CTA 5.1 Mijn final touch van de CTA buizenversterker

[Ah!buis]

Storingen op de voeding voor de negatieve roosterspanning doen niet veel kwaad, komen op de twee eindbuizen en worden uitgebalanceerd.
Zit wel een risico aan, als de schakelende voeding wegvalt blijft de anodespanning en een fikse stroom tot gevolg.
Anne

[Willy_61]

Dat is inderdaad zo, als er één voeding niet mag wegvallen dan is het wel de negatieve.
Misschien kan ik beter de HS inschakelen -via relais- gestuurd door de negatieve voeding. Als die dan wegvalt is onmiddellijk de HS ook uit.
Die toevoeging is op het eerste zicht maar een kleine aanpassing.

Dan ga ik de negatieve voeding laten vertrekken op -36V zonder tussenschakeling van de LM317 naar -24V.
Verder stuur ik de relais van de inputs aan via voorschakelweerstand en zo ook voor de PP-UL relais, ook al kunnen die relais tot 49V aan.
Tenslotte moet ik dan, zoals Michiel al verwees naar de CTA2.1, over C12 een zener plaatsen van 15V. De voorschakelweerstand R25 moet dan 2k7 worden.

[mtb]

Je schakelt geen 300Vdc, maar ca. 30% van de anode-wisselspanning over de UL-tap en die is maximaal nog geen 80Vac!
Als je het relais direct op 36V aansluit (dat max. 49V2 mag hebben), trekt ie 36V/2880Ω=12m5A en schakelt sneller!
De oorspronkelijke balans-bias-instelling van de CTA2.1 met zener lijkt me handiger en trekt minder dan 10mA/kanaal, dat scheelt een LM317, wat het weer compacter (de C van CTA) maakt!
Als je de ingangsrelais' in serie zet met de power-on-duo-LED met de kathodes aan -36V en S2 met 1k5Ω in serie naar massa en ze met parallel-weerstanden (10kΩ naar massa) op oranje instelt, kan je aan de kleur zien welke bron ingeschakeld staat, wel zo leuk.
De ingangsconnectors moeten uiteraard wel aan massa blijven en de flyback-diodes andersom!

Mijn opmerking over de flyback-diodes, slaat op genoemde modificatie van de ingangsprint met een common-cathode duo-LED!
Als je het een leuk idee vindt en het verhaal niet duidelijk is, wil ik het wel voor je uittekenen.
Voor eventuele HF-storing ben je beter af met een zenerdiode+elco'tje dan met een LM317, die je helemaal niet nodig hebt, zoals ik al schreef.
Als je toch een -24V hulpvoeding wilt maken, gebruik dan een 7924, want dan ligt de SMPS met de plus hard aan massa, gebruik verder geen elco voor C24 maar 100nF dicht bij de 7924 en voor C25 10μF, een grotere kan oscillaties opleveren.

[Willy_61]

De Dual-led in combinatie met de ingangsprint ga ik niet toepassen.
Je suggestie met de 7924 is wel interessant, ten aanzien van het aarden van de plus van de SMPS.
Nu is er echter geen nood meer aan een 24V voeding en doe ik de aanpassingen die je eerder suggereerde, zie mijn vorige post.
Op die manier komt de SMPS ook met de plus hard aan massa.

[Willy_61]

In tegenstelling met mijn vorige post heb ik volgende aanpassingen getest en doorgevoerd:
1. De Dual-led in combinatie met de ingangsprint is nu wel meegenomen in de nieuwe input-print. Ik dacht eerst dat buiten de nieuwe relais (RT 24W K), extra enkele weerstanden en een 3p-pin header op het printje van 4 op 5 cm, niet haalbaar waren.
Uiteindelijk is het me toch gelukt met spoorbreedte van 0.4 mm. Vooraf had ik de schakeling ook getest in combinatie met een DuoLed, zoals Michiel voorstelde. Het resultaat was prima: geel met S2 in middenstand en rood respectievelijk groen in de 2 andere standen, zie hieronder.

2. Ik ga zowel de -36V van de SMPS als de -24V via een µA7924, gebruiken.
De -36V, hoofdzakelijk nodig voor de gloei à 600mA, wordt ook gebruikt voor de ingangsprint (11mA) en de omschakel relais (PP<>PP+UL) à 25mA.
De -24V heb ik extra aangemaakt om zeker een stabiele spanning te hebben voor de instellingen van de versterker. Dit betekent ook dat geen extra zener nodig is in het afregelcircuit van de versterker.
3. Tenslotte heb ik rekening gehouden met de terechte opmerking van Anne, dat wanneer de -24V zou wegvallen -om welke reden dan ook- de eindtrap zou flashen. Daarvoor heb ik een mini-relais toegevoegd dat de HS aan/uitschakelt, gestuurd door de -24V.

