Het complete PhonoDude verhaal (deel 1)

Voor de nieuwe lezers even een introductie. De PhonoDude is, de naam zegt het in feite al, een RIAA voorversterker voor gebruik bij een platenspeler. Sinds de eerste publicatie van de PhonoDude, inmiddels al weer meer dan 10 jaar geleden, is deze RIAA voorversterker, ruw geschat, tot op de dag van vandaag al vele honderden keren nagebouwd.

Ik heb de serie verhalen die ik in de jaren over avonturen met de PhonoDude heb geschreven min of meer samengesteld en ‘geremastered’ tot het ‘Complete PhonoDude verhaal’. Dat kan omdat alle versies goed werken, hoewel mijn voorkeur uit gaat naar de laatste versie.

PhonoDude: The Prequel

Een jaar vóór de PhonoDude het licht ziet bouw ik, gewoon voor het plezier, de ‘Scratch’ phono-preamp, met onderdelen die nog op de plank liggen. Het eindresultaat blijkt verrassend beter dan verwacht.

Mijn goede audiovriend Doede Douma komt al snel met het idee om het RIAA correctiefilter nog wat bij te slijpen, en berekent een lekker niet alledaags eigenwijs maar uitstekend werkend filtertrapje, wat de kwaliteit nog verder opdrijft.

Hier blijkt al dat een zo accuraat mogelijk werkend RIAA circuit een niet onbelangrijk deel van de uiteindelijke kwaliteit van een phonoversterker bepaald.

Schema Scratch (klik op het plaatje voor een grotere afbeelding >>>

We beginnen bij het begin, daar waar de Scratch zijn natuurlijke opvolger krijgt…

2003 Scratch exit… PhonoDude in…

De PhonoDude heeft een ander uitgangpunt. Nu worden vóór de bouw de ins en outs al serieus uitgewerkt en wordt er meer doelgerichter naar het eindresultaat toegewerkt.

Het is in de tweede helft van augustus 2003, de laatste week van de vakantie. Ik heb het plan om met een nieuwe voorversterker aan de slag te gaan. Lekker een paar dagen aan een stuk aan doorhobbyen, dat schiet lekker op…

Maar het ongekend hete zomerweer gooit roet in het eten. Het is echt niet te doen om me op te sluiten op de hobbykamer. Maar om helemaal passief mijn laatste vakantieweek voorbij te laten schuifelen vind ik zonde. Een ander, kleiner, project staat ook op de ‘to do lijst’ en dat is dus de nieuwe phonotrap met het nieuwe speciale buisje en wat opmerkelijke dingen die in de schakeling te vinden zijn. Een naam heeft het project dan nog niet…

Wat het natuurlijk extra leuk maakt: het samen uitwerken van de nieuwe phonoversterker is zo een (quasi) internationaal collaboratieproject. ‘Quasi’ omdat de ‘partner in crime’ weliswaar in Duitsland woont, maar gewoon een landgenoot is: Doede Douma, je las zijn naam al, de man achter de www.dddac.de site. Doede kwam even daarvoor met het idee om eens 5755 dubbeltriode te proberen in een phonotrap. Op papier heeft de 5755 in ieder geval boeiende eigenschappen die met name in een versterkertrap dat kleine signaaltjes moet versterken wel eens voordelig uit zou kunnen gaan pakken. Een studieschema heeft ‘ie dan al gemaakt.

Ik zie daar meteen wat in en samen met onze gezamenlijke audiovriend, musicus en gastauteur van Audio-Creative: Jan Deckers. Jan woonde destijds in tegenstelling tot Doede niet ver bij mij uit de buurt.

Gezamenlijk kopen we een aantal 5755 buisjes in de USA. Jan heeft de 5755 inmiddels klankmatig dan al aan de tand gevoeld in zijn bestaande phonotrap. Een ontwerp van Doede dat origineel met 6SL7/5691 buisjes is opgebouwd, de bekende Octal buis die, hoewel qua uiterlijk verschillend, elektrisch gezien veel raakvlakken heeft met de Noval 5755 dubbeltriode. De uitkomsten geven goede hoop. De buis doet het prima. We kunnen verder…

De PhonoDude ziet het licht…

Zomerhitte of geen zomerhitte, de augustus dagen worden gebruikt (hoewel het alleen ‘s morgens nog te doen is) om een compleet apparaat te bouwen. Net zoals bij de Scratch, met een gescheiden voeding. De ‘PhonoDude’, zoals ik de versterker inmiddels heb gedoopt, is niet moeilijker van opzet dan de ‘Scratch’.

