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

De "Mu Stage" Filosofie


De Tri-Pent Mu

Nu ik het toch over kathodevolgers heb, geloof ik dat penthode CFs serieuze aandacht verdienen. Een penthode kathodevolger heeft verschillende voordelen boven triode kathodevolger, waarin begrepen: een lagere ingangscapaciteit, een grotere spanningszwaai, een lagere uitgangsimpedantie en een lagere afzwakking.

Ik denk dat penthodes beter op zijn plaats zijn voor CF-service, dan voor willekeurig welk ander doel. Hoewel penthodes de beste kathodevolgers maken, moet de onderste buis (V1) een triode zijn, omdat een triode op een constante belasting met een constante stroombron een maximale lineariteit bereikt. Als je van V1 een penthode maakt, krijg je een excessief hoge spanningsversterking. Als iemand het idee krijgt om dit uit te buiten en toe te passen voor een phonoversterker, houdt in gedachten dat een voorversterker minder lineair mag zijn indien hij werkt met een constante stroom. Gebruik voor de beste resultaten voor V1 een triode en voor V2 een penthode.

Bij gebrek aan een betere naam, noem ik figuur 4 een “Mu Stage” omdat zijn versterking erg dicht bij de mu (versterkingsfactor) van V1 zit. Een simpele definitie van mu is: de voltageversterking die een buis heeft als hij werkzaam is op basis van een constante stroom.

De Mu Stage gebruikt bootstrapping om een constante stroom te bereiken. Bootstrappen betekent in het Nederlands zoveel als “jezelf aan je veters optillen” of  “jezelf optillen”. Bootstrapping heeft tot gevolg dat een bepaalde weerstand zich gedraagt als een AC of dynamische weerstand, die veel groter is dan zijn Ohmse weerstand. Deze weerstand tilt zichzelf op (in waarde) aan zijn eigen veters zou je kunnen je zeggen. Rp is de weerstand die gebootstrapt wordt. Deze bootstrapping wordt uitgevoerd d.m.v. kathodevolger V2.

Bootstrap instellingen

Stel dat een signaal op het stuurrooster van de spanningsversterkende buis wordt gezet . Het signaal komt dan versterkt op de anode van V1 (de onderkant van Rp). Hetzelfde signaal is ook gekoppeld aan onze erg trouwe penthodekathodevolger. De uitgang op zijn beurt is gekoppeld aan de bovenkant van Rp. Dit zorgt er voor dat de bovenkant van Rp zijn onderkant volgt en de spanning over Rp nauwelijks zal wijzigen (volg je het zelf ook nog?…:-). Daarvoor heb je een constant spanning over een constante weerstand nodig. Een constante spanning gedeeld door een constante weerstand is gelijk aan een constante stroom.

Ofschoon niemand een perfecte constante stroom kan maken (voor de volle 100%), komen we er hier wel heel erg dichtbij. De hoeveelheid bootstrapping (en dus de dynamische waarde van Rp) wordt bepaald door de spanningsversterking van de kathodevolger, zoals gegeven in deze formule:

Alan Kimmel Mu-Stage Tabel 3Indien een triode als kathodevolger gebruikt wordt, is de typische waarde voor Av (CF) 0.9. Als we bij Rp uitgaan van een 6,8K weerstand en stoppen dit alles in de formule, dan krijgen we: 6,8K gedeeld door 0,1 = 68K: een tienvoudige toename. Dus 68K is de dynamische waarde van Rp. Niet erg indrukwekkend, maar het plaatje neemt andere vormen aan als we een penthode kathodevolger gebruiken.

Voor een penthode kathodevolger komen we uit op een waarde van Av (CF) = 0.995 (of zelfs hoger in een aantal gevallen) Als we deze gegevens in de formule stoppen, krijgen we 6,8K gedeeld door 0,005 = 1,35M. de nieuwe dynamische waarde van Rp. Dat is 200x hoger dan 6,8K (en 20x hoger dan de triode in kathodevolger in staat is om Rp te verhogen) Hoe dichter de versterking van de kathodevolger tegen de waarde 1 ligt, hoe vaker het de waarde van Rp kan verhogen. Om precies te zijn, als de waarde van CF precies 1 zou zijn, zou er virtueel geen limiet zijn aan zijn vermogen tot het vermenigvuldigen van de waarde van Rp. Met andere woorden: een penthode kathodevolger kan in een meer constante stroom voorzien dan een triode dat kan.