De printontwerpen zijn allemaal aangepast en klaar om geproduceerd te worden, iets voor morgen of donderdag.

[mtb]

Toch leuk dat je mijn idee overneemt!
De -24V wordt nu met nog geen 20mA belast, zodat je toch beter het HV-relais met een serie-weerstand op -36V kan aansluiten en de bias met een zenerdiode.
Maar je hebt de printen al ontworpen, dus ik begrijp wel, dat je niet wilt blijven veranderen.
Ik zag wel dat de µA7924 maar maximaal -35Vin mag hebben, zodat je voor R51 beter een 4V7-zener kan nemen en er kan ook wel een µA79L24 in.

[Ah!buis]

Ik zag wel dat de µA7924 maar maximaal -35Vin mag hebben

Nee hoor, dat geldt voor de lagere spanningen, bij de 24volt is het max 40volt in.
Anne

[Willy_61]

Klopt Anne, had ik ook gezien in de datasheet, maar... als de afname van de -24V werkelijk maar ca. 20mA is (waarvan 9mA van de relais) kan ik uiteraard beter over C12 een zener plaatsen van 15V en de voorschakelweerstand R25 aanpassen naar 2k2.
De HS relais kan ik even goed vanuit de -36V aansturen via een 1k5 weerstand en daarvoor de print aanpassen is peanuts

update 31/01: kleine aanpassing --- 17u38 aanpassing geanulleerd, zie post van mtb verderop

[b_force]

Ik wist niet dat je die schakelende voedingen ook zomaar met de + aan ground kon knopen.
Ik had altijd begrepen dat ze niet zo goed in sinking stroom waren?
(eigenlijk ook maar gewoon aangenomen, verder nooit zoveel over nagedacht).

Aan de andere kant, de meesten zijn volledig geïsoleerd.
Dat betekent dat dus de uitgang zwevend is. Dan maakt het ook niet zoveel uit inderdaad.

[Willy_61]

Dat heb ik eerst grondig nagemeten, uitgang is inderdaad zwevend.

[mtb]

Je laatste modificatie is niet zo slim, zo staat eventuele HF-rimpel nog op de bias, je kan voor D11 ook 18V nemen.

[Willy_61]

Michiel, er mag geen risico bestaan op HF-rimpel, ik pas dus terug aan naar de eerste modificatie.

[mtb]

C12 hoeft niet zo groot, het duurt nu ca. 1 sec. voordat de bias op spanning is, met 10µF maar een tiende.

[Willy_61]

Het werk aan de versterker is langzaam (als sinds half januari veel last van lage rugpijn) maar uiteindelijk goed gevorderd: de ganse versterker staat op de testtafel, zonder chassis of kast.
Dit concept van een hoofdprint met daarop zowel de voeding, de versterker en zijn UGT's is 100% gelukt. Met een minimum aantal aansluitingen is die print gereed om te testen en af te regelen (zie foto's).

Deze testen zijn uitstekend verlopen: geen fouten in de print, geen brom en geen oscillaties terwijl de TDK-Lambda (TR1) toch vlak naast één van de UGT's staat en deze TDK toch ook gebruikt wordt voor een -24V die instaat voor de ruststroom van de eindbuizen. Ik heb dus gekozen voor de -24V op een traditionele manier (zie schema) vermits alle andere vormen die eerder werden besproken met Michiel, ondanks hun eenvoud, te ingrijpend waren om in een -al ontworpen- print te implimenteren.

Nog enkele opmerkingen:

• - Voor de instelling van de fazedraaier tracht ik met P5 een Va voor beide triodes te bereiken van ca. 140V +/- 2V. Daarvoor switch ik wel eens een buis tot ik een betere match krijg. Met de oorspronkelijk waarde van R24=1k en P5=1k, was het regelbereik onvoldoende. Voor het linker kanaal heb R24 verhoogd naar 2k2 en voor het rechter naar 1k5 zodanig dat in midenstand van de trimmer mijn instelling werd bereikt. Beter is natuurlijk R24 op 1k te laten en een trimmer van 2k5 te gebruiken, maar ik had geen horizontale in voorraad. Ik heb wel in die zin het schema aangepast.
  
