plek vallen, wat je hier illustreert zie ik namelijk ook op de werkbank. Bij een 8 Ohm belasting loopt de versterker aan de bovenkant vast, bij een 4 Ohm aan de onderkant, ik begrijp nu precies waarom, en dat was mij nog niet eerder duidelijk, dus dank voor deze heldere uitleg!

Onderstaande screenshot geeft exact dit clipgedrag te zien bij een 8 Ohm belasting.

[SSassen]

Morgen even kijken naar een andere ingangstrap, het is best leuk zo'n SRPP maar een mu-volger gebruikt ook twee triodes en kost een paar extra weerstanden en een extra condensator, maar belooft wel betere prestaties, kunnen we weer mooi 1:1 vergelijken, toch handig dat ondergetekende dan twee versterkers heeft opgebouwd ... Andere suggesties, liefst onderbouwd met hoe/wat/waar/waarom, zijn uiteraard welkom!

[Pjotr]

Klopt. Maar dan zou ik een Mu follower met een Mosfet bouwen. Zit je iig niet met een gloei hoog in de lucht en die is een stuk meer lineair. Dan maak je echt goed gebruik van de mooie spanningsversterking van een buis!

[Ah!buis]

Als je dat doet verdubbeld de versterking en komt er weer 6dB terugkoppeling bij
De ingang is al te gevoelig, kun je niet verminderen met meer tegenkoppelen (stabiliteit)
Anne

[SSassen]

Mja, MOSFET, kan, maar ik wilde eigenlijk geen halfgeleiders gebruiken in de signaalweg, kan wel, maar liever niet.

[Pjotr]

Snappik. Maar dan heb je wel veel minder uitsturingsruimte en meer vervorming. Overigens is een SRPP ook soort van Mu follower, zij het niet zo'n beste

[SSassen]

Zo, ik kon het toch niet laten om nogmaals te kijken naar Anne z'n originele insteek om ook een lokale lus rondom de 12BH7/6C33 te leggen, hiermee hou je die tenslotte beter in 't gareel en dat zou het gedrag van de versterker zeker ten goede moeten komen. Zo gezegd zo gedaan heb ik eens gekeken wat voor effect dat heeft, onderstaand schema geeft het vertrekpunt, weerstanden R8 en R9 leggen de versterking vast voor de eindtrap.

Ik heb eerst eens met de originele insteek zoals bedacht door Anne bekeken, met voor R8 en R9 100k, de versterking van de eindtrap is in dat geval 100k/100k=1. Onderstaande plots laten zien wat dit doet voor de THD+N vs. frequentie en THD+N vs. power.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 1x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 1x gain - THD+N vs. power

Hieruit blijkt dat de THD+N vs. frequentie een soort UcD achtige plot laat zien, met een constante vervorming over het gehele frequentiebereik, da's prachtig, alleen mag de vervorming een heel stuk lager zijn. Voor de THD+N vs. power blijkt duidelijk dat de vervorming evenredig toeneemt met het ingangssignaal en da's jammer, immers uit voorgaande experimenten (zie posts hierboven) blijkt dat de meer traditionele benadering (zonder lokake lus rondom de 12BH7/6C33) betere resultaten laat zien.

Maar goed, laten we eens kijken wat er gebeurt als als we de lokale lus een stuk laten versterken? Onderstaande plots laten dit zien met een versterking van 4x. Duidelijk is dat er hier winst wordt geboekt op alle vlakken, dus wat let ons om ook eens te kijken bij 10x? In dat laatste geval gebruik ik 100k/1M voor R9, R8.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 4x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 4x gain - THD+N vs. power

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. power

Bij een lokale lus met 10x versterking zien we ook weer een verbetering, dus laten we ook eens kijken bij 15x. Nu is dat wel op 't randje, want de maximale versterking van de 12BH7/6C33 is ook ongeveer 15x, dus ik verwacht hier niet net zo'n significante daling in THD+N als bij de voorgaande plots.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 15x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 15x gain - THD+N vs. power

En inderdaad, hier zien we dat de rek er wel een beetje uit is. Veel beter dan dit wordt het niet. Ook heeft de lokale lus nu ook weinig reserve meer over en dat komt de stabiliteit niet ten goede. Kortom, ik zou dan eerder kiezen voor de 10x instelling en eens kijken waar we elders nog winst kunnen boeken. Bijvoorbeeld door het gebruik van een buis op de ingang met een hogere versterkingsfactor, immers, daarmee zouden we netto meer luswinst moeten kunnen maken in de globale lus en dus lager uit moeten komen met de THD+N.

