Voorversterker voor audio power
Deze voorversterker voor audio power bied je de mogelijkheid om microfoon signalen te mengen met muziekkanalen en nog wat extra faciliteiten.
Ontwerp
Op deze pagina lees je over het ontwerp en welke keuzes je kunt maken.
! De praktijkervaringen en de daaruit voortkomende eindschema's vind op de bouwpagina !
WE lopen deze voorversterker even door om de bijzonderheden toe te lichten.
Het definitieve schema vind je verderop.
Condensator microfoon
Gebruik je een dynamische microfoon of iets dergelijks dan kan die prima op de ingang van de EF86 worden aangesloten.
Zelf gebruik ik een condensator microfoon en daarvoor heb je een zogenaamde fantoomvoeding nodig. Die voeding is in voorzien bij de 10 Watt Audio Versterker met Buizen en daar betrek ik die fantoomvoeding dus van.
Mijn condensator microfoon is de Divine BM100. Hij levert -37dBV/PA wat ongeveer 5-10 mV is bij normale spraak op ongeveer 10+ cm van de microfoon.
De microfoonversterker
De microfoonversterker is uitgerust met een EF86 in triode stand. In deze stand levert hij ruim voldoende versterking. Bij een anode stroom van 0,7 mA is de versterkingsfactor ongeveer 26 maal.
Bij een microfoon signaal van 8 mV levert de EF86 uitgang dan 200 mV op. In de mengschakeling wordt dat weer gehalveerd naar 100mV dat naar de eerste ECC83 triode gaat.
Gebruik je een microfoon met minder signaal dan kun je de versterkingsfactor van de EF86 opvoeren door hem in penthodestand te plaatsen. Haal het schermrooster los van de anode en verbindt die nu met een weerstand rechtstreeks aan de plus spanning.
Experimenteer wat met die weerstand ergens tussen 220K en 1,2M om de versterkingsfactor te vinden die aansluit bij jouw microfoon.
De muziek versterker ECC83
De ingangsgevoeligheid van deze voorversterker voor audio power is 100mV wat hem geschikt maakt voor veel pick-up installaties. Een pick-up met dynamisch element kun je afspelen via de EF 86.
Bandrecorders en WIFI/ Bluetooth ontvangers waarmee je bijvoorbeeld Spotify vanaf je telefoon of laptop kunt afspelen bieden meestal minimaal 0,5V tot meer dan 1V signaal aan.
Deze ontvangers bevatten meestal een IC, een zogenaamde OpAmp (operational amplifier) met een laagohmige uitgang. In dat geval moet je even een voorschakel circuitje monteren.
Zie onderstaand voorbeeld voor een aanpassing aan Bluetooth 1V binnen het blauwe streepjeskader.
Geeft jouw muziekkastje bijvoorbeeld 0,5V signaal af dan vervang je de rechtse 10k weerstand door een van 47k.
Versterking
Van de 200mV die de audio ingang van deze voorversterker voor audio power ontvangt krijgt de ECC83 dan weer 100mV mee. Vijftig procent gaat namelijk verloren in het mengcircuit met de microfoon versterker.
1e triode versterkt normaal bij deze instelling volgens de datasheet ongeveer 60 keer. Maar omdat we de ontkoppelcondensator bij de kathode weglaten halveert dat ongeveer.
Zo komen we uit op 30 * en een uitgangssignaal van 3V.
De dempingsbelasting van de toonregeling is groter dan de buis optimaal vindt en dat reduceert de uitgangsspanning nog eens met een kwart.
Uiteindelijk zal 2,2V signaal de toonregeling ingaan. Globaal halveert die het signaal waardoor er 1,1V signaal de tweede helft van de ECC83 in gaat.
Wel of geen klankregeling in de voorversterker voor audio power?
Onder hifi adepten kunnen felle discussies plaatsvinden over de vraag of en klankregeling iets toevoegt aan je luistergenot of juist daar afbreuk aan doet.
Klankregelingen worden vaak aangeduid met toonregeling maar dit terzijde.
Aan die discussie ga ik niet mee doen. Het is voor een goed begrip van deze voorversterker voor audio power wel goed om te weten wat de functie van die klankregeling is. En als klankregeling ontbreekt wat fabrikanten dan hebben gedaan om aan een juiste klank te komen.
Want er zijn vrijwel altijd maatregelen nodig om aan de juiste klank te komen!
Waarom?
Omdat muziekaanbieders de klank op geluidsdragers aanpassen en jouw geluidsapparatuur die aanpassing weer teniet moet doen.
Muziek aanbieders hanteren RIAA en DIN normen!
Het begon al bij de Vinylplaat. Een medium dat nu weer populair is.
Wat zijn RIAA normen?
