Velleman K8020 buizen-voorversterker

SSassen · Bericht door **SSassen** » do 16 feb 2006, 17:37

Ik was op zoek naar een voorversterker aangezien ik regelmatig eindversterkers beluister en niet allemaal zijn ze voorzien van een nette potentiometer of stappenschakelaar aan de ingang.

Aangezien ik geen zin (en tijd) had om zelf iets te ontwerpen ben ik dus op zoek gegaan naar een kant-en-klare voorversterker of een voorversterker in kit-vorm. Een van de eisen was dat hij opgewaardererd moest kunnen worden door bv. het vervangen van componenten. Uiteindelijk ben ik uitgekomen op de Velleman K8020 buizen-voorversterker.

Deze voorversterker heeft alles aan boord wat ik zocht, behalve een infrarood afstandsbediening. Hij beschikt over vier ingangen en een line en monitor out. Ideaal dus voor A-B of DBT vergelijkingen. Daarnaast was het frequentiebereik meer dan toereikend en de S/N en andere specificaties ruimschoots voldoende, zelfs beter dan veel van de kant-en-klare voorversterkers.

Uiteraard kon ik het niet laten om de voorversterker van voor tot achter eens kritisch te bekijken en ook een blik te werpen op de meegeleverde schema's. Zodoende heb ik toch de nodige wijzigingen aangebracht aan 't ontwerp. Hieronder is het orginele schema te zien.

Afbeelding

Wat opvalt is dat Velleman onnodig veel condensatoren in de signaalweg gebruikt, C17 (2.2uF) kan er direct uit en ook C18 (68nF) is overbodig, de beide cathodes kunnen gewoon direct, of ter voorkoming van RF oscillatie, met een 1K weerstand verbonden worden. Dan blijkt ook dat de bias weerstanden rondom de tweede anode eigenlijk overbodig zijn. En als doorn in het oog is daar R15, die de uitgang onnodig belast. Hieronder het schema na de nodige modificaties.

Afbeelding

Niet alleen is de schakeling nu simpeler geworden, hij klinkt ook stukken beter. Eerst lag er een soort sluier over het totale geluidsbeeld, nu is die duidelijk weg en klinkt alles open en direct, net alsof er geen voorversterker tussen zit. Kortom, dit was duidelijk een verbetering.

Afbeelding

Inmiddels staat de voorversterker alweer een aantal uur te spelen en ben ik (voorlopig) blij met het eindresultaat. Dus mocht je op zoek zijn naar een goede en betaalbare voorversterker dan is deze Velleman kit zeker een aanrader. Ik denk dat als alle condensatoren in de voeding vervangen worden door betere en de weerstanden door bv. Vishay/Dale mil-spec dat dit een uitmuntende voorversterker kan worden. Misschien als ik binnenkort weer eens goesting heb om een avond te gaan zitten solderen ik ook deze wijzigingen doorvoer, voorlopig eerst maar even zo.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Pjotr · Bericht door **Pjotr** » do 16 feb 2006, 18:04

Leuk Sander,

Tamelijk recht toe recht aan. Alleen geeft dat omschakelen van de gain met het relaisje zo niet een flinke dreun aan de uitgang? Zou trouwens nog een 1M weerstandje parallel aan de loper van de pot naar gnd zetten. Mocht daar op den duur slecht contact ontstaan gaat ie niet op tilt of kraken.

SSassen · Bericht door **SSassen** » do 16 feb 2006, 18:53

Hi Peter,

Ja, klopt, maar er zit een mute relais op de uitgang dat pas na drie seconden weer aantrekt, zodoende heb je geen last van schakelgeluiden, idem voor het omschakelen naar een andere ingang. Wat die weerstand betreft heb je inderdaad gelijk, zal d'r volgende keer dat ik 'm open heb even twee inzetten.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Rudy · Bericht door **Rudy** » do 16 feb 2006, 18:56

Sander,

Ik weet niet of het uitgangsrelais nou de uitgang kortsluit of gewoon afbreekt, in dat laatste geval moet je wel oppassen met aan de uitgang 1M te zetten, daar de uitgangscap dan nog niet volledig is opgeladen en er dus nog een behoorlijk stuk dc opde uitgang kan staan.

