The Outerlimit,

tot op heden de meest technisch geavanceerde versterker op deze planeet in buizenland

Er bestaan twee versies: de armeluis versie voor 3000€.

En de mono blok complete versterker voor 9900€.

 

Schema's Foto's van de constructie Foto's van het afgewerkte product
Bouwbeschrijving Foto's van het prototype  

Project 845 door Benny & Stephan


Bijgewerkt verslag

Afgewerkt project: dit artikel beschrift de reis en de afgewerkte, gloeiende toestand

Zoals je zal opmerken is dit project stilaan geŰvolueerd tot een technisch hoogstandje.
Er werden overal topkwaliteit onderdelen gebruikt en er zijn twee versies beschikbaar:
de volledige versie en de armeluis versie, die toch nog een aardig bedrag kost.

Een eerste eenvoudige bespreking van de basis filosofie.

1) Wat willen we bereiken?
2) Hoeveel vermogen willen we?
3) Hoe high end moet het zijn?
4) Esthetische ontwerp criteria?
5) Budget?

In principe zijn dit de algemene vragen, zoals gewoonlijk maken de antwoorden het verschil uit omdat vele contradicties naast elkaar kunnen bestaan in een zin of een leven of een project.

De antwoorden.

1) Een mooie en originele versterker die iedereen zou willen hebben en die niet teleurstelt als je hem aanzet.
    Een kleine opmerking: dat was toen we het project begonnen, maar toen het project vorderde realiseerden
    we ons dat we een winnaar hadden en dat we topkwaliteit wilden.
2) We hadden genoeg van dat lullige 2a3 gedoe, de 845 is DE keuze. Hij is in trek, ziet er goed uit, voelt goed
    aan en heeft mooie rondingen. Hij klinkt waarschijnlijk ook goed en kan pakweg 25 Watt (max. 30 Watt)
    leveren, hetgeen meer dan genoeg is (ben je doof, misschien?)
    Wij bereikten 33 Watt RMS en dat is het maximum dat je kan halen.
3) Op gelijke voet met de beste die we tot dusver hebben gehad. Geen brom toegestaan. Deze is beter.
4) Klein, snoezig, mooie lichtshow, mooie meters, mooie metaal/hout look die in elk huis past. Antieke stijl.
    Goed 45x45x25 cm
5) Wel, hier is een probleem. Daarmee bedoel ik dat, als je een budget vooropstelt, je ergens moet besparen.
    Het probleem is elegant opgelost door hetzelfde ontwerp in 2 versies te splitsen: The Outer Limit (van je
    portemonnee) zonder compromissen, en de armeluis versie (een jaartje sparen) maar nog altijd mooi
    gemaakt met topkwaliteit. Nog altijd ver vooruit ten opzichte van de meeste andere doe het zelf ontwerpen.

Gekende problemen van de 845 en buizenversterkers in het algemeen:

Ahahahaaa, jawel, alle buizen hebben problemen maar hoe los je ze op?
Om meer dan 13 Watt te verkrijgen moet je het rooster positief sturen. Met andere woorden: dynamische muzieksignalen pieken zeer dikwijls over 13 Watt, en als ze dat niet kunnen zonder dat de stuurtrap in staat is om roosterstroom te leveren (om, vanuit het standpunt van het rooster gezien, een lage DC bron impedantie te hebben) betekent dit "no no no no"! (Nogmaals: veel ontwerpen hebben hiermee een probleem omdat het moeilijk op te lossen is.)
Resonanties van de roosterdraad en de interne struktuur van de buis moeten bekeken worden om er zeker van te zijn dat ze niet dezelfde frequenties hebben als de rest.
Elke buis heeft resonanties, maar de 845 heeft een veel zwaarder rooster, en dus is die lager. 2 in serie maakt het probleem alleen maar erger.
Bas response: de meeste buizenversterkers hebben een rond, warm geluid. Het is niet het warme dat me stoort, maar wel het ronde omdat dat dikwijls refereert aan trage bas response en/of trage stijgtijden. Niet bij de onze, dankzij de stijve voeding, uitgangstrafo's van hoge kwaliteit en hoofdzakelijk ook het circuit ontwerp (de uitgnagstrafo wordt meestal als schuldige aangeduid, maar dat is slechts een deel van de vergelijking).
Over de uitgangstrafo: dit werd een heel gedoe en vrij gecompliceerd.
Elke transformator resoneert ook, dus dat moest gecontroleerd worden met buizen en voedingstrafo.
Stuursignaal: volle vermogen vereist een swing van 400 Volt, inclusief het kunnen leveren van roosterstroom. Hoe verkrijg je nu 400 Volt zuiver vermogen? (met andere woorden: tenminste 500 Volt zuivere swing op de scope). Dit werd opgelost door een 845 als driver te gebruiken. Deze buis kan makkelijk tot 700 a 800 Volt gaan, dus is er een ruime marge.
Buis belastingen: het originele idee werd ge´nspireerd door een artikel in Sound Practices en ook door lezen van de ervaringen van anderen.
Stroombronnen en shunt regulatoren: deze zijn geen probleem om te bouwen, maar zij maken de versterker zwaarder en produceren veel warmte.
Het ontwerp is dus klaar, maar ik ben onwillig om het te proberen. We probeerden de 811 als stroombron en konden geen verschil horen vergeleken met de choke-loaded versies.
Daarom besloten we om bij de smoorspoelen te blijven, omdat deze niet verouderen (en ook omdat we al genoeg lichtjes bovenop de versterker hadden).
We hebben ook een halfgeleider stroombron en shunt regulator ontworpen voor 1250 Volt DC.
Als iemand ge´nteresseerd mocht zijn: het is een print met 2 stroombronnen en 2 shunt regulators, en deze moet stevig gekoeld worden: er wordt 200 Watt aan warmte geproduceerd!
De mosfets moeten zorgvuldig en goed ge´soleerd gemonteerd worden (er staat 2500 Volt op de bovenste mosfet bij volle swing). De 3 mosfets delen de spanning.
Momenteel blijft dit idee nog even in de kast.
De schakeling:
In het begin gebruikten we een SRPP (met een ECC81, 82 of 83) om de driver aan te sturen. Deze gaf goede metingen, en had een grote bandbreedte zonder feedback: ver over 200 kHz. Daarna probeerden we een 2A3 als driver, dan een EL34, dan een 300B en tenslotte een 845 die makkelijk 750 Volt swingt. Een swing van 500 Volt is dus geen probleem voor deze jongen.
Voor de eindtrap wordt een klassieke 845 en Lundahl SE1620/80 mA trafo gebruikt. Hoezeer we echter ook probeerden, deze combinatie klonk niet goed. (alleen bij hoger vermogen, niet bij laag vermogen). Na wat meten hier en daar, en geen echte problemen gevonden te hebben, begonnen we te discusiŰren over problemen met de uitgangstrafo. Daarom probeerden we 2 1620 in serie, dubbele inductantie en dubbele belasting voor de buis. We dachten: dat is origineel, slim en op papier ziet het er echt goed uit. Wat gebeurde er? Het geluid was beter, maar op de scoop was het duidelijk trager. Een stijgtijd van 40µs (volle vermogen) en een bandbreedte beperkt tot 15 kHz.
Omdat ik geen fan ben van de mu-volger of SRPP probeerden we de 6SL7 in voltage gain mode (= gemeenschappelijke kathode), en dit was een onmiddelijke verbetering (we hadden de trioden parallel gezet om de transconductie te verhogen). We hebben de moeite niet gedaan om alles te hermeten, onze oren vertelden ons dat het beter was.
Terwijl dit project vorderde bleef het hangen op 13 Watt uitgangsvermogen. Een snelle blik op de datasheet van de trafo bevestigde ons dat deze max. 13 Watt SE bij 11,6 kHz aankon. Na wat discussie hieromtrent herinnerden we ons de "parafeed" oplossing
Wat is dit?
Het is een truk die je toelaat om een PP uitgangstrafo te gebruiken met een primaire induktantie van 300 H in tegenstelling tot de 40 H in de SE versie. Maar dan moet je de anode belasten met een stevige smoorspoel van tenminste 60 H. We probeerden eerst met 120 H, hetgeen niet slecht was, en daarna, waarom niet, 300 H.
Ter vergelijking: de ontwerpen die ik gezien heb en die deze techniek toepassen, gebruikten veel te kleine smoorspoelen en PP uitgangstrafo's. Dit wordt gedaan om in prijs en gewicht te besparen, maar ook omdat deftige SE trafo's eerder zeldzaam zijn. Dit terwijl goedkope PP trafo's van hoge kwaliteit en smoorspoelen makkelijk te verkrijgen zijn.
