Het complete PhonoDude verhaal (deel 2)

Na deel 1 van ‘Het complete PhonoDude’ verhaal komen we uit in 2014, waar de laatste versie het licht ziet. De PhonoDude 2014 ziet er overzichtelijker uit dan de vorige. De oude versie was ook eigenlijk voor eigen gebruik gebouwd. De nieuwe PhonoDude is opgezet met een prettige nabouwbaarheid in gedachten.

2014

De nul-versie speelt prachtig, maar tijdens de bouw krijg ik twijfels of de bouwwijze niet nóg wat overzichtelijker zou kunnen om ook door een minder ervaren, maar geïnteresseerde, hobbyist wel probleemloos te volgen is. Al vlot  wordt er een tweede proto opgezet. Het doel is vooral om de nabouwbetrouwbaarheid verder te stroomlijnen. Dat lijkt te lukken. De grote lijnen zijn nu wel uitgezet. Alle montagegaten en gaatjes worden in een tekening gevangen om een aantal chassis professioneel te laten bewerken. Als deze gereed zijn wordt PhonoDude nummer 3 gebouwd. Het zelfbouwen van audioapparatuur is leuk werk, maar een passende mooie behuizing vinden is meestal een pijnpunt, laat staan het bewerken er van. Dat vergt toch enige ervaring en de juiste gereedschappen: boren, trekponsen, vijlen… Het afmonteren van een bewerkt chassis, het bedraden en solderen is nu eenmaal veel gemakkelijker thuis te realiseren dan het hakken, zagen, boren en ponsen van een metalen chassis.

Nieuwe trafoset

Omdat we nu toch bezig zijn is de voedingstrafo ook nog eens onder de loep gehouden en aangepast. Het is uiteindelijk een type trafo geworden met een hele lage inrushstroom, waarin maar weinig extra warmte wordt gegenereerd, ook niet bij continu gebruik. En geen mechanische hummm, slechts stilte. De smoorspoel is nu van het type met amorfe kern. Voor de gelijkrichtbuis is de EZ81 gekozen, die anno nu weer nieuw geproduceerd wordt door Electro Harmonics en JJ. Een goede timing, de oude productie begint behoorlijk schaars (lees: duur) te worden. Ik zie te veel buizen met al veel vlieguren (nog even snel uit een oude radio getrokken?) voor te veel geld aangeboden op de bekende virtuele handelsplaatsen. Om nog even snel te kunnen cashen. Wie had dat ooit nog kunnen denken. Maar heb je nog Philips, Telefunken, Mullard of wat ook voor mooie NOS EZ81 buisjes, nieuw of nog in prima conditie liggen, prik die dan gerust in de buishouder.

Opbouw van de PhonoDude 2014

De eerste versterkertrap met de 5755 heeft alle upgradestormen fier doorstaan. Sterker nog, ik zou daarvoor zo niet eens een beter alternatief voor weten. De tweede trap heeft in de loop der tijd een keur aan buisjes gehad waarvan de 6N3 en afgeleiden me hier het beste bevalt. De totale versterking is nu nagenoeg perfect naar mijn zin en een stuk lager dan die van de eerste PhonoDude versie, met een ECC83 buis in de tweede versterkertrap. De lagere gain geeft in de praktijk een prettiger werking. Met een gemiddeld MM element ligt de uitgangspanning nu praktisch op het uitgangsniveau van een CD-speler. Een bijkomend voordeel is dat de 6N3 buis, mede dank zij de lagere versterking en lagere inwendige weerstand, een beduidend betere signaal/ruisverhouding laat zien en horen. De laatste versie van de PhonoDude mag gerust ruisarm worden genoemd. En natuurlijk is door het gebruik van de 6N3 de uitgangsimpedantie ook een stuk lager geworden. Dat vertaald zich overigens ook in een nauwkeuriger RIAA correctie naar het hoog toe. Nu is het extra hoogkantelpunt, de zogenaamde Neumann correctie, op 3.18 µs ofwel 50 kHz duidelijk accurater dan in de vroegere versie. Bij de ECC83 wordt deze door een natuurlijke hoogafval (dank zijn het Millereffect) van deze buis eigenlijk te vroeg afgevlakt. Wat de bedoelde fasekarakteristiek niet helemaal ten goede komt. Ik zeg niet dat dit meteen tot excessief betere prestaties leidt, maar ook hier helpt ieder beetje weer mee om de lat zo hoog mogelijk te leggen. En waarom zouden we eigenlijk een extra Neumann kantelpunt aanbrengen als we er toch maar half gebruik van maken? Over deze Neumann correctie (van de fameuze nog altijd gebruikte snijmachines van Neumann) gaan overigens genoeg ‘voor en tegen’ discussies op het www. Helaas hebben veel van de taaie ‘niet-gelovers’ het voor een merendeel nooit zelf getest maar schermen hoofdzakelijk met theoretische sabels en eigen aannames. Inderdaad: de roemruchte ‘leunstoelaudiofielen’…