Recording lndustries Association of America afgekort RIAA is een vereniging van fabrikanten in de muziekindustrie. Deze fabrikanten hebben standaarden afgesproken voor muziekdragers. Van Vinylplaat tot cassette, tot band tot digitale vastlegging en compressie hebben zij normen vastgesteld.
Het voordeel hiervan is dat als iedereen zich daaraan houd je muziek altijd kunt afspelen ongeacht welke geluidsdrager of welke afspeelapparatuur je gebruikt.
In Europa gelden vergelijkbare afspraken die weer zijn vastgelegd in DIN normen (Deutsches Institut für Normung).
Om legitieme redenen heeft men bijvoorbeeld afgesproken dat op een vinylplaat de hoge tonen flink extra versterkt worden en lage tonen flink worden afgezwakt voordat ze in het vinyl geperst worden. De klank van de muziek wordt dus vervormd. Nogmaals om goede redenen die te technisch zijn om hier verder op in te gaan.
In de afspeelapparatuur voor deze vinylplaten moet nu gezorgd worden dat deze ‘vervorming’ weer wordt gecorrigeerd.
Wat voor Vinylplaten geldt gaat ook vandaag nog steeds op voor Spotify en alle andere moderne geluidsdragers. Daarom is klankregeling van belang voor onze voorversterker voor audio power.
Hoe lossen fabrikanten van hifi apparatuur dit op?
Deze fabrikanten bieden in hun versterkers aparte aansluitpunten aan voor verschillende soorten geluidsdragers. En elk aansluitpunt heeft zijn eigen ingebouwde klankcorrectie.
Laat je niets wijsmaken!
Laat je dus nooit meer iets wijsmaken over dat de klank van zichzelf goed moet zijn, zonder klankregeling. Elke hifi versterker kent een klankregeling. Soms met knoppen zodat je zelf kunt kiezen. In andere gevallen ingebouwd naar de normen van de fabrikant. Want zonder klankregeling is de muziek die van muziekdragers komt niet om aan te horen!
Nawoord vanuit de praktijk, 2 maanden later
Nadat deze voorversterker voor audio power nu enkele weken in gebruik is ervaar ik het voordeel van de klankregeling.
Waardoor?
Eenvoudig, luister ik naar een LP van Kate Bush dan hoor ik met de klankregeling in de neutrale middenstand duidelijke basgeluiden uit de speakers komen.
Beluister ik die zelfde LP via Spotify, dan moet de basregeling maximaal open staan om de basgeluiden goed te kunnen horen.
Luister ik op FM naar Q-radio dan kan de basregelaar weer in neutraal. Maar luister ik op FM naar Sky-Radio dan kan de basregeling naar minimaal anders dreun ik mijn kantoor uit.
Need I say more?
Terug naar onze Voorversterker voor Audio Power.
Demping in toonregeling
Elke Klankregeling levert demping of signaalverlies op. Zo ook in onze voorversterker voor audio power.
De hoge tonenregelaar in de bovenste stand ervaren tonen boven 2000Hz een weerstand in de 220p capaciteit van ruim 200k waarna de doorgang naar het rooster van de volgende buis open ligt.
Lage tonen zullen de kleine condensator niet kunnen passeren. Die tonenregelaar in de onderste stand heeft voor hoge tonen nog eens 1M extra weerstand terwijl aan de onderkant de weg naar massa voor die hoge tonen zeer laagohmig is. Veel volume hoge tonen zal dan de volgende buis niet bereiken.
Ergens in het midden van de potentiometer zal een evenwicht ontstaan waarbij ongeveer 50% van de hoge tonen de weg naar de volgende buis vinden. Er vindt dan een demping van zo'n 50% (6 dB spanningsdemping) plaats.
De lage tonen bereiken de lage tonenregelaar via een weerstand van 270k. Merk op dat is vergelijkbaar met de weerstand die de condensator van 220p naar de hoge toon regeling aanbiedt. Hier is nog een condensator parallel aangezet die de hoge tonen faciliteert. Deze condensator plus de twee condensatoren die de potentiometer overbruggen veroorzaken dat deze klankregelaar voor de hoge- en midden-tonen weinig effect heeft.
Staat nu de lage tonen regelaar in de bovenste stand dan gaan de lage tonen vrolijk en onbelemmerd de volgende buis in. Staat de regelaar in de onderste stand dan wordt de demping toch wel groot en zullen we niet veel bas geluid meer horen.
Ook hier zal ergens in het midden de doorgang gemiddeld en natuurlijk zijn. Ook hier is dan een demping van ruwweg 50 % (6 dB spanningsdemping) opgetreden.
Zoals gezegd, ruwweg er zal 1V ingangssignaal beschikbaar zijn op de tweede helft van de ECC83 in onze voorversterker voor audio power.