We vinden hier dus niets nieuw uit, maar we doen het wel op de juiste manier. Top kwaliteit smoorspoelen kosten evenveel als een SE uitgangstrafo, maar zonder hun problemen en een heel hoge primaire induktantie. Deze zijn gekoppeld aan de PP uitgangstrafo, een topmodel dat goed is voor 250 Watt uitgangsvermogen en een hele hoge primaire induktantie heeft: de LL1620PP. We hebben ook de 9202PP (600 H) geprobeerd die speciaal op maat gemaakt werd. Deze is nog duurder dan een top kwaliteit uitgangstrafo, en weegt ook meer, maar klinkt beter en is daarom gerechtvaardigt.
Gelukkig had ik van mijn 300B/300B interstage ontwerp nog enkele 120 H/80 mA smoorspoelen over.
Dit gaf heel goede resultaten. Dan probeerden we een stroombron met een 811 buis: er was geen hoorbaar verschil merkbaar. Dan probeerden we 300 H smoorspoelen met lage Rdc: lichtjes beter en meer betrouwbaar (de 811 buis kan defekt raken). Toen kwam er een ander probleem op de proppen: om DC te blokkeren moest er een papier in olie condensator van minstens 4µF/2000 Volt gebruikt worden. Gelukkig heb ik uitstekende contacten en kon ik die op maat laten maken door een Duits topkwaliteitsbedrijf.
Dit begon erg goed te klinken, en door de spanning voor de gloeidraden te gelijkrichten kon de brom ook sterk gereduceerd worden. Ik begrijp niet waarom zoveel mensen AC op de gloeidraden zetten en beweren dat dit beter klinkt.
Nadat we Schottky dioden en smoorspoelen gebruikten om de trafo's en de dioden te ontlasten, maakten we een brug met mosfets (uniek patent aangevraagd).
We hadden hiervoor ook smoorspoelen met heel lage Rdc op maat laten maken omdat zij 7 Amp moeten verdragen, en dat betekent dat die erg warm worden.
We besloten om de koppeling van de 6SL7 met de driver te optimaliseren (loftin white koppeling) en om de condensator aan de ingang te verwijderen. De Miller capaciteit in de 845 is moeilijk te sturen, maar was noodzakelijk. Onderschat deze modifikatie niet: de voeding moet beide 845's van negatieve bias voorzien en ook aan de kathode van de ingangsbuis. De minste rimpel hier wordt mee versterkt.
Nu hebben we ook een nieuwe mos geregelde bias voeding, een per 845, die elke 845 nog beter afschermt. Nog een voordeel is dat de spanning geregeld kan worden met een knop in plaats van de juiste zener te moeten zoeken.
Door de voeding voor de blauwe LEDs met de massa te verbinden werd het laatste restje brom onderdrukt.
Het resultaat is nu bevredigend. De bandbreedte bereikte 80 kHz gemeten aan de luidsprekerklemmen bij 1 Watt en vol vermogen (33 Watt - 30 kHz).
Een kleine opmerking: er is een fabrikant van ringkerntrafo's die beweert een bandbreedte te bereiken van 1 MHz. In kleine lettertjes wordt vermeld dat dit bereikt wordt bij 1 milliWatt en zonder belasting op de scundaire.
Ik denk nog steeds dat ringkernen een goede keuze zijn als voedingstrafo's en PP trafo's, maar vooral voor voedingstrafo's.
Bij vol vermogen werden de lage frequnties nog verbeterd door 300 H te kiezen als anode belasting voor de eindbuis en driver buis.
Natuurlijk gebruiken we negatieve bias voor zowel de driver als voor de eindtrap. Misschien is kathode bias veiliger, maar dan moesten we de anodespanning verhogen en we zaten al aan 1440 Volt. Omdat we rond de 200 Volt verliezen aan de smoorspoelen zouden we moeten overwegen om de spanning te laten dalen tot 1350 Volt DC. Na een paar evoluties en verbeteringen, een nieuwe attitude en een paar maand later kwam er een nieuwe naam bovendrijven: The Outer Limit.
Waarom? Omdat we onredelijk geworden zijn en opgewonden omdat we de beste versterker hebben die iemand kan bezitten. Niks aantrekken van de economie, koop het beste wat je kan krijgen! We hadden monsters van papier in olie condensatoren laten maken voor dit project, we bestelden de juiste smoorspoelen: 300 H met heel lage Rdc.
We besloten om kwikdampgas gelijkrichtbuizen te gebruiken omdat de Svetlana 6D22 het niet uithield. Zij gingen binnen de 3 maanden stuk en dit binnen een week van elkaar.
De gloeidraden hebben nieuwe gelijkrichters (patent aangevraagd) en zijn gefilterd en gevolgd door een batterij condensatoren (kost een fortuin).
Er werden 2 voeding gebouwd met zwevende hoogspanning om de ingangscondensator te elimineren.
Al wat rest is de aluminium behuizing maken (door CNC gestuurde machines).
Een paar blauwe LEDs, een paar ronde meters met regelbare achtergrondverlichting, en een schakelaar voor de soft start (5 relais en een digitale timer) en we zijn klaar. Stephane stond erop en hij ontwierp een mooie vertraging om alles aan te zetten:
Na 2 seconden worden de trafo's voor de gloeidraad spanning ingeschakeld via een stroombeperking. 1 seconde later wordt de stroombeperking kortgesloten.
Na 30 seconden worden de bias spanningen opgestart volgens dezelfde techniek.
Na 56 seconden worden de hoogspanningen opgestart volgens dezelfde techniek.
De blauwe LEDs, de oranje verlichte meters, de buizen vormen een mooie licht- en geluidshow. Beide staan op dezelfde voet.

Voor deze versie is benodigd:
2 smoorspoelen 300H/80mA
2 smoorspoelen 7H/160mA
2 smoorspoelen 30H/20mA
5 papier in olie condensatoren
2 845
uitgangstrafo 11K/8 ohm
smoorspoel voor het rooster
5 ringkerntrafo's voor de voeding
1 smoorspoel voor de gelijkrichter van de gloeidraadspanning
2 866 buizen
1 6SL7GT

Een paar metingen:

Spanning Ohm Watt harmonische harmonische Ohm
anode ingang I anode : belasting : vermogen : vervorming. 2nd : dB : vervorming. 3rd : dB : Zout

750v 93 95mA 3500 14 6,2% -25 0,9% -42 3,4
750v 93 95mA 6000 12 3,4% -20 0,3% -33 3,2
1000v 130 90mA 3500 23 10,7% -20 2,3% -33 3,5
1000v 130 90mA 6000 21 5,5% -25 0,8% -42 2,6
1000v 140 65mA 6000 20 9,7% -20 2,3% -33 2,9
1000v 140 65mA 9000 18 5,5% -25 0,9% -40 2,26
1250v 170 80mA 11000 25 4,2% -28 0,5% -46 1,9
1250 170 80mA 22000 17 2,1% -34 0,1% -67 1,4
1350 220 80mA 11000 28 3,1% -34 0,35% -55

Merk op dat dit niet het maximum uitgangsvermogen is, maar gemeten met 16 Volt positieve rooster sturing

Gegroet iedereen,

Benny & Stephane

Wij stellen elke commentaar op prijs

 

Heeft u vragen? Wilt u meer informatie? Mail ons: sales@diyparadiso.com