Verrassende THD bij monoblock Quad 303's.

[Dennusch]

Via Acoustic Analyzing system 5E ben ik in staat om op mijn pc vervorming te meten van versterkers. Ik heb een 10 ohm dummyweerstand met een 1/10 spanningsdeler.

Als ik de vervorming meet van een gewone stereo Quad 303 op 1 khz, dan kom ik uit op 0.0220%
Bij een 303 met parallel geschakelde kanalen meet ik 0.0075%

De vervorming van de rest van de schakeling zonder eindversterker er tussen is ongeveer 0.0050%, dit zou je dus van beide bovenstaande waardes af kunnen trekken. Een 303 die 0.0025% vervormd... Je kan dan snel een conclussie trekken, een 303 in monoblock vervormd bizar veel minder!
Is hier een verklaring voor?

[CornelisJ]

Bij een 303 met parallel geschakelde kanalen meet ik 0.0075%

Wat bedoel je met parallel geschakelde kanalen? Twee eindversterkers parallel schakelen is normaal gesproken vragen om problemen. Bij een klein verschil in gain tussen de twee versterkers gaat de ene versterker stroom leveren aan de andere versterker, in plaats van aan de belasting.

Misschien bedoel je twee kanalen in brug schakelen?

[Dennusch]

Nee, ik bedoel echt parallel schakelen. Dat heb ik gedaan volgens de instructies van Quad zelf. Dat gaat met een 5k potmeter om de versterking van beide kanalen gelijk te krijgen. Door de relatief hoge uitgangsweerstand van 0.3 ohm kan het blijkbaar prima met de 303.

Bij de andere 303 heb ik de vervorming ook gemeten. Daarbij is na parallel schakeling de vervorming nog maar een tiende vergeleken met een enkele kanaal.
Kortom, ik meet bizar lage vervorming. De gemeten vervorming is bij de 2e 303 nog maar 0.0022%, dat is een stuk lager dan dat ik uberhaupt dacht te kunnen meten.
Punt is dus dat ik tegen de meetgrens van mijn systeem aan loop. Maar het zijn opmerkelijke meetresultaten.

[SSassen]

Zonder iets te vertellen over wat je hebt gemeten, en hoe, met welke middelen en uitgangsvermogen etc. etc. zijn de waardes die je noemt volkomen nutteloos.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

[ray5150]

Een 303 werkt toch met een 2N3055? dat is nou niet een transistor die bekend staat om z'n hoogwaardige signaalverwerking.

[Pjotr]

Een 303 werkt toch met een 2N3055? dat is nou niet een transistor die bekend staat om z'n hoogwaardige signaalverwerking.

Die heb ik nog nooit in een 303 gezien. Overigens is de 2N3055 helemaal geen slecht ding (de orginele dan), hangt er maar vanaf hoe je ze inzet.

In de 303 zaten Motorola MJxxx transistoren. Iig vanaf 1970, de oudste exemplaren die ik onder handen heb gehad.

[ray5150]

dan zat ik ernaast. mijn excuus.

[Pjotr]

Het is niet helemaal onterecht want op de eerste schema's van de 303 stonden wel die 2N3055's vermeld.

Ik heb begin jaren '70 heel wat gitaarversterkers met 3055's gebouwd en ook toen al waren er japanse clones van die de specs niet haalden, met name hun SOA. Originele Fairchild en Motorola bleven heel maar die no-names vlogen er om de haverklap uit weet ik nog. Misschien dat daar de slechte naam van komt.

[ray5150]

Ik heb zelf nooit een 303 open gehad maar wel beluisterd en in handen gehad. waarschijnlijk dat ik het op een oud schema zag.
Ook in de Musical Fidelity A1 zaten 2N3055. (en MJ2955.)
Zie: http://www.mhennessy1.f9.co.uk/mf_a1/te ... tm#circuit

[Dennusch]

Over de meetsetup:
Ik heb een Marantz SA7001 cdspeler en een cd met testsignalen. Waaronder dus een sinus van 1 khz. Via een 10K potmeter is dit aangesloten op de eindversterker. De belasting is een weerstand van 10 ohm. Ik meet bij een uitgangsvoltage van 5 volt, en dat zal dus 2,5 watt zijn. Bij 10 volt is de gemeten vervorming nog wat lager, maar dan worden de weerstanden wat heet. De geluidskaart is een SB Audigy, waarvan de line-ingang wordt gebruikt.