De voedingstrafo is identiek aan die van de Scratch schakeling. Na de trafo wordt er gelijkgericht met een gelijkrichtbuisje, afgevlakt en gebufferd met een smoorspoel en tweede condensator

De gelijkrichting en stabilisatie voor de gloeispanning van de buisjes wordt ook in de voedingsbehuizing ingebouwd, op een gaatjes printplaatje. Ik gloei de buisjes op 12 volt, om de gloeistroom sympathiek te houden, maar het kan met de 5755 buis ook op 6,3 volt. Een kabel met connector maakt de verbinding met de eigenlijke versterkerschakeling. Na binnenkomst ontkoppeld een dubbel RC filter het linker en rechterkanaal van de voedingslijn. De voeding blijkt daarmee schoon genoeg om de brom uit te sluiten.

Er wordt een platenspeler met Ortofon X3-MC en later een X5-MC op de PhonoDude aangesloten. Dat speelt niet verkeerd, de muziek spat lekker de kamer in…

Omdat de versterking aan de hoge kant blijkt heb ik zelfs mijn Vandenhul MC One element, met pakweg 0,6 millivolt uitgangspanning, ofwel een min of meer medium output MC element, ook nog rechtstreeks op de PhonoDude aangesloten. En dat lijkt zelfs nog heel aardig te gaan ook. Ik kom nu wat gain te kort, maar de ruis overheerst niet, en dat is toch bijzonder.

Maar het is ook niet ideaal. Alles zit een beetje op het randje en ik mis wat ‘power’ in de weergave. De beide Ortofon elementen zijn in deze applicatie duidelijk in het voordeel. De MC One komt later wel weer aan bod, als er een passende step up trafo is gevonden…

Ik heb in de tussentijd, tijdens de bouw ‘noodgedwongen’, maar beslist niet onplezierig naar een solid state phonotrap ‘moeten’ luisteren. Maar als de verse PhonoDude wordt ingeprikt blijkt het weer eens: vinyl en tubes vormen vaak een opmerkelijk geslaagd huwelijk. En als het dan ook nog zonder opdringerige ruis en brom kan zoals bij deze PhonoDude, tja, waarom ook niet?

Alleen in een pure MC trap, kan het met torretjes nog duidelijk stiller dan met buisjes. Maar meestal wordt er toch een step up trafo gebruikt om de minieme signaaltjes uit het MC element te versterken naar een beter hanteerbaar MM niveau voor het de versterker in gaat.

De Scratch geeft bij normaal gebruik al weinig aanleiding tot ruisklachten, de PhonoDude met de 5755 in plaats van de ECC83 buisjes in de eerste trap van de Scratch blijkt echter toch behoorlijk stiller. Hier komt de kracht van dit relatief onbekende en weinig toegepaste buisje om de hoek kijken. Terwijl de 5755 is gemaakt voor verwerking van kleine signaaltjes, en ook microfonisch ongevoelig is.

Hé, waar is de kathodeweerstand?

Het bijzondere zit ‘m in de schakeling van de eerste trap, waar de kathode van de 5755 koud aan massa ligt. Dus zonder de gebruikelijke kathodeweerstand om een negatief stuurrooster te kunnen maken. Geen paniek: de 5755 is bedoeld om zo te gebruiken en slaat niet op hol. Met 180 volt over de anode en de kathode (massa) loopt er dan ongeveer 2 milliampère. 100 volt op de anode stelt de buis in op 1 mA. Omdat er heel kleine signaaltjes aan het stuurrooster worden aangeboden, een paar millivolt uit het element, zal het rooster toch niet positief gestuurd worden. Dat scheelt niet alleen een kathodeweerstand die de signaal/ruisverhouding nadelig beïnvloed, maar ook een eventuele klankbepalende ontkoppelcondensator over deze weerstand in deze gevoelige trap.

