De "Mu Stage" versterkingstrappen (Nederlands) - Audio Creative

De "Mu Stage" Filosofie

Origineel Alan Kimmel. Nederlandse vertaling: Peter Gelder met een nabewerking door Dick van de Merwe. De opgefriste schema’s zijn gemaakt door Peter Gelder.

Mu-mode

Mu Stage 6N30 en D3a

Een “Mu-mode” versterkingstrap is op zich zelf niets nieuws, maar wel relatief uniek is het gebruik van een penthode kathodevolger (CF) of MOSFET bronvolger (SF) aan de bovenkant van een hele range aan versterkingstrappen.

Het doel van het bovenaan hebben van een penthode CF in plaats van een triode CF, is niet om betere meetwaardes te krijgen (al is dat wel zo) maar om een betere geluidskwaliteit te realiseren door de onderste buis de hoogst mogelijke anodebelasting te geven. Hoe dat in zijn werk gaat leg ik uit in dit Mu-stage artikel.

Als de onderste buis belast wordt met de hoogst haalbare impedantie, dan zal de onderste buis een maximale sonische vrijheid hebben in zijn doen en laten…. Maar dan wel op een zeer subtiele manier, want elke nuance, elk detail van de muziek zal heel precies worden weergegeven.

Als je een penthode of MOSFET gebruikt als CF of SF stroomversterker i.p.v. als spanningsversterker, dan wordt hij zeer accuraat. De Transconductance (gm) van een penthodetrap blijft relatief constant, ongeacht eventuele variaties in de anode- & kathode spanning. Dit is een erg wenselijke eigenschap voor een kathodevolger en draagt bij tot de excellente sonische precisie van de penthode CF.

Power Mosfet

Een power MOSFET heeft een nog meer constante gm dan een penthode, wat bijdraagt aan een nog accuratere MOSFET SF. Als je voor de bovenste schakeling een MOSFET SF kiest, zijn een aantal belangrijke parameters sterk verbeterd, zoals de Z-Out (uitgangsimpedantie) en de maximaal haalbare grootte van de spanningszwaai. Niet onbelangrijk is het ontbreken van gloeidraden en een gloeivoeding in deze schakeling. Een bijkomend voordeel van de SF schakeling is de “Power Supply Rejection” (PSR) die je er gratis bijkrijgt en waardoor de werking niet beïnvloed word door noise- en spanningsvariaties. De PSR met een penthode kathodevolger is goed en met een MOSFET nog beter in deze schakeling.

Dit is een aardige bijkomstigheid als je een ongestabiliseerde voeding gebruikt. De PSR van een MOSFET is zo goed, dat de enige reden tot stabiliseren het voeden van andere circuits kan zijn. In het hoog gewaardeerde boek Vacuum Tube Amplifiers van Valley and WalIman wordt gesteld dat penthode kathodevolgers een goede lineariteit hebben. Dit is bevestigd door metingen en luistertests.

De MOSFET SF heeft bewezen een zeer accurate volger te zijn. Dit is dan ook de reden dat we penthode kathodevolgers en MOSFET SF’s gebruiken in onze Mu Stages. Triodes kunnen worden beschouwd als de meest accurate spanningsversterkers en al helemaal wanneer ze belast worden met een zo hoog mogelijke impedantie. Penthodes en MOSFETs kunnen worden aangemerkt als de beste stroomversterkers.

Het toepassen van componenten op de plek waar ze het beste presteren, resulteert in excellente sonische precisie! Vanaf het moment dat ik hoorde van het bestaan van zo’n circuit , ben ik geïnteresseerd geraakt in audioversterkingstrappen met een actieve anodeweerstand. Ik wist meteen dat het om iets bijzonders ging. Door de jaren heen ben ik bezig geweest met het optimaliseren van dit type circuit en dit artikel is een weergave van de vele zaken die ik sindsdien opgestoken heb.

SRPP

Alan Kimmel Mu-Stage Figuur 1

Het simpelste voorbeeld van een versterkertrap met een actieve anodeweerstand is de bekende SRPP-schakeling in figuur 1.  Buizen V1 en V2 zijn identieke types (vaak 2 halve dubbel-triodes) en Rk1 en Rk2 hebben dezelfde waarde om de anodespanning van V1 op ongeveer de halve B+ spanning te houden.  V1 is de spanningsversterker en V2 functioneert hier als de “actieve anodeweerstand” voor V1en wordt aangestuurd door de “spanningsval” over Rk2.

