SIEMOX F2a: Une jolie réalisation DIY pour patienter*
Abstract
The Siemox© is a high-biased Class AB tube amplifier with no global feedback. This unique design uses 4 Siemens F2a tetrodes in push-pull triode mode, delivering 15W of power per channel at 8 ohms load. In the pentode mode the design is capable of delivering around 25W per channel, with no audible degradation of the audio signal and sound quality. The driver tubes are Siemens C3g pentodes strapped in triode. The F2a and C3g have exceptional linearity, low noise and an estimated life of 10,000 hours. The topology presented here gives a natural and transparent tonal quality, with high detail and a very low level of tube coloration (Siemox sound sample in mp3).
Key words: audio valves/tubes, Siemens, F2a tetrode, C3g pentode, push-pull, fixed bias, differential amplifier, full-wave rectifier, Russian teflon capacitors.
*French quote by "reyle" at www.homecinema-fr.com
Update:14 March 2008
Kao što smo obećali prije kojih...hm... godinu dana, pojačalo smo isprobali i u pentodnom/ultralinearnom spoju i s malom povratnom vezom (reda 6dB). Zanimljivo je da ni nakon više od pola godine slušanja ne primjećujemo značajne kvalitativne zvučne razlike u odnosu na triodni spoj bez globalne povratne veze, osim eventualno nešto bolje kontrole zvučnika pri većim glasnoćama. S druge strane, i posve u skladu s očekivanjima, pentodni spoj s malom povratnom vezom daje bolje mjerne rezultate od triodne inačice. Budući da pentodni spoj u ovom slučaju ne kompromitira zvuk ni u kojem aspektu, daje veću snagu, a mjerenja su ipak nešto bolja, u konačnici se odlučujemo za ovu verziju. I ovce i novce, zašto ne? U nastavku slijede mjerenja Siemoxa u pentodnom spoju i s malom povratnom vezom. Napomena: Siemox sada ima THD vrijednosti i harmoničku strukturu vrlo sličnu Nearu, ali zvuk ta dva pojačala (k tome oba cijevna) ne može biti različitiji nego što jest.
 |
||||
 |
 |
 |
 |
 |
| THD @ 1W/1kHz/8Ω | Harmonic components vs. frequency @ 1W/8Ω | THD @ 8W/1kHz/8Ω | Harmonic components vs. frequency @ 8W/8Ω | Frequency response @ 1W/8Ω |
Update: 24 August 2007
Kao prilog odgovorima na brojne upite o zvuku Siemoxa, prilažemo link na kratku audio snimku sustava, koja je nedavno nastala u sklopu jednog nama zanimljivog eksperimenta s Neumann stereo mikrofonom. Nešto više o eksperimentu možete pročitati i čuti ovdje. Zvučnici su Moxtone Slavooyi, interkonekti (zasada neobjavljen projekt), zvučnički (neobjavljeno) i strujni kabeli su također vlastite samogradnje, za regulaciju glasnoće koristi se samo Noble potenciometar (u zasebnoj kutiji), dok je CD reproduktor Tascam 701 (VRDS drive).
3 May 2007
Koji to vrag tjera nekoga u ludilo zvano samogradnja pojačala?
U popriličnom broju slučajeva radi se o ljudima koji smatraju da se, zbog posvemašnje zavjere proizvođača i distributera, na ovo jadno, istočno tržište uvozi falična, bofl roba te su, revoltirani tom spoznajom, uvjereni da sami mogu napraviti željeni uređaj za puuuuno manje novaca, a uz puuuno bolji rezultat. Pronađu li još negdje (primjerice, na nekoj ruskoj stranici) sve potrebne sheme svoga omiljenog pojačala, kloniranje pojačalca Dolly postaje samo pitanje trenutka.
Neki pak tako i tako nemaju dovoljno love da kupe tvornički uređaj pa im ne preostaje drugo nego da neumorno vježbaju snalažljivost i snagu volje, kao hrčci skupljajući i pabirčeći dijelove odasvuda kako bi eventualno, jednoga dana, za relativno malo para složili pojačalo "provjerene konstrukcije i savršenog zvuka" (a sva su, čini mi se, takva :)). Uz par dugo smišljanih "tweakova" po rezonu "od viška (kondenzatora) glava ne boli" i "i što veći (trafo), to bolji", uspjeh je zajamčen. Kad tad. Tko ima malo para i bolje mu je da ima puno živaca.
Ima i takvih koji su (ne)davno prerasli spomenute faze pa im je gradnja još jednog u nizu "prašinara" (više-manje kopiranih pojačala koja obavezno završe na vrhu ormara, skupljajući prašinu) postalo mrc previše predvidljivo i dosadno. Takve vrag dokolice zavede na nepopločane ceste, u potragu za pojačalima čiju je shemu nemoguće "zguglati" i pritom dobiti barem 100.000 rezultata, po mogućnosti što neuobičajenije i što nerazvikanije implementacije sastavnih egzota. Volim misliti da Siemox pripada upravo toj kategoriji mada, kao razuman čovjek, uvijek dopuštam mogućnost da možda i nisam u pravu (kao i mogućnost da zapravo uopće nisam razuman čovjek :)).
Srce ovog pojačala je Siemensova cijev F2a. Ta je tetroda razvijena za potrebe njemačke pošte, što je sigurno jamstvo kvalitetne izrade i izvrsnih karakteristika cijevi, od linearnosti do radnog vijeka. U komercijalnom audiju izuzetno se rijetko koristila (u nekim Klangfilm kino pojačalima), a u današnje je doba koristi samo jedan "opskurni", japanski dizajner Shindo (Shindo Laboratory Cortese F2A i Sinhonia) u svojim cijevnim pojačalima cijene od oko 15K USD . Cijev se više ne proizvodi, ali se još uvijek može naći na e-Bayu i nekim specijaliziranim trgovinama po cijeni od 20 do više od 100 $ po komadu.
Osnovne karakteristike cijevi dane su u tabeli 1. U Siemox pojačalu, F2a se koristi u push-pull spoju (za početak, u triodnom modu), prikazanom u tabeli 2. Inače, iscrpne specifikacije F2a cijevi mogu se pronaći na vrlo informativnoj njemačkoj stranici http://www.jogis-roehrenbude.de , posvećenoj cijevnim uređajima. Shema pojačala prikazana je na slici 1.
 |
 |
Tabela 1: općenite karakteristike cijevi F2a |
Tabela 2: karakteristike cijevi F2a u triodnom PP spoju |
Slika 1: shema pojačala Siemox
Za izlazni transformator odabrao sam izvrstan Šebartov transformator AOT40, koji je smješten u kvadratnom kromiranom kućištu i ima prijenosni odnos 14+14:1 te snagu od 40W. Ovaj se transformator može koristiti i za rad u ultralinearnom i za rad u