Het PhonoDude schema in 2003. In de tweede versie. De eerste had ook een 5755 buis in de tweede versterkertrap. 

In de Scratch wordt een klassieke geaarde kathode schakeling toegepast op basis van een ECC83 buis, wat prima werkt, maar ook nadelen heeft. De uitgangsweerstand van de versterkertrap is hoog, waardoor er ook een RIAA correctiefiltering nodig is dat een hoge impedantie heeft. De laatste vormt immers de belasting die de buis ‘ziet’. De uitgangsimpedantie van de eerste versterkertrap is bovendien van primair belang voor een accurate werking van de RIAA correctie en maakt onderdeel van het filtercircuit uit. Veroudering van de buis zal de uitgangsimpedantie, en dus verloop van de RIAA curve, langzaam maar zeker negatief kunnen gaan beïnvloeden.

Van GAK naar Mu-follower

De PhonoDude krijgt een eerste trap die geschakeld is als ‘mu-follower’ Een soort SRPP met bootsweerstand. Hoe vreemd het voor sommigen onder de lezer misschien ook mag klinken: een extra toegevoegde weerstand zorgt voor een verlaging van de uitgangweerstand van de eerste trap. En nogal drastisch ook, zelfs tot enkele Kohm in plaats van enkele tientallen Kohm. Dat geeft een voordeel dat de impedantie van het daar achter geschakelde RIAA circuit met laagohmiger componenten kan worden opgebouwd.

Vergelijk de serieweerstanden van de Scratch en de PhonoDude maar eens met elkaar. Scheelt een factor 5. Een lagere serieweerstand geeft ook betere signaal/ruisverhouding. Alle beetjes helpen.

Een ander voordeel van de Mu-follower opzet is de lagere afhankelijkheid van de voedinglijn, door de grotere ‘PSSR’ (Power Supply Rejection Ratio). Ofwel, de gevoeligheid dat eventuele rommel op de voedinglijn heeft op de schakeling. Een schakeling met weinig onderdrukking van voedingrommel zal een schoner voedingontwerp nodig hebben om storingvrij zijn werk te kunnen doen.

Doede heeft ondertussen het RIAA circuit al doorgerekend. Ik heb alleen een lagere voedingspanning tot mijn beschikking dan in zijn studieobject, wat een paar kleine aanpassingen met zich mee brengt. 1 op 1 nagebouwd ziet er niet verkeerd uit en de gemeten RIAA curve ligt binnen 2 dB afwijking. Niet slecht voor een buizentrap die zo van de tekentafel komt en voor het eerst in de praktijk beproefd wordt.

Het tunewerk kan eigenlijk beperkt blijven tot het aanpassen van de serieweerstand van het RIAA netwerk die met 22K optimaal blijkt. De curve komt daarmee binnen +/- 0.3 dB. Dat begint er op te lijken.

Overwegingen

De weerstanden in een ruisgevoelige versterkertrap als hier eist min of meer het gebruik van metaalfilm types. We willen immers een phonovoorversterker, geen ruisgenerator, niet? Het leeuwendeel is met ¼ watt metaalfilm weerstanden opgebouwd. Mooi kort op de buishouders. Warm worden doet deze versterker nauwelijks, met het lage vermogen dat in de buisjes zelf wordt verstookt.

Als je buizenbak ook als bijverwarming voor de koude winter is bedoeld zul je toch echt een flinke eindbak moeten maken…

De voedingcondensatoren hebben een behoorlijke capaciteit, vooral om de voedingslijn voldoende schoon te maken. Het is een melange van Philips, JJ en Black Gate condensatoren. De Philips (de blauwe exemplaren op de foto) omdat ik die toevallig had liggen en het technisch goede condensatoren zijn, de JJ omdat die mij steeds weer blij verrassen met hun vriendelijke stressvrije geluid en de Black Gate omdat ik die, toevallig (lucky me), ook nog heb liggen…

Afschermen van de boze buitenwereld

De afschermhulsjes belemmeren voor sommige buisliefhebbers het uitzicht op de buisjes misschien wat te veel, maar je wint er wel 15 dB winst in signaal/bromverhouding mee… Je mag zelf kiezen tussen het mooiste uitzicht of het mooiste geluid… niet zo moeilijk, lijkt me…

De behuizing van de voeding komt uit de elektronicawinkel. De versterkertrap zit in en op een spuitgiet aluminium kastje. Dood als een pier en prettig te bewerken.