PhonoDude 2014 voedingschema

Weinig tolerant

Dat het nauwkeurig matchen van condensatoren en weerstanden een must is in een RIAA versterker is geen geheim. Sterker nog: ik vermoed dat een groot deel van de uiteindelijke kwaliteit van een phonoversterker er mee staat of valt. Afwijking van de curve geeft niet alleen een afwijking van de gewenste frequentierespons, maar geeft ook in toenemende mate afwijkingen van de fasekarakteristiek. Wijken beide kanalen ten opzichte van elkaar ook nog eens behoorlijk af, dan mag je eigenlijk al geen fatsoenlijk gefocust stereobeeld meer verwachten. Gelukkig maakt het voor het bouwen zelf niet uit. En dan kun je het ook gelijk goed doen. Het kost alleen wat extra moeite en tijd. En tijd speelt geen rol voor de zelfbouwer.

RIAA

Nu we het toch over de RIAA correctie hebben: zorg er voor dat beide kanalen een minimale afwijking ten opzichte van elkaar laten zien, voor het beste luisterresultaat is dat nog belangrijker dan een kleine absolute afwijking van de juiste RIAA lijn. Zelf match ik de componenten in het RIAA circuit binnen zo nauw mogelijke toleranties. Weerstanden zijn al binnen 1 % nauwkeurig, maar meet en selecteer je een beetje door, dan zijn de waardes gemakkelijk binnen 0,1% kanaalgelijkheid te krijgen. Bij de condensatoren ligt dat wat moeilijker, daar moet gewoon een grote partij van worden gekocht, als het kan uit dezelfde productiebatch, om daarna met behulp van een LCR meter paartjes te gaan maken die weer binnen 0,1 % ten opzichte van elkaar liggen. Het is even wat werk, en het kost wat meer, maar geloof me, de beloning ligt er aan de eindstreep. Met lukraak van de plank op opschrift selecteren kun je geluk hebben maar de kans op een minder dan ideaal eindresultaat is niet gering. Is dan een uur extra werk te veel gevraagd? Als je één phonoversterker bouwt is het misschien alleen een beetje sullig om daarna zo veel overgebleven condensatoren en weerstanden op de plank te leggen…

De PhonoDude met RIAA correctiemodule

Dat is ook de reden om voor de onderdelenpakketten prefab RIAA modules te gaan maken, minutieus geselecteerd en gematched. Geassembleerd en wel in een blokje te gieten waardoor het kritische RIAA circuit wordt gereduceerd tot het solderen van slechts een paar gekleurde aansluitdraden op de juiste plek. Ik heb te veel hobbyisten bokken zien schieten op dit kritische klankbepalende punt dat later met veel extra werk weer opgelost moest worden.

Buizen

Vervolgens worden de buizen gemeten en op paartjes gematched. Het blijkt tijdens metingen dat de 5755 buis nagenoeg identieke versterkingen laten zien, of in ieder geval heel dicht bij elkaar liggen. Of het komt. Het blijkt alleen nodig om de buisjes op stroom te matchen.

Hier is hier goed te zien hoe extreem dicht de 5755 buisjes qua versterking identiek aan elkaar zijn.

Tweede trap

Bij de buisjes in de tweede trap, de 6N3 of USA equivalenten, is de spreiding groter, hoewel niet excessief. Het leeuwendeel van de batch buizen die ik op de meetbank heb gezet liggen niet echt ver uit elkaar en er kunnen daarna gemakkelijk mooi paartjes geselecteerd worden. Ook de USA buisjes die ter controle zijn meegenomen in de metingen tonen mooie reproduceerbare resultaten. De buizen worden hier zowel op versterkingsfactor als ruststroom bij elkaar gezocht. Als ik bijvoorbeeld een partij van 50 buizen doorfluit blijkt er ongeveer 10% van de buizen niet matchbaar binnen de gestelde normen. Bij nog grotere partijen zal dit percentage waarschijnlijk lager worden. Een alles behalve slecht resultaat. De uitvallers zijn bovendien niet defect en kunnen zondermeer in andere versterkerapplicaties worden gebruikt.