Groetjes
Rudy

SSassen · Bericht door **SSassen** » do 16 feb 2006, 19:01

Hi Rudy,

Uitgangsrelais sluit gewoon kort via een 1K weerstand naar massa. Maar je hebt inderdaad gelijk, met 1M staat er wel wat DC op als het relais er niet zou zitten. Overigens zit er een nette PIC controller in de voorversterker die bv. na inschakelen pas na een minuut de relais bekrachtigd, dus dan is er voldoende tijd om de DC kwijt te raken over de 1K weerstand.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

daniel · Bericht door **daniel** » do 16 feb 2006, 21:46

Mooi projectje Sander. Met simpele aanpassingen een fabrieksapparaat toch een stapje beter gemaakt. Leuk om te zien dat je alle tips die je op diyaudio hebt gehad erin verwerkt hebt.

sphere · Bericht door **sphere** » vr 17 feb 2006, 0:16

Ik ben eigenlijk erg verbaasd dat je hebt gekozen voor een buizenontwerp, gezien het feit dat je niet onder stoelen of banken steekt allergisch te zijn voor kleuring.

Is dat meer voor de leuk of hoe moet ik dat zien?

SSassen · Bericht door **SSassen** » vr 17 feb 2006, 9:36

Sphere,

Vergis je niet, een buizenvoorversterker kan net zo neutraal en analytisch klinken als een voorversterker met opamps of transistoren. Dus de keuze was meer of dit ontwerp voor verbetering vatbaar was en dat was 't. Overigens zal ik hem vooral gebruiken voor het luisteren en beoordelen van versterkers die niet voorzien zijn van een passieve volumeregeling.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

voodooless · Bericht door **voodooless** » vr 17 feb 2006, 11:19

Ziet er leuk uit Sander. Iets vergelijkbaars ben ik ook van plan echter zonder buisjes. Leuk van velleman dat ze het schema erbij geven, kan ik nog wat van afspieken

markje · Bericht door **markje** » vr 17 feb 2006, 15:54

Schema's van Velleman staan in 99 van de 100 gevallen gewoon op internet als PDF.

Groeten Mark

Edo · Bericht door **Edo** » za 18 feb 2006, 14:59

Leuk project Sander. Ik heb hier nog twee losse eindversterkers van Vincent staan en ben bezig om daar een leuke voorversterker bij te "verzinnen". Deze kit staat ook zeker op het lijstje.

Rob Dingen · Bericht door **Rob Dingen** » ma 20 feb 2006, 12:53

Hoi Sander

Ik zou R12 verwijderen of verlagen onder de 1K dan word de uitgangs imp lager en heb je minder last van de belasting die je er aan hangt.
Ook zou ik R15 verlagen die 1M is veel te hoge imp voor 4U7 te ontladen.
Ik zou daar onder de 100K gaan zitten.

Rob

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 13:02

Hi Rob,

Ja, daar was ik inmiddels ook al achter, R12 zit er al niet meer in, en de 1M weerstand is inderdaad aan de hoge kant, ware het niet dat er een 1K serie weerstand op de uitgang zit die dmv. een mute relais is geschakeld. Pas na twee minuten wordt deze vrijgeschakeld, dus dan is alle DC al weg.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Pjotr · Bericht door **Pjotr** » ma 20 feb 2006, 13:19

Als je R12 weghaalt is de millercapaciteit niet meer effectief icm de roosterweerstand. Dan zit je vast aan een weerstand in serie met de uitgang voor capacitieve belastingen.

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 13:26

Hi Peter,

Klopt, d'r zit een 1K serie weerstand op de uitgang, na de koppelcondensator. Ik zit er overigens aan te denken 't ontwerp nog wat grondiger aan te passen. Met twee constante stroombronnen, eentje in de anode van de eerste triode en een twee in de kathode van de tweede. Dit zou eenvoudig te doen zijn met Vishay/Siliconix CDxxx current regulator diodes (in feit een JFET).

Met vriendelijke groeten,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 13:36

Ik ben dus zoiets van plan, zie hieronder, met twee maal een ring current source en een bootstrap MOSFET op de anode van de kathode volger. Zodoende heb je maximale controle over de bias stroom en minder afhankelijk van onderlinge toleranties van de buizen. Ik heb e.a. even in LTspice ingevoerd zodat ik wat dingen kan simuleren.

Afbeelding

Evt. kan ik ook CRD's gebruiken voor beide ring current source schakelingen, bv. de CDxxx serie van Vishay/Siliconix, maar de maximale stroom is daarmee 4.7mA (CR470). Dat lijkt mij in principe prima, maar het is alweer even geleden dat ik met buizen gewerkt heb, dus ik zal de datasheet van de ECC82 er eens naast moeten leggen om te kijken of ik dan genoeg bias current heb.

Uiteraard zijn suggesties welkom!

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 13:46

Met CRD's (JFET met weerstand) kom ik uit op het volgende schema, iets simpeler en met feitelijk dezelfde werking. Alleen moet ik even een berekening loslaten op de eerste triode, de spanning over de CRD mag namelijk maximaal 100V bedragen.