De door mij gebruikte kast is al voorzien van een poedercoating. Praktisch dezelfde kastjes, maar onbewerkt, zijn ook in de reguliere handel verkrijgbaar. Bij Conrad bijvoorbeeld. Die kastjes kun je in een eigen gewenste kleur spuiten, na eerst een laagje primer te hebben aangebracht.

Luisteren

Na het zwoegen komt het luisteren en klinkt het direct eigenlijk best fijn. Eerst maar eens lekker laten inspelen die handel. Veel vermogen uit het stopcontact verstookt de schakeling niet, dus de PhonoDude kan best een tijdje rond de klok aanblijven staan.

Na twee weken vind ik het nog steeds heel aardig, maar toch begint het wat te wringen. Het moet toch nog mooier kunnen. Voor mijn gevoel speelt de Scratch meer relaxt. Het gaat hier niet om meer of minder vervorming of iets dergelijks, maar het lijkt of er iets heel lichtjes tegenwerkte. Net alsof de handrem licht is aangetrokken in de auto. Moeilijk echt onder woorden te krijgen…

Ik besluit om de 5755 in de tweede trap eens te vervangen door een 5751. Dat verlangt wel enige ombouw omdat de pinaansluitingen van de buizen verschillend zijn en ook enkele weerstandwaardes moeten worden aangepast. De RIAA curve heeft niets te lijden van deze verbouwing. Ik heb dit uiteraard wel even gecheckt met een ‘ voor en na’ meting. Voor je het weet zit je te luisteren naar een verandering die niks te maken heeft met de verbouwing.

Om kort te gaan: Snel na aansluiten aan de platenspeler wist ik het eigenlijk al wel: deze richting gaat het worden. En na twee maanden is dat gevoel er nog steeds… En wat heeft de platenspeler veel gedraaid in die periode…

Rug aan rug…

Maar hoe doet deze Dude het in vergelijking met zijn voorganger, mr. Scratch? Dat is een leuk verhaaltje… De platenspeler moet noodgedwongen een tijdje van het rek om plaats te maken voor een recensie van een bovenladende cd-speler. Hierbij raakt mijn vinyl met PhonoDude gevoel wat verloren. Ik besluit bij het weer aansluiten van platenspeler eerst de Scratch weer eens te proberen, om te zien wie, wat en waar we ongeveer staan. Na plechtige beloftes, toezeggingen en garanties op een snelle terugkeer naar mijn beste vriends installatie (twee vingers in de lucht) komt Scratch weer een paar dagen logeren.

Zowel Scratch als de herbouwde PhonoDude worden ruim voor gebruik op spanning gezet zodat er alleen maar een paar cinchkabels hoeven worden omgeprikt. Scratch heeft de eerstgeborene rechten en gaat voorop in de ‘strijd’. Nou, de schrik slaat er dan een beetje in. Of het komt door de toch ook weer niet zo heel lange sabbatical van de vinyldraaier? Het klinkt gewoon machtig lekker. Ben ik daar zo druk voor geweest? Die oude rakker speelt muziek of zijn leven er van af hangt. Ik moet bekennen dat er gerede twijfel meester van me maakt.

Na een half uur moet het toch gebeuren en maakte Scratch plaats voor de Dude. Pfff, de Scratch speelt mooi, maar de PhonoDude doet het (gelukkig) nog een streep vanzelfsprekender, zet met name een dieper en preciezer podium neer, met meer detailtekening in die diepte.

De waardering voor de nieuwe PhonoDude neemt hierdoor alleen maar verder toe. De energie die de laatste maanden in de PhonoDude is gestoken komt er tóch maar mooi uit. Ik ben niet minder dan apetrots op dit nieuwe versterkertje…

Tweaks:

De maanden daarop is hier en daar nog geprobeerd het een ander nog wat te tweaken. Hoort nou eenmaal bij de aard van het audiobeestje. De eerste trap ligt vast, met zijn 5755 buis. Deze is samen met het achterliggende RIAA netwerk grotendeels bepalend voor het eindresultaat.