Ik ben zelf verbaasd over hoe goed met zo'n eenvoudig systeem toch simpele metingen verricht kunnen worden. Ik kon er bijvoorbeeld ook precies mee bepalen wat de ideale ruststroom moest zijn. Heel mooi zag je hoe de vervorming verminderde en boven een bepaalde waarde maakte het vrijwel geen verschil meer. Alleen de verhouding tussen even en oneven harmonische vervorming veranderde nog heel subtiel. (12mv tussen meetpunten 4 en 6 bleek voldoende). Dat komt neer op hooguit 18mA ruststroom. Echt een klasse B versterker he?

De Quad 303 gebruikt inderdaad 2N3055 volgens het schema. Deze zijn geproduceerd door RCA en als ik mij niet vergis zijn ze tegen een hoger voltage bestand dan een normale 2N3055. Ze zijn te vervangen door MJ15003.

[Pjotr]

In Quad 303 met de originele transistoren die ik gezien heb zaten de RCA 38494 transistoren en in eentje zaten MJ's. De enige die het echt weet is Transtec maar die bestaat volgens mij niet meer.

Die RCA 38494 worden al heel lang niet meer gemaakt. Zijn niet eens meer met Google te vinden, behalve dan op Quad sites

[CornelisJ]

Nee, ik bedoel echt parallel schakelen. Dat heb ik gedaan volgens de instructies van Quad zelf. Dat gaat met een 5k potmeter om de versterking van beide kanalen gelijk te krijgen. Door de relatief hoge uitgangsweerstand van 0.3 ohm kan het blijkbaar prima met de 303.

Ik heb een document op het web gevonden (zie attachment) waarin parallel-schakeling van de twee kanalen van de Quad-303 wordt beschreven. Met de 5k potmeter tussen de ingangen van de twee kanalen kan de versterking van beide kanalen precies gelijk gemaakt worden. Voor de afregeling wordt de luidspreker tussen de 2 uitgangen van beide kanalen aangesloten, en wordt de potmeter zodanig afgeregeld dat er geen geluid meer gehoord wordt, wat het geval is wanneer op de uitgangen van beide kanalen een identiek signaal staat. Vervolgens worden de twee uitgangen parallel geschakeld.

In het geval van de Quad 303 helpt het dat er een elco op de uitgang van de eindtrappen zit. Je hebt daardoor per definitie geen last van DC offset tussen de twee uitgangen.

Bij de andere 303 heb ik de vervorming ook gemeten. Daarbij is na parallel schakeling de vervorming nog maar een tiende vergeleken met een enkele kanaal. Kortom, ik meet bizar lage vervorming. De gemeten vervorming is bij de 2e 303 nog maar 0.0022%, dat is een stuk lager dan dat ik uberhaupt dacht te kunnen meten.

Naar de oorzaak van de veel lagere vervorming bij parallel schakeling kan ik slechts gissen.

Uit de documentatie van de versterker wordt wel duidelijk dat deze versterker ontworpen is voor 8 Ohm belasting. Bij 8 Ohm belasting is het uitgangsvermogen ca 45W, en bij 4 Ohm belasting nog maar ca 25W. Dit duidt op een vroeg aansprekende stroombegrenzing. Bij parallelschakeling kan de versterker volgens de documentatie 90W leveren in 4 Ohm belasting.

Bij 10 Ohm load zou de stroombegrenzing bij normaal (niet-parallel) bedrijf niet aan mogen spreken, en zou je dus niet verwachten dat parallel-schakeling een sterke verlaging van de vervorming oplevert. Bovendien meet je bij een relatief lage uitgangsspanning, en dus uitgangsstroom.