  - Bij het ontwerpen van de print moest ik een nieuw "symbool" maken van de ELA 100, daar is echter wat misgegaan met de spiegeling. Ik heb snel een tussenprintje moeten maken om de aansluitingen van de UGT te laten matchen met die op de print. Het hoofdprint-ontwerp pas ik daarvoor nog aan, vóór ik op het einde van dit project de layout's post.
  
  - De keuze voor 25-turns voor de BIAS-instelling is een schot in de roos: er kan haast op de mA nauwkeurig worden afgeregeld!
  
  - Voor de gloeistroom heb ik gebruik gemaakt van de voorziene Rx om de waarde af te regelen op ca. 300mA. Daarvoor een 100 ohm ingesoldeerd op de plaats van Rx, bij beide kanalen. Zonder Rx, was de stroom 283mA.
  
  - Ik heb de switch ook even uitgetest om te schakelen tussen PP en PP+UL, maar wel mits de versterker eerst even uit te zetten. Het verschil is duidelijk te horen, in die zin dat PP luider en "harder" is t.o.v. ingeschakelde UL die het geluid warmer en zachter maakt.

In bijlage nog 2 pdf's met enerzijds het TestPlan dat ik gevolgd heb en anderzijds de aangepaste materiaallijst.

Sinds vanmorgen is de versterker "in rodage", binnen enkele dagen hoop ik definitief alle karakteristieken op te meten.
De behuizing zal wat langer duren, ik zit niet graag te knoeien in een onverwarmde garage-werkplaats, ik bibber zonder kou al genoeg .

[Kappa7]

Toch wel erg mooi om alles zo op een print te kunnen maken.
Mare je bent met de test een apparaat vergeten.
Mocht die niet mee doen.

[Willy_61]

De testresultaten bij een voedingsspanning van 280V:

Er was geen noemenswaardig verschil meetbaar tussen PP en PP+UL (beiden wel met CFB).
Morgen neem ik de vermogenskarakteristiek op bij 300V.

update 24/02:
Ik had eerder verwacht dat de vermogenskarakteristiek iets meer W zou opleveren voor zuivere PP t.o.v. PP+UL.
Ik had toch de indruk dat de luistertest van zuivere PP als "harder en luider" overkwam, het zal dan waarschijnlijk enkel de "klankkleur" geweest zijn en niet zozeer het vermogen.

De test bij 300V laat nog even op zich wachten

[Willy_61]

De test met 300V is er één geworden van 292V want hoger kwam de voeding niet uit onder belasting, dan is de spanning op C17 (uitgang brug) nog 296,5V.
Waarschijnlijk ligt het niet aan het toegestane vermogen van de trafo (65VA) maar eerder aan de lage secundaire spanning van 230V die voor 300V= eerder 240 à 245V zou moeten zijn.
Maar ik geloof dat we zo al aan het max. vermogen zitten, nl. 7W bij HS=282V. Bij de verhoogde HS=292V steeg het max. vermogen nauwelijks met 0,15W.
Dat lijkt me niet abnormaal vermits we bij HS=292V en een Ik=30mA reeds een theoretisch vermogen hebben van 8,76W. Dat we daar effectief 7W van overhouden is vlgs. mij toe te schrijven aan trafoverliezen en de CFB.

Wat mij betreft zijn de testen achter de rug en met de resultaten ben ik behoorlijk tevreden.
Ik ga de testopstelling opruimen; de afwerking / bekasting kan nog makkelijk een dikke maand op zich laten wachten vermits er stilaan meer prioriteiten zijn in de tuin en die gaan nu voor.

[mtb]

Dat zat er wel in, de ELA-100V geeft al ca. 30% ohmse verliezen, zoals we al eens eerder berekend hebben.
De PP-eindtrap levert dus wel degelijk 10W en 7Wrms is 10Wpiek/muziek vermogen!
Je kan (wat) vermogens/bas-winst behalen met bijv. de UGT uit je EL84-versterker, maar of dat opweegt tegen de hogere kosten/afmetingen?
Alleszins weer een mooie versterker!

[Willy_61]

Een jaar geleden zei ik dat het wel eens een dikke maand kon duren voor de CTA5.1 volledig afgewerkt zou zijn, wel het is bijna een jaar geworden.
Maar de versterker is nu letterlijk en figuurlijk "AF".

Ik denk niet dat het nog veel compacter kan voor een 7W rms of 10W piek/muziek buizenversterker.