De tweede buistrap is wel tweakbaar, heel goed zelfs. Met de 5751 heb ik mooie resultaten. Maar een paar Telefunken ‘smoothplates’ ECC83’s doen het in mijn oren nog wat mooier. Mullards CV4004? Ja, behoorlijk schaars en niet gemakkelijk te vinden, maar een heerlijke buis…

De alledaagse JJ ECC83? Geen enkel genietprobleem. Apart buisje overigens, met zijn opbouw dat meer aan een ‘framegrid’ buis als de ECC88 of andere steile buis doet denken dan aan de klassieke ECC83. De klank is wat presenter, directer. Goede bruikbare buis.

Een paar Telefunken of Mullard buisjes, hoe fraai ook, maken je knip waarschijnlijk lichter dan gewenst. Maar mocht je tegen een paar oude ECC’s aanlopen? Dan is het slechts een kwestie van omprikken en beoordelen.

PCB

Voor de ECC83 PhonoDude is er een jaar of tien geleden ook nog een PCB gemaakt door Doede. Die wordt niet meer gemaakt. Het voordeel van een PCB zit ‘m in de voor veel mensen overzichtelijker bouwmethode. Hoewel ik de mensen de kost niet zou willen geven die zelfs deze PCB versie niet goed wisten te krijgen. Een nadeel is dat een PCB versie minder gemakkelijk te tweaken is, laat staan dat er even een ander type buis gebruikt kan worden met een andere penaansluitvolgorde.

Of er ooit nog een nieuwe PCB wordt ontworpen? Laat ik zeggen dat het niet prio één is, maar het is zeker niet uitgesloten. Een probleem met de oude PCB versie is dat de voeding niet geïntegreerd is maar nog steeds los moet worden opgebouwd op bijvoorbeeld een stukje experimenteerprintplaat. Dat soort dingen moeten bij een eventueel nieuw PCB ontwerp eleganter worden opgelost.

De evolutie stopt nooit…

De PhonoDude is in de jaren hierna nog diverse keren het onderwerp van veranderingen geweest, die langzaam maar zeker resulteren in de huidige PhonoDude versie.

Er is met verschillende buisjes in de tweede trap geëxperimenteerd. In de eerste plaats ingegeven door de versterking die de oerversie gaf en ik vaak te hoog vond om lekker mee te werken aan verschillende regelversterkers.

Eerst mochten ECC88 en familie daarvan het proberen, met wisselende resultaten, van redelijk tot eigenlijk best goed. De ECC82 bevalt me ook niet op deze plek.

Een schot in de roos

Dan krijg ik een paar setjes 6N3 buisjes in handen, van Russische makelij. Uit de tijd van voor de val van de muur. Elektrisch en aansluit technisch een equivalent van de Amerikaanse 5270 dubbeltriode en Western Electric 2C51 Dat blijkt een schot in de roos! Hier ben ik verder mee gaan bouwen. De PhonoDude lijkt voor mijn eigen gebruik definitieve versie te hebben gevonden.

De WE versie van de 5755, de WE420A is uiteraard ook nog meegenomen in de evaluatie…

Daarna is er langere tijd eigenlijk niks meer aan het ontwerp van de PhonoDude veranderd, domweg omdat ‘ie me zo goed bevalt. Het plan blijft echter bestaan om de boel nog eens in een enkele behuizing te bouwen.

Zoals de foto’s laten zien is mijn eigen tot voor kort gebruikte PhonoDude altijd min of meer in de protosfeer blijven hangen. Dat veranderd dan eindelijk in….

2013

Rondom de zomervakantie van 2013 gaat de boel flink op de schop. Ik loop tegen een behuizing aan die zich heel goed lijkt te lenen om er een PhonoDude in te bouwen. Helemaal uit 2 mm aluminium opgetrokken, dikke frontplaat en in de juiste afmetingen.

Nu is het zaak een mooie lay out te maken die niet alleen mij bevalt maar ook goed na te bouwen moet zijn…

Klik hier voor deel 2…