Bij parallelschakeling hoeft elke eindtrap voor een zelfde uitgangsvermogen nog maar de helft van de stroom te leveren. Het lijkt er dus op dat jouw 303's minder vervormen wanneer ze minder stroom hoeven te leveren, of andersom geredeneerd, dat ze moeite hebben met het leveren van veel stroom. Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat de elco's in de voeding of in de uitgangen van de versterkers niet meer in optimale conditie zijn. Maar eerlijk gezegd ben ik nu aan het raden, het zou ook iets anders kunnen zijn.

[Dennusch]

Ik heb inderdaad volgens die instructies de parallel schakeling gemaakt.

Als ik de vervorming meet van een enkele kanaal met 10 ohm belasting, en 2 parallel geschakelde kanalen met 5 ohm belasting, dan is de vervorming nog steeds 5 keer zo laag geworden. Het lijkt bijna alsof de vervorming van het ene kanaal de feedbacklus van de andere kanaal in gaat. Op een andere manier kan ik het niet verklaren.

Ik vind een Quad 303 overigens een zeer matige versterker op gewone luidsprekers, ik heb het vermoeden dat de uitgangelco's hier echt een beperking zijn. Maar op elektrostaten is het gewoon een fantastische versterker. Ik heb heel wat versterkers gehad, waaronder Sphinx Project 12 eindversterkers. De 303 is gewoon warmer, natuurlijker, prettiger, meer rust... etc. Natuurlijk zijn ze wel mooi gereviseerd, dat is wel nodig gezien de leeftijd van de Quads.

[CornelisJ]

Over de oorzaak van de vervormingsreductie bij parallel gebruik zal ik niet verder speculeren.

Voor eigenaars van de Quad 303 die denken over het upgraden van hun versterker, is de volgende web pagina wellicht interessant: Quad303 upgrade page.
Hier worden onder andere de volgende upgrades besproken:
- verbeterd power supply board
- ombouwen output stage van quasi complementair naar full complementair
- vervangen van de uitgangsspoel door een exemplaar met lagere interne weerstand (let op, na deze modificatie is parallel-schakeling van twee eindtrappen wellicht niet meer mogelijk)
- aanpassen van de stroombegrenzing, om grotere uitgangsstromen mogelijk te maken.

Om na te gaan of de uitgangsspoel van invloed is op vervorming bij twee kanaals gebruik, zou je als experiment nog kunnen proberen of de vervorming minder wordt wanneer je uitgangsspoel kortsluit. NB: alleen proberen bij twee kanaals gebruik, NIET bij parallel schakeling.

[Dennusch]

De modificaties op die webpagina heb ik ook gezien. De verbeterde PSU-board lijkt me nog interessant om een keer te proberen. Ik vind het alleen vrij duur, maar het zou goed de moeite waard kunnen zijn.

Het ombouwen naar full complementair lijkt me onzinnig? Als ik het goed begrijp maakt de single rail psu van de 303 het mogelijk om een semi-complementaire schakeling te gebruiken. Je hebt immers niet te maken met negatieve voltages. In dit geval lijkt me semi-complementair een voordeel te hebben ten opzichte van full complementair. De eindtorren zijn immers bij een semi-complementair schakeling praktisch identiek, en dus ook meer symmetrisch? Ik heb elders gelezen dat iemand deze ombouwing had gedaan, en hij hoorde geen verschil.

Ik heb ook naar de mogelijkheid gekeken om de uitgangsspoel te vervangen. Ik heb (nog) geen dummyload die de versterker tot de uitersten kan belasten. En zoals je al aan gaf, bij parallel schakeling is het misschien niet verstandig om de uitgangsimpedantie te verlagen.

De stroombegrenzing heb ik zoals beschreven aangepast. Hoewel ik niet echt het idee heb dat mijn elektrostaten veel stroom vragen. Op vol volume wordt het koellichaam maar ietsje warmer, wat aangeeft dat de maximale stroom niet bereikt wordt, maar wel de maximale uitgangsvoltage. Misschien is het in mijn geval zinniger om de voedingspanning op 80 volt te zetten in plaats van 67 volt.

