MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons

We bouwen een goed werkende MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons. Deze versterker uitgerust met twee buisjes, een ECC83 en een EL84 waarbij de triode voor de versterking van het signaal zorgt.  De pentode werkt als constante stroombron voor die triode.

We hebben die MU Stage uitgebreid uitgeprobeerd en getest.

Opmerkelijke prestaties

Die experimenten leverden een versterkertje op dat bijzondere prestaties laat zien. Bij een maximale spreiding van -1dB (spanningsverlies is maximaal 10%) is deze versterker lineair van 40Hz tot 110.000 Hz.  

De versterker is 100 % lineair (dus 0,0 % afwijking van de rechte lijn) van 140 Hz tot 50.000 Hz.

Dat zijn opmerkelijke prestaties. Prestaties die je bij commerciële versterkers niet vindt. Op versterkers met prijzen van € 2100,- en meer kom ik niet verder dan vermeldingen dat hij frequenties tot 80.000Hz nog kan weergeven.

Kortom, het versterkertje dat jij ook kunt bouwen is de moeite van een paar avonden knutselen meer dan waard. En de kosten blijven met een paar honderd Euro binnen de perken.

Hoe klinkt die MU Stage versterker?

Hij klinkt kristal helder, met een rijk karakter aan hoge tonen terwijl ook de bastonen het klankbeeld mooi opvullen in een harmonische geheel.

Kortom, deze hoofdtelefoon versterker voor studio hoofdtelefoons (300 - 600 ohm) klinkt geweldig en biedt zonder voorversterker ruim voldoende volume om je oren te verwennen.

De ontwikkeling van deze Hifi versterker voor Studio Hoofdtelefoons

Op de afbeelding zie je de experimenteer en testopstelling voor het onderzoek naar de EL84 als stroombron voor de triode als hoofdtelefoon versterker.

Linksachter op de werktafel zie je ook het kastje voor de versterker liggen dat ondertussen uit China is aangekomen. Degelijk kastje, mooie kwaliteit. Beter dan je zou verwachten.

De ontwikkeling van dit versterkertje ging niet over één nacht ijs. Het begon 8 maanden terug met mails van twee lezers van de radio amateur site. Zij stelden mij vragen over een ‘MU Stage’.

- MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons -

Wat was er aan de hand?

Deze lezers hadden een MU Stage versterker nagebouwd van het Internet en dat bouwsel werkte voor geen millimeter. De schema’s die zij hadden gebruikt gingen uit van antieke buizen. Buizen die al 80 jaar niet meer worden gefabriceerd.  Een analyse van die schema’s kun je nalezen op mu stage versterker.

Die buizen kun je tocht nog wel kopen. Meestal bij louche handelaren die ze aanprijzen als ‘nieuw’ en vervolgens ‘bagger’ leveren. Dat dan ook weer wel voor een redelijk zacht prijsje.

Dat je vervolgens afgeleefde bagger in huis krijgt kan natuurlijk ook niet anders want de laatste 100 jaar heeft echt niet alleen een oud omaatje met die buizen gespeeld. Een oma die ze ook alleen nog op de eerste zondagmiddag van de maand zachtjes klassieke muziek liet afspelen

 🤣   

Daar ga ik mijn goeie geld, tijd en humeur dus niet aan wagen. Reeds lang geleden leerde ik dat als iets te mooi lijkt om waar te zijn dat in 99% van de gevallen ook zo is.   

Daarom gewoon aan de slag met nieuwe buizen die vandaag nog gewoon in bijvoorbeeld Czechoslovakia met moderne westerse technologie worden geproduceerd.

 - MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons -

Mu Stage Versterker voor Hoofdtelefoons 1.0

We begonnen de experimenten met moderne buizen en met een EF184 als pentode in de functie van constante stroombron. Bezit jij een studio hoofdtelefoon van 600-900 ohm dan kun je dat met die buis proberen.

Zelf had ik voor deze experimenten een studio hoofdtelefoon van 300 ohm aangeschaft.

Voor hoofdtelefoons van 300 Ohm schiet de EF184 als constante stroombron echter te kort. Je kunt er alles over nalezen op:  versterkertje voor studio hoofdtelefoon

Dus aan de slag met een EL84 als stroombron voor de ECC83. Die Triode ECC83 is ons versterkertje voor hoofdtelefoons. En met een nagenoeg oneindig hoge anode weerstand moet die triode een zeer lineair versterkerbeeld presenteren.

Dat laatste is gelukt.

Mu Stage Versterker voor Studio Hoofdtelefoons

Gestart met een enkele triode als versterker, analoog aan de eerdere experimenten met de EF184 zijn we al snel overgestapt op twee triodes parallel.

Het voordeel hiervan is een hogere stroom door R4 waardoor die weerstand de helft kleiner kon worden. De hogere anodestroom van de ECC83 die dat tot gevolg heeft geeft ook meer aansluiting bij de EL84 die nu ergens rond de 30 mA kathode stroom uit gaat komen.

Deze kathode stroom moet voldoende zijn om 16-20mA piekstroom de hoofdtelefoon in te pompen (mediane stroom bij muziekweergave is 10-12 mA).

- MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons -

Demping en clipping in de Mu Stage

Dit clippen waren we tegen aan gelopen bij experimenten met de EF184. Maar ook bij een sterkere aansturing zoals met een EL84 doet dit verschijnsel zich voor. Die laatste wel bij een hogere uitgangsspanning, maar toch!

Daarbij bleek dat bij een belasting van 600 ohm een veel hogere uitgangsspanning zonder clippen mogelijk is dan bij een hoofdtelefoon van 300 ohm.