Ook de 6N3 buizen kunnen binnen een paar tiende van een dB bij elkaar gezocht worden…

Ik heb als laatste nog gecheckt of de broers van verschillende afkomst, Russisch en USA, 100% uitwisselbaar zijn, ofwel geen desastreuze gevolgen op het eindresultaat kunnen gaan uitoefenen. Ook dat levert geen probleem op. Blijkbaar hielden beide grootmachten elkaars (milspec) buistypes goed in de smiezen. Of ze in de Reflector fabriek werden gemaakt, bij Ratheon, Western Electric of General Electric, ik kom bij alle tot fijne meet technische resultaten die elkaar maar weinig ontlopen.

MM of MC?

De PhonoDude is een voorversterker waar je rechtstreeks een MM (moving magnet) of high output MC (moving coil) op aan kunt sluiten. Maar ja, ik mag ook graag ‘normale’ MC elementen gebruiken, en die geven een veel latere uitgangspanning, 5 tot 10x lager dan een doorsnee MM element zelfs. Ik heb eerst een tijd een separate Ortofon step-up trafo gebruikt om de lage spanning uit het MC lement op een hanteerbaar niveau te krijgen. Met prima resultaten. Maar nog liever wil ik korte lijntjes maken zonder extra bekabeling en extra cinchstekkers in het meest gevoelige deel van de audioketen. In de PhonoDude is nog wel een mooi plekje, voor in de kast, dicht bij de buisingangen en ver van de voedingstrafo. Twee jaar geleden mocht ik al positief kennis mogen maken met de klasse van een CineMag 3440A step up trafo, die bij de PTP draaitafel werd geleverd die ons vervolgens triggerde om snel aan de slag te gaan met eigen Lenco avonturen. Dank zij de verder niet minder positieve ervaringen met de CineMag uitgangstrafo’s voor de DDDAC1794 DA-converter kennen we de  kwaliteiten van deze (hoofdzakelijk voor de professionele audio producerende) fabrikant al aardig. Ik hoefde daarom ook niet lang na te denken welk type MC step-up trafo ik in de PhonoDude zou bouwen. Een nagenoeg risicoarm klusje, met de al opgedane voorkennis. De CineMag 3440A is gemakkelijk in te bouwen in een bestaande MM phonoversterker. De afscherming van de gevoelige step-up trafo is effectief. Er is keus uit een drietal verschillende trafoverhoudingen, simpelweg door draadjes met elkaar te verbinden. Je zou het zelfs schakelbaar kunnen maken. In de datasheet van de trafo staat alles wat je daarvoor moet weten. Sinds een paar maanden speel ik nu met de Lenco platenspeler die Marco gebouwd heeft op basis van de PTP montageplaat en uitgerust is met de fraaie 12” arm die binnenkort als bouwpakket (jawel!) in de Audio Creative shop zal staan. En geloof me (jaja, ik weet het, ik preek min of meer voor eigen parochie), de kwaliteit is superbe. Pure propaganda voor de vinylweergave, meeslepend en verslavend (op een gezonde manier). En het aller-leukste misschien wel: dit soort avonturen zijn niet onbetaalbaar, zoals te veel echt mooie draaitafels! Je moet er alleen zelf de handen voor uit de mouwen willen steken… (Hele leuke, boeiende en leerzame) arbeid wordt hier extreem beloond…