Indien het ingangssignaal op het rooster van V1 positief wordt, neemt de geleiding van V1 toe en daarmee de spanningsval over Rk2, wat het afnemen van de geleiding van V2 tot gevolg heeft.  Indien het ingangssignaal naar het rooster van V1 negatief wordt, neemt de geleiding van V1 af en zo ook de spanningsval over Rk2, wat het toenemen van de geleiding van V2 tot gevolg heeft. Door de bank genomen, probeert dit circuit een netto stroomvariatie te onderhouden van  nul (0), een staat die ook wel bekend staat als een constante stroom (constant current).

Is het een C.C.S?

Waarom zouden we eigenlijk zo’n constante stroom willen gebruiken? Oude elektronica tekstboeken beweren dat: “hoe hoger de belastingimpedantie van een versterkende trap, hoe beter de lineariteit van die versterkingstrap”. Goed dan…. de ideale belastingimpedantie voor een triode is ondefinieerbaar hoog.

Een open circuit is oneindig hoog, maar we kunnen natuurlijk geen open circuit gebruiken voor onze anodeweerstand, want een triode kan niet functioneren als hij totaal geen stroom tot zijn beschikking heeft.

We zitten nu met een dilemma. Wat we nodig hebben, is een anode weerstand die V1 kan voeden met de stroom die het nodig heeft èn (idealiter) op hetzelfde moment een impedantie produceert van een open circuit. Het toeval wil dat de ideale constante stroombron een oneindige impedantie heeft en dat is precies de reden waarom wij onze triode V1 willen voeden met een zo constant mogelijke stroom. Op die manier krijgt V1 de stroom die hij nodig heeft en ziet op hetzelfde moment de hoogst mogelijke impedantie.

Als triode V1 de hoogst mogelijk impedantie ziet, kan hij op de meest lineaire wijze werken.
In het verleden heeft minstens één welbekende fabrikant geclaimd, dat V2 (figuur 1) een constante stroombron is (CCS), maar je kunt je afvragen of het werkelijk een CCS is.

Een eenvoudige manier om een trap te testen op constante stroomwerking, is het tijdelijk plaatsen van een 100uF Elco over Rk1. Indien V2 een echte CCS is, zal er weinig of geen verandering optreden in de versterking. Als we dit zouden proberen binnen figuur 1, dan zou V2 zeker zakken voor de test. De stroom is daar zelfs bij benadering niet constant. In het allerbeste geval zou je V2 “semi-constant” kunnen noemen.

123456Next

About the author

Peter Gelder

Peter Gelder is een enthousiast zelfbouwer van buizenversterkers. Daarnaast is hij actief in de weer met streaming audio. Het liefst in een zo hoog mogelijk resolutie.

  • Milo Schekkerman schreef:

    Het is een erg interessant artikel. Zelf ben ik vooral gewend aan versterkerschakelingen met een eenvoudige ‘SE’ versterkertrap. Ik ben nieuwsgierig geworden en misschien moet ik gewoon ook maar een dergelijke trap bouwen in een van mijn versterkers en uitproberen.

    Hoe verhoud zich een standaard versterkertrap ten opzichte van een SRPP of Mu Stage op basis van jullie luisterervaringen? Krijg je er echt meer voor terug, of lever je ook een deel karakter in?

  • Peter Gelder schreef:

    Dag Miko,
    De mu-stage zorgt er in eerste instantie voor dat V2 acteert als een stroombron, zodat triode V1 zonder enige vorm van stress, zijn rol als voltageversterker kan uitoefenen. Ik heb de voortrap in meerdere versterkers gebruikt en ben er zeer over te spreken. De laatste keer dat ik hem heb gebruikt, is in de Tsaar GM70 versterker, waarover bij Audio Creative een artikel gepubliceerd staat. Als je meer over de verschillende toepassingen wilt weten, kun je terecht op de site: http://www.triodedick.com


  • >