Onderstaande plots laten zien dat dit inderdaad het geval is, hier gebruik ik weer de ECC81, en inderdaad gaat de vervorming verder omlaag. Alleen zou ik eens willen kijken wat het resultaat is met een Mu-volger, ipv. de SRPP. Deze kan nog lagere impedanties aansturen en daarmee zou ik het terugkoppelnetwerk in de lokale lus laagohmiger kunnen maken. Kortom, de soldeerbout gaat weer aan en ik ga weer aan de knutsel ...

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. frequentie - ECC81

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. power - ECC81

[SSassen]

En voor de Mu-volger moet er uiteraard wat gerekend worden, onderstaand schema geeft weer hoe de Mu-volger geschakeld is.

Als ik uitga van een anode voltage van 300V, de onderste triode ziet dan ongeveer 1/3 van dit voltage, dus 100V. Uit de Va/Ia grafiek (zie hieronder) volgt dan dat we met -1V voor Vg prima wegkomen. Als we een anodestroom van 2.5mA kiezen volgt hieruit voor R3, de kathode weerstand van de onderste triode:

Vg=-1V
Ia=2.5mA
R3=V/I
R3=1/0.0025
R3=400 > dus met 390 Ohm zitten we prima

De bovenste triode heeft 300-100=200V tot z'n beschikking en de anodestroom ligt al vast met 2.5mA. Voor maximale uitsturing kiezen we de helft voor de instelling van deze triode, dus wederom 100V/2.5mA, voor de kathode weerstand R17 volgt dan wederom 390 Ohm. Daarmee liggen alle werkpunten feitelijk vast, want we kunnen nu een lijn trekken (rood) naar de Ia as in de grafiek met 200V/0mA en 100V/2.5mA. Daaruit volgt een derde punt met 0V/5mA. Voor R5 volgt dan:

R5=200/0.005
R5=40kOhm > dus met 39k of 47kOhm zitten we prima

Weerstand R18 is de lekstroom weerstand voor het rooster, stel we kiezen daarvoor een waarde van 100k, voor de impedantie Zin van de als kathode volger geschakelde bovenste triode volgt:

Zin=R18/(1-Av*(R5/R5+R17))
Met Av~0.98
Zin=100000/(1-0.98*(39000/39000+390))
Zin=100000/(1-0.98*0.99)
Zin=100000/(1-0.97)
Zin=100000/0.03
Zin=3M3

Hiermee kunnen we condensator C9 berekenen, daarvoor geldt voor een onderste frequentie van 10Hz:

C9= 1/(2*pi*f*Zin)
C9=1/(6.28*10*Zin)
C9=1/(62.8*3M3)
C9=1/200M
C9=5nF > dus met 10nF zitten we ruim

Voor R7 geldt dat deze met 2.5mA pakweg 50V af moet snoepen van de +340V, die in de praktijk eerder 350V is. Kortom uit 50/0.0025=20000 volgt dat we met 22K prima zitten, eventueel kunnen we nog naar 18K toe. Daarmee is de opzet doorgerekend en kunnen we aan de slag, hieronder het schema met de juiste waardes voor de onderdelen ingetekend.

[SSassen]

Niet gek! Dit smaakt naar meer ...

[Ah!buis]

Wat een gedoe (voor 35x ? versterking) , met een SRPP met een ECC83 krijg je meer versterking en heb je niet een extra R-C koppeling.
Ik had 'm op 0,9mA gezet, voldoende om 100k aan te sturen met de 1x eindtrap.Is een uitgangsstroom nodig van ~13V/100k= 130µA top.
Met de eindtrap op bijv 4x wordt dat dan ook 4x minder met nog die 100k en 400k naar uit.
Wil je laagohmiger, behoudt de 100k naar uit en laat de SRPP 24k aansturen, is dan weer ~130µA.
Anne

[SSassen]

Ja, da's waar Anne, alleen willen we natuurlijk niet alleen meer versterking, maar ook een lagere vervorming.

Onderstaand is waar ik vandaag ben geëindigd, ik moet nu weer wat echt werk gaan doen vandaag ipv. hobbyen op 't werk ...