Meten

De spanningversterking in de MM mode, dus zonder MC step-up trafo, is 47,48 dBv. 10 mV aan de ingang geeft 2.37 volt aan de uitgang te zien. Buiselektronica staat bekent om de goede headroom eigenschappen. Het 1% THD punt wordt pas gehaald bij 25,6 volt uitgangspanning ofwel 108 mV op de ingangsbussen. Bij normaal gebruik is de vervorming, de zogenaamde THD+n, lager dan 0.08%.   Op bovenstaand meetplaatje is te zien dat de vervorming niet alleen prettig laag is maar ook hoofdzakelijk bestaat uit (onschuldige) even harmonischen. De brominstraling van de voedingstrafo is minimaal op –88 dB voor het rechterkanaal en –90 dB voor het linker. Ook van 100 Hz resten zijn in de voedingspanning niet terug te vinden, wat altijd het teken van een schone voedingslijn is. Vergeleken met de eerdere ECC83 versie is er een winst van rond 20 dB signaal/ruisverhouding gehaald. En dat is heel veel. Als de componenten per kanaal goed gematched zijn is dit het eindresultaat. Het linker en rechterkanaal liggen binnen een paar honderste van een dB tegen elkaar en de absolute afwijking van de optimale RIAA curve nagenoeg binnen +/-0,1 dB. De boven 5 kHz langzaam oplopende curve is geen afwijking van het rechte pad maar ligt aan de hierboven al aangehaalde Neumann correctie op 50 kHz. Deze is niet in de meetprocedure van het Audio Precision meetstation verwerkt en wordt dus ook niet rechtgetrokken.Het lijkt het vrij dramatisch, maar in dit plaatje heeft een schaalverdeling van slechts 0,1 dB per divisie (dB/ div).

Epiloog

De PhonoDude heeft hiermee eindelijke zijn make over gekregen. En dat verdient deze mooie phonoversterker eigenlijk ook wel. De originele PhonoDude heeft in de loop der jaren onderweg dan wel de nodige veranderingen ondergaan, maar altijd met behoud van het ‘audiofiele’ hart, de punten die ‘m zo sterk maken. Klankmatig en (meet)technisch is de Dude nu beter dan ooit en kan zich kwalitatief zondermeer meten met peperkostbare kant en klaar phonoversterkers (en dat zeg ik niet alleen). Een klasbak phonoversterker kun je gewoon zelf bouwen, voor een alleszins prettig bedrag. Blijft er heel veel geld over om nieuwe muziek aan te schaffen. Het enige dat nog overblijft is zoveel mogelijk van dat vinyl onder de naald door te halen…. Wat niet echt een straf is, toch? Bouw ze!…   
Bouwverslag PhonoDude in PDF Complete onderdelenkit met behuizing

Nawoord

Ik krijg soms vragen, ook afgelopen week weer, of er niet een e-choke, een elektronische schakeling waarmee een smoorspoel wordt gesimuleerd met een solid state gyratorschakeling, is te gebruiken als vervanger voor de klassieke smoorspoel. Natuurlijk kan dat. Een e-choke neemt weinig ruimte in en het zal evenals een klassieke choke een beduidende schonere voeding opleveren. Volgens sommigen schoner dan met een ‘ouderwetse’ smoorspoel. Dat kan, maar laat dan ook eens zien dat dat zo is, kom niet alleen met aannames.

Met de signaal/ruisverhouding die nu gehaald wordt is, zoals je hierboven kunt zien, helemaal niks mis en ligt al mijlenver, tientallen dB’s, onder de signaal/ruisverhouding van het vinyl zelf. Waarom je dan roomser dan de paus willen gedragen? Het uitgangspunt is om de PhonoDude buizenschakeling als pur sang buizenschakeling te houden, in de versterkerschakeling en in de voeding. Solid state als ondersteuning in de voeding voor de gloeidraden van de indirect verhitte buizen, uitstekend, maar in dit geval niet in de signaalweg. De voeding zit namelijk rechtstreeks in die signaalweg en is dus medeklankbepalend.

In een klassieke phonoversterker met buizen kies ik dus liever voor de vintage manier en niet voor een hybride opzet waarin buizen samenwerken met solid state elektronica, via solid state stroombron anodebelastingen e.d. Deze solid state elektronica hoor je namelijk altijd terug in het eindresultaat, dan kun je evengoed een compleet met opamps of met separate componenten een versterker bouwen.

Overigens ook niks mee. Ik heb niks tegen solid state, ik ken prima solid state (voor)verstekerkers, maar de PhonoDude is de PhonoDude, daar komen geen torren in. Bevalt een e-choke je oren wel primadelux? Geen punt, gewoon doen. Andere modificaties? Wees vrij om ze toe te passen, het is immers zelfbouwaudio waar we ons hier mee bezig houden. Modden, tunen, tweaken, desnoods compleet verbouwen en wat niet meer, laat je niet afremmen in je drang naar ‘verbetering’ en fantasie. Wat dat betreft hebben we een fantastische hobby. Maar je phonoversterker is daarna geen PhonoDude meer, dat moet je wel beseffen…