En nog voor de mensen die een 303 zonder kap wel interessant vinden:

[Pjotr]

Persoonlijk vind ik dat je een 303 een 303 moet laten. Hooguit restaureren en elco's vernieuwen.

Die mods op die site maken er voor veel geld en moeite een compleet andere versterker van. Kun je beter gelijk naar een andere versterker omzien.

[sevenup]

Persoonlijk vind ik dat je een 303 een 303 moet laten. Hooguit restaureren en elco's vernieuwen.

Die mods op die site maken er voor veel geld en moeite een compleet andere versterker van. Kun je beter gelijk naar een andere versterker omzien.

Vind ik ook. Lekker orgineel laten.

[Dennusch]

Het ombouwen naar een full complementaire schakeling vind ik ook iets te ver gaan. Het vervangen van onderdelen zonder het schema aan te passen vind ik wel prima. De elco's vervangen is gewoon pure noodzaak, de originele zijn echt versleten/uitgedroogd.

Ik heb echter ook de eindtorren naar MJ15003 vervangen. Dit resulteerde in net ietsje minder vervorming, en de bandbreedte is als het goed is verdubbeld. De klankkarakter van de 303 veranderd echter niet. Sterker nog... ik hoor geen verschil tussen de nieuwe en oude transistors. Dus ik raad af om hier geld in te steken.

Het verdubbelen van de maximale stroom is natuurlijk niet van invloed op de klank. Deze stroombegrenzing was ontworpen om de esl57 te beschermen. Bij het aansturen van andere luidsprekers kan het verdubbelen van de maximale stroom gewoon zinnig zijn.

[sterremuur]

Hoe gaat zo'n analyseprogramma om met de vervorming die van nature al in een (goedkope ??) geluidskaart zit?
Die is toch ook niet oneindig klein?
Ik heb ook zo'n progje, op de minilaptop, lekker handig.
Maar die waardes neem ik altijd relatief en met een korreltje zout.

[Dennusch]

Het is inderdaad de vraag hoeveel vervorming de ingang van de geluidskaart introduceert. De laagste vervorming dat ik op 1 khz heb gemeten is 0.0022%. Dat is verbluffend... dat is dus de vervorming van de cdspeler, eindversterker (43 jaar oud ontwerp), en geluidskaart bij elkaar opgeteld.
Als ik de vervorming van een enkele kanaal van de 303 meet, dan kom ik op ongeveer 0.02% uit. Dat is ook wat anderen meten bij een 303. Het lijkt me dat ik in dat geval niet verkeerd meet. Een mooie klasse A Duson B100 eindversterker komt uit mijn hoofd op ongeveer 0.0070% vervorming. Dat is dus gewoon meer dan een parallel geschakelde 303.
Toch blijft meten via een geluidskaart een beetje twijfelachtig. Eigenlijk zou iemand deze metingen op betere apparatuur moeten verrichten.

[CornelisJ]

De modificaties op die webpagina heb ik ook gezien.

Het aanpassen van de stroombegrenzing lijkt me inderdaad de meest zinvolle modificatie. Zonder deze aanpassing wordt de uitgangstroom begrensd op ca 4.3 ampere (volgens de Quad 303 service manual), en dat is simpelweg te weinig om laagohmige luidsprekers goed aan te sturen.

Het ombouwen naar full complementair is in theorie niet onzinnig. Het maakt daarbij niet uit of een versterker een enkele voedingsspanning (zoals de Quad-303) of een symmetrische voedingsspanning gebruikt. In beide gevallen zal de "bovenste" eindtor stroom leveren (sourcen) voor de bovenste helft van het signaal, en de "onderste" eindtor stroom trekken (sinken) voor de onderste helft van het signaal. Een volledig complementaire eindtrap heeft daarbij het voordeel dat de open-loop uitgangsimpedantie van de eindtrap in principe hetzelfde is voor de positieve en de negatieve helft van het signaal. Dat is niet het geval bij een quasi-complementaire eindtrap. Of het verschil in de praktijk ook hoorbaar is durf ik niet te zeggen, maar in theorie geeft een volledig complementaire eindtrap minder vervorming dan een quasi complementaire.