Ik denk, en ik zeg héél voorzichtig denk, dat ik de LF oscillatie heb uitgebannen. Ik heb een aantal kathode weerstand condensatoren, inclusief de bootstrap condensator, in waarde verlaagd. Ook heb ik C3, zie meest recente schema hieronder, bewust laag in waarde gelaten. Het lijkt te helpen, maar dan nog begrijp ik de oorzaak erachter niet, dit was meer natte vingerwerk ...

[SSassen]

Iemand riep iets over vervormingscijfers die geen pas zouden houden met b.v. een LM3886? Ach, volgens mij zit ik er inmiddels een stuk onder en ik ben nog lang niet klaar. De LM3886 is een Dayton Audio APA100, een netjes en correct opgebouwde eindversterker die ik al een aantal jaar als meetversterker gebruik voor luidsprekermetingen e.d.

6C33 versterker - THD+N v.s. frequentie - 1W/8 Ohm

LM3886 versterker - THD+N v.s. frequentie - 1W/8 Ohm

6C33 versterker - THD+N v.s. uitgangsvermogen - 8 Ohm

LM3886 versterker - THD+N v.s. uitgangsvermogen - 8 Ohm

Dayton Audio APA100 LM3886 eindversterker

[Ah!buis]

Daar was ik al bang voor, een buizenversterker die nergens naar klinkt
Anne

[SSassen]

Goed, de vlag kan uit, target is gehaald, onder de 0.01% van circa 100Hz tot 10kHz bij 1W/8 Ohm (cursor 0.008%/1W/8R) ...

[SSassen]

En even voor de volledigheid de THD+N vs. frequentie bij 1W/4 Ohm en twee THD+N vs. uitgangsvermogen plots, één bij 4 Ohm en één bij 8 Ohm. Bij 4 Ohm komt er met 5% vervorming net geen 18W uit, bij 8 Ohm ruim 12W. Mooie afsluiter van de week zo ...

THD+N vs. frequentie - 1W/4 Ohm

THD+N vs. uitgangsvermogen - 4 Ohm

THD+N vs. uitgangsvermogen - 8 Ohm

[ray5150]

Een goede voorbereiding is het halve werk, nu hoef je hem alleen nog maar in elkaar te zetten.

[erik1977]

De LM3886 amps kunnen erg fijn klinken, hoe is het met je 6C33? Al die metingen zijn indrukwekkend maar hoe klinkt het nou?

[SSassen]

DAl die metingen zijn indrukwekkend maar hoe klinkt het nou?

Prima! Als ik m'n Ncore ernaast zet en volumes gelijk maak en dan A>B schakel hoor ik geen verschil in klankbalans of tonaal karakter. Wel is het stereobeeld veel breder en dieper op de 6C33, bij de Ncore plakt het veel meer aan de luidsprekers. Ik vind het ook natuurlijker klinken, maar da's waarschijnlijk omdat ik schoenen aan heb met inlegzolen van kurk?

[erik1977]

Chapeau! Leuk project om mee te lezen, ook al begrijp ik er niets van

[SSassen]

Even een korte update. Laatste twee dagen druk geweest met werk en nogmaals gekeken naar de LF oscillatie die hardnekkiger bleek dan gedacht. Inmiddels is dat opgelost en heb ik nog eens in detail gekeken naar de compensatie e.d. Onderstaande plots komen dan uit de prototypes rollen en ik ben d'r tevreden mee. Een single-ended buizenversterker, zonder halfgeleiders (behalve de diodes in de voeding), die dergelijke cijfers laat zien is voor zover ik kan nagaan een redelijk uniek iets.

THD+N vs. frequentie - 8W/8 Ohm

THD+N vs. uitgangsvermogen - 1kHz

THD+N vs. uitgangsvermogen - 100Hz

[Ah!buis]

Jamaar, nu klopt de kop van 't draadje niet meer
Anne

[SSassen]

Jamaar, nu klopt de kop van 't draadje niet meer
Anne

Aangepast! ...

[Leeuwarden]

Is ie nu klaar?

[SSassen]

Is ie nu klaar?

Nee, ik ben nog aan 't rommelen, d'r zitten hier en daar nog verbeterpuntjes ... ik ben een pietlut wat dat betreft