Mogelijke Penthodes

Je zou kunnen zeggen: “Waarom geven we V1 geen vaste anode weerstand van 1.3M en laten V2 weg?” Je zou met die aanpak op verschillende punten afgestraft worden. Bijvoorbeeld: V1 zou op een heel lage stroom werken, wat betekent dat we niet alleen een zeer hoge impedantie hebben, maar ook dat er een sterke beperking wordt opgelegd aan de bandbreedte.

Verhogen van de stroom tot een passende waarde zou een zeer hoge B+ vereisen. Omdat V1 een zeer hoge output impedantie zou hebben, zou je hem sowieso moeten koppelen aan een CF. Dus waarom niet direct gebruik maken van de methode die hier beschreven staat? Dit alles daargelaten: als in het bovenstaande voorbeeld de Ohmse waarde van Rp behoorlijk veel hoger zou zijn dan 6,8K (bijvoorbeeld 22K) dan zou dat resulteren in een equivalente weerstand die een aantal maal hoger is dan de 1,36M met de penthode CF.

Om een Mu Stage te bouwen, moet je voor V1 eerst een triode kiezen die een mu heeft die gelijk is aan de voltageversterking die je nodig hebt. Bijvoorbeeld een 12AX7 (ECC83), 6SL7, 6DJ8 (ECC88) of 6SN7 aan. Kies daarna voor V2 een penthode met een hoge steilheid en met stroom specificaties die hoger zijn dan die van de triodes. Onthoudt dat V2 werkzaam zal zijn met een hogere stroom dan die van V1 ten gevolge van V2?s aparte kathodeweerstand. Voor de penthode V2, stel ik voor om te kiezen voor een 6JC6, 6888 (of D3a red.).

De volgende stap is de instelling van V2. Om een zo groot mogelijk voordeel te behalen, dient Rk2b minstens de halve stroom van V2 te dragen. Rk2b zal het grootste Wattage hebben van alle weerstanden binnen de Mu Stage. Nu we het over Wattages hebben: alle weerstanden in deze of andere schakelingen, dienen minstens 4x het Wattage aan te kunnen die ze dissiperen. (buizenschakelingen geven meestal een statische belasting op de weerstanden. Om onnodige warmteontwikkeling in deze weerstanden te voorkomen moet je de wattages nooit theoretisch benaderen, maar flink over-dimensioneren. Een factor 4 is dan een veilige benadering. red.)

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.

3 gedachten over “De "Mu Stage" Filosofie

  • 29 augustus 2017 om 21:17
    Permalink

    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?

    Beantwoorden
  • 04 september 2017 om 11:41
    Permalink

    Dag Milo,
    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

    Beantwoorden
  • 15 november 2019 om 00:02
    Permalink

    Milo,
    Als je een triode instelt met een simpele Ra dan is het in de meeste gevallen een kunst deze zo in te stellen dat de versterking lineair is. Teken de loadline maar en kijk of de positieve helft van je signaal net zo hard versterkt wordt als de negatieve helft.
    Als je voor de triode de loadline horizontaal mag trekken, zo als in de mu-stage, is er veel makkelijker een lineair punt in de curves te vinden.
    Bij een simpele Ra zou je dus eigenlijk 2 gelijke trappen, die beide de fase draaien, achter elkaar moeten zetten zodat de niet-lineaire versterking precies wordt gecompenseerd. Gevoelsmatig denk ik dat dat nog steeds kleuring oplevert.
    Vind je juist deze kleuring prettig zul je mogelijk wat moeite hebben met de (h)eerlijkheid van de mu-stage 😉

    P.s.
    Zoek eens in je grabbel box om een simpele EF184 (wie heeft ze niet).
    Werkt meer dan prima in een mu-stage.
    Wil je (voor stereo) een voet uitsparen dan kan 2x ECL84 ook (A = 70)

    Beantwoorden

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.