Kathode volger met voordelen
De tweede helft van de ECC83 gebruiken we als kathodevolger en dat heeft voordelen.
Zo is de uitgang van deze voorversterker voor audio power relatief laagohmig. Dat maakt dat je de voorversterker los kunt koppelen van de hoofdversterker en die twee gerust met een redelijk lange kabel met elkaar kunt verbinden.
Zou je een hoogohmige uitgang hebben dan is die kabel veel gevoeliger voor het opvangen van stoorsignalen en bromgeluiden. De ingang van onze Audio versterker is ook relatief laagohmig zodat de aansluiting soepel zal verlopen.
De kathodevolger zorgt er ook voor dat het uitgangssignaal aansluit bij de gewenste voeding van onze audio versterker namelijk ongeveer 0,5V.
De ECC83 zoals hier staat ingesteld zal normaal volgens de datasheet vijftig keer versterking opleveren. We reduceren die versterking door de ontkoppelcondensator aan de kathode weg te laten. Bij een ingangsspanning van 1V levert dat ongeveer 30V signaal op aan de anode.
Zoveel spanning hebben we niet nodig. Wel hebben we een goede scheiding nodig tussen de klankregeling en de uitgang zodat deze elkaar niet beïnvloeden. Daar zorgt deze triode voor. Door in de kathode een weerstand van 10k op te nemen krijgen we hier een uitgangssignaal van 3V.
De versterkingsfactor is nu (uitgangsspanning gedeeld door ingangsspanning = 3V/100mV = 30 maal.
Tegenkoppeling
We brengen tegenkoppeling aan waardoor de vervorming in de voorversterker voor audio power wordt bestreden en de versterking terugloopt. Dat laatste komt goed uit want we hebben slechts een versterking nodig van 0,5V/100mV = 5 maal.
De terugkoppelweerstand berekenen we nu met de bekende formule (zie audio versterker met buizen)
Vn= Vo / 1 + (Vo * (Rk /(Rt + Rk)))
5=30/1+(30*(2,2/(Rt+2,2)))
We berekenen daaruit dat Rt= 10k
Bij deze stevige terugkoppeling moet je wat maatregelen nemen tegen oscillatie in de hogere gebieden. Om die reden is de uitkoppelcondensator capaciteit van de anode van de eerste triode naar de klankregeling beperkt gehouden.
Daarnaast wordt er een C’tje van 330pF parallel aan Rt gekoppeld. Dat C’tje zorgt ervoor dat hoge frequenties die je toch niet hoort (30-100 kHz) minder worden versterkt dan de tonen binnen onze gehoorgrens.
Wil je een hoger uitgangssignaal van bijvoorbeeld 1V dan brengt deze formule je naar een Rt van 33k. Een C’tje van 100pf is dan waarschijnlijk voldoende.
De prestaties testen
De prestaties van deze voorversterker voor audio power kun je op twee manieren testen.
1. Wat komt er aan volume uit en wat doet de klankregeling?
Dit test je het eenvoudigst met je gehoor maar wil je wat bewijs sluit dan een signaal generator aan op de ingang en een Oscilloscoop aan de uitgang (sluit die uitgang af met een weerstand van 50-100k).
Stel een signaal in van 1000Hz en 200mV en kijk of er inderdaad 0,5V aan de uitgang verschijnt.
Stel dan de frequentie in op 250Hz en kijk wat het effect is van de lage tonen regelaar.
Doe hetzelfde met 4000Hz voor de hoge tonen regelaar.
2. Hoe zit het met de vervorming en met oscillatie neigingen?
We gaan verder met testen van onze voorversterker voor audio power. Zet daarvoor je signaal generator nu op blokspanning en op 1000Hz.
Op het beeld van je scoop moeten keurige blokgolfjes staan. In ieder geval in overeenstemming met de blokgolfjes die je generator produceert.
Zie je toch wat uitslingeringen ontstaan (zie afbeelding) dan kun je de RC schakeling opnemen zoals die in het blauwe stippellijntje bij de anode van de eerste triode is getekend.
Neem voor die weerstand een trimpotmeter en regel die zo af dat alle piekjes weg zijn. Meet dan de weerstandswaarde van die potmeter en vervang hem voor een vaste weerstand met de dezelfde waarde als de gemeten waarde.
Je kunt die trimmer laten zitten maar die zal na verloop van tijd piep en kraak geluiden gaan produceren. Dus is het beter om dat niet te doen.
Tot zover het ontwerp. Wat zegt de praktijk?
Wordt vervolgd in De bouw van een DIY Voorversterker
-
Koos Overbeeke
Terug van voorversterker voor audio power naar audio