Ik ben er wel van overtuigd dat dit concept nog een keer verder uitgewerkt kan worden.
Ik denk dan aan de volgende punten:
- een ringkern trafo 245 à 250V met een vermogen van minimaal 65VA, om een HS-voedingspanning van 300V mogelijk te maken.
- De hoofdprint met daarop de ELA100 uitgangtrafo's geïntegreerd alsook de voeding, de stroomgestuurde gloei en een toonregeling, kan nog verbeterd worden door het (grotendeels) weglaten van een groundplane.
Hiervoor moet de layout aangepast worden zodat alle aardverbindingen een eigen spoor krijgen en niet via de grounplane lopen. Hierdoor zal op de meeste plaatsen meer ruimte vrijkomen tussen de sporen.

Ik veronderstel dat dat iets wordt voor volgende winter.

[mtb]

Voor een eventueel vervolg, zou je kunnen denken aan een CTA4 met 4 PCL86's per kanaal, de pentodes parallel voor ruim 20W push-pull met een goede UGT van ca. 4k5Ω, je kan gewoon de auto-bias van Philips gebruiken met een gemeenschappelijke kathode-weerstand van 132Ω(1,5W) per paar:

Geen UL en CFB maar een overall-tegenkoppeling!
De 4 triode's kan je gebruiken voor toonregeling en fase-draaier.
Om het compact te houden kan je een flinke 230V-scheidingstrafo in een aparte kast plaatsen en de gloei uiteraard met een SMPS.

[Willy_61]

Michiel, waarom "geen UL en CFB maar een overall-tegenkoppeling" ? Overall-tegenkoppeling + UL is toch beter?
Ik vind persoonlijk dat UL net het meeste bijdraagt voor verbetering van de klank.

UGT = TTG-6AS7PP €68 zonder verzending, is wel 5k (11% afwijking).

Verder stel ik me vragen bij "de auto-bias van Philips gebruiken met een gemeenschappelijke kathode-weerstand van 132Ω(1,5W) per paar", is de fixed bias zoals we steeds gebruiken (hier in stellen op 30mA/buis bij HS van 300V) niet beter?

Voeding: TST200/028 €26.30 zonder verzending.

[211audio]

Hoi Willy,

Je schrijft: Dat lijkt me niet abnormaal vermits we bij HS=292V en een Ik=30mA reeds een theoretisch vermogen hebben van 8,76W. Dat we daar effectief 7W van overhouden is vlgs. mij toe te schrijven aan trafoverliezen en de CFB.

Vergeet je niet dat er 30Vdc valt over de 1K kathodeweerstanden? Beide buizen draaien dan op 252Vdc ipv 282Vdc. Je komt dan een stuk beter uit met de berekening.

[Willy_61]

Hoi Willy,

Je schrijft: Dat lijkt me niet abnormaal vermits we bij HS=292V en een Ik=30mA reeds een theoretisch vermogen hebben van 8,76W. Dat we daar effectief 7W van overhouden is vlgs. mij toe te schrijven aan trafoverliezen en de CFB.

Vergeet je niet dat er 30Vdc valt over de 1K kathodeweerstanden? Beide buizen draaien dan op 252Vdc ipv 282Vdc. Je komt dan een stuk beter uit met de berekening.

Hallo, toch nog eens goed kijken: de 1k weerstanden zitten niet in de kathode-lijn maar zitten in de lijn naar de multimeter die de BIAS meet over de weerstand van 10 ohm (wel in de kathode-lijn) + secundaire spoel tot aarde.

[211audio]

In het bovenstaande schema zitten R34 en R35 (1K weerstanden) tussen de kathodes en massa (via MP1) Beide buizen staan dan (minimaal) 30Vdc gelift t.o.v. nul. Of ik ben gek

Oh, ok. Ik zie het nu. Het symbooltje voor de meetpennen zei mij even niets.

[Willy_61]

Je zegt het correct: "via MP" naar massa. Wat is MP1? Een meetpunt om met de multimeter -wanneer je wil- de BIAS te kunnen meten.
Dus dat meetpunt heeft vanboven een verbinding naar een 1k weerstand, in het midden ligt dat aan aarde, en vanonder ligt het derde punt aan de onderste 1k weerstand. Tussen die 3 punten zit er NIKS, dus al zeker geen doorverbinding.
Met de multimeter kan je spanning meten tussen het middelste en het bovenste OF onderste punt om te controleren dat de BIAS moet bijgeregeld worden. De waarde die je afleest is de spanning die er valt over de 10 ohm weerstand van de bijhorende kathode. Daar hoort een stroom van 30mA door te lopen en dat kontroleer je dus door de spanning die je meet t.g.v. die 30mA.