Afbeelding

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Pjotr · Bericht door **Pjotr** » ma 20 feb 2006, 16:22

Hoi Sander,

Een stroombron in de kathode heeft weinig zin in jouw configuratie, je belast hem nl toch met de ingangsweerstand van de versterker die er aan hangt. Met een kathodeweestand van 27K zit je al behoorlijk goed (en hoog).

Met dat bootstrappen van de kathodevolger gaat de uitgangsweestand dan wel omlaag maar of dat beter gaat kinken? En het kan tot stabiliteitsproblemen leiden. Wel een fet met een lage gatecapaciteit gebruiken daar en proberen de spanning over de buis zo hoog mogelijk te houden. Kan overigens de waarde van 100 ohm voor R7 niet rijmen.

Als je toch zo extravagant gaat doen kun je dan niet beter gelijk een Mu-follower bouwen met een nette ECC99? Daar ben je met jouw schema nl toch al bijna aanbeland.

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 16:26

Hi Peter,

Ja, R7 is gewoon een waarde die ik hier heel even in de simu had draaien, uiteraard werkte dat niet. Verders heb je wel gelijk, de schakeling wordt nu dusdanig complex met alle periferie eromheen dat ik beter vanaf nul kan beginnen. Daarom hou ik 't voorlopig even op onderstaand schema, dit is de status-quo van dit moment.

Afbeelding

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Pjotr · Bericht door **Pjotr** » ma 20 feb 2006, 16:49

Hoi Sander,

Aan dat circuit wat je nu gebouwd hebt is klankmatig eigenlijk niet veel te verbeteren. Hooguit een mooiere buis er in zoals een ECC99. Waar je misschien wel winst kan boeken is om de Vb te stabiliseren met een low noise shuntregulator.

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 17:00

Hi Peter,

Ja, dat vermoeden had ik al, als je namelijk met een CCS aan de slag gaat dan wordt je versterking gelijk aan de mu van de buis, in het geval van de ECC82 wordt dat dus ~80x, da's een beetje teveel van 't goede.

Doe eens een voorzet voor zo'n fijne shuntregelaar? Ik ken feitelijk alleen de LT783 als regelaar voor hogere spanningen. Ik heb deze ook in 't verleden gebruikt voor een buizeneindversterker, met een zenerdiode op de middenpoot, zodat je een hogere spanning kunt stabiliseren.

Afbeelding

De voeding van de Velleman ziet er nu als volgt uit, zie hierboven, niks bijzonders dus, met standaard Yamicon condensatoren in de voeding en een reeks R/C netwerken voor de filtering.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

Pjotr · Bericht door **Pjotr** » ma 20 feb 2006, 19:12

Hmm, die voeding is eigenlijk goed gefilterd en op orde. Zou er voorlopig maar lekker van genieten

SSassen · Bericht door **SSassen** » ma 20 feb 2006, 20:50

En voor de geintresseerden nog een keer het schema, maar nu met alle voltages gemeten tov. massa (GND). Uiteraard zonder signaal en met de potentiometer helemaal dicht.

Afbeelding

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com

daniel · Bericht door **daniel** » ma 20 feb 2006, 22:10

Ook al ben je al min of meer afgestapt van het idee, zou je me toch in lekentaal kunen uitleggen wat die bootstrap-mosfet doet?

SSassen · Bericht door **SSassen** » wo 22 feb 2006, 20:31

Even een update voor de geintresseerden. Inmiddels heb ik weer e.a. aangepast en ben de voorversterker eerst met de nodige wiskunde te lijf gegaan. Gauw bleek echter al dat je hiermee weinig zinnigs kunt zeggen over THD en lineair gedrag. Daarom RMAA van stal gehaald en op de ouderwetse manier zitten optimaliseren, oftewel component vervangen en dan een meting doen, netzolang totdat je geen verbetering meer ziet.

Afbeelding

Hierboven het schema waar ik uiteindelijk op ben uitgekomen. Zoals te zien is de stroom door beide triodes flink toegenomen, de eerste triode krijgt zo'n 6/2200 = 2.7mA voor z'n kiezen, de twee 152.5/27000 = 5.6mA. Hieronder de THD, noise level en frequency response voor beide kanalen, respectabele waarden voor een buizen voorversterker. Dit is bij 6Vpp uit in een 22K-ohm belasting.

Afbeelding

Na dit uitstapje waar ik toch weer de nodige uren zoet mee ben geweest ga ik weer hard aan de slag met m'n luidspreker project, anders is dat nooit op tijd af.

Met vriendelijke groet,

Sander Sassen
http://www.hardwareanalysis.com