Bij een pentode die als kathode volger is geschakeld en daarbij een flinke weerstand naar massa bezit zou clippen bij signaalspanningen tot zo’n 20V eigenlijk niet voor kunnen komen!

Wat is hier aan de hand?

Na lang zoeken, puzzelen en experimenteren bleken de forse condensatoren C2 en C3 de boosdoeners.

Wat gebeurt er?

Zodra sterk negatief signaal aan het stuurrooster van de pentode verschijnt daalt de stroom door de buis sterk. De kathodespanning daalt hierdoor eveneens sterk tot er een nieuw evenwicht ontstaat bij een iets lagere kathodespanning en kathodestroom.

Als gevolg van die lagere spanning moet C2 worden opgeladen en C3 worden ontladen. En die twee vormen samen (en afzonderlijk) een enorme capaciteit. Die laadstroom van C2 wordt afgenomen van R3.

Bijgevolg neemt de spanning aan de kathode pas vertraagd toe tot het nieuwe evenwichtsniveau. De ontlaadstroom van C3 bevordert dat de kathode spanning minder snel zakt.

De negatieve flank van de sinusvorm wordt gedempt.

- MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons -

Waarom treedt clipping eerder op bij een load van 300 ohm?

Na het vorige inzicht is deze vraag niet meer zo moeilijk te beantwoorden. Bij een hoofdtelefoon van 800 ohm is de ontlaadstroom in C3 veel lager dan bij een telefoon van 300 ohm.

Daarom treedt het clipping effect bij een 600 of 800 ohm belasting pas bij een veel hogere uitgangsspanning op.

Je kunt dit issue natuurlijk ook oplossen door C3 veel kleiner te nemen. Diverse Audio Amateurs gebruiken bijvoorbeeld maar 220 µF. Die keuze gaat echter wel ten koste van de lage tonen weergave.

Reken bij die lage tonen op een vermogens verlies tot 50% (3dB). Tsja, als je dat accepteert waarom neem je dan de moeite om een MU Stage te bouwen?

Remedie tegen dit clippen

1. De dubbele triode levert een sterkere stroom en een krachtiger signaal dat zich minder makkelijk laat wegdrukken.
2. De condensator C2 niet langer met de kathode van de pentode verbinden maar met massa.
3. Een zwaardere pentode gebruiken, hier de EL84 in plaats van de EF184.

Op de afbeelding hierboven links zie je hoe je met een nauwkeurige meting bij een belasting van 800 ohm en een uitganssignaal van 5V lichte demping van de negatieve flank van een sinus kunt waarnemen.

Op de afbeelding rechts zie je dat na de genomen maatregel zelfs bij een uitgangssignaal van 6 Volt die demping weg blijft.

Toelichting

Doordat de EL84 meer stroom consumeert krijgt R3 een lagere waarde dan bij de EF184 het geval was. Hierdoor kan C3 tot een bepaald signaalniveau makkelijker ontladen zonder de kathodespanning te beïnvloeden.

Andersom veroorzaakt bij de EL84 de veel kleinere schermroosterweerstand R9 dat er een grotere laadstroom in C2 optreedt.

Door deze condensator nu met massa te verbinden veroorzaken we dat de gewenste spanningsstabiliteit op het schermrooster in stand blijft zonder daarbij het kathode signaal te vervuilen. 

De onderdelen van de Mu Stage Versterker voor Hoofdtelefoons

Het voedingsschema is bij zo’n stereo versterker wat uitgebreider dan we gewend zijn. We hebben maatregelen getroffen die er voor zorgen dat de twee kanalen elkaar nier via de voeding kunnen beïnvloeden.   

Apart in deze voeding is ook dat er een absoluut ‘bromvrij’ 100Volt gelijkstroom circuit aanwezig is dat met de midden aftakking van de 6,3V wikkeling voor de EL84 buizen is verbonden.

Die 100V vergt geen stroomleverantie maar zorgt ervoor dat de spanningsboog tussen kathode en gloeicircuit in de EL84 binnen de grenzen blijft van wat die buis kan hebben.

De ECC83 buisjes hebben hun eigen gloeistroomwikkeling. Voordeel daarvan is dat ze onafhankelijk zijn en niet door de zware pentodes worden beïnvloed.

- MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons -

Het Schema van de MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons

Het schema van deze hifi lineaire MU Stage Versterker voor hoofdtelefoons zoals dat na weken experimenteren en testen tot stand is gekomen.

Alle achtergrond informatie bij deze experimenten vind je op: Mu Stage versterker  en

op: Versterkertje voor studio hoofdtelefoons

Conclusie

De conclusie over deze MU Stage Versterker voor Hoofdtelefoons is dat de MU stage techniek werkt en een fantastisch zuiver geluid produceert.

De toepassing van, en het zelf bouwen van de MU Stage als Hoofdtelefoon Versterker is goed mogelijk en de moeite waard met als kanttekeningen:

1. Een hoofdtelefoon van 300 ohm is de minimale optie.
2. Een hoofdtelefoon van 600-900 ohm is met deze versterker een perfecte combinatie.
3. Gebruik studio hoofdtelefoons. Voor een gewone hoofdtelefoon, ook al is die nog zo goed, is de meerwaarde van deze versterker gering. Je hoort door een gewone hoofdtelefoon het verschil niet.
4. Vergeet de toepassing op hoofdtelefoons van 8 ohm, 35 ohm of zelfs 100 ohm.
5. Voor het inregelen van deze versterker heb je een goede oscilloscoop nodig.

Tot zover,

Na al deze experimenten kijk ik tevreden naar het resultaat en kunnen we met de bouw en van een mooi ‘huiskamer’ exemplaar beginnen. Leuk voor koude en natte winteravonden.
-
Koos Overbeeke

Voor een inleidend artikel ga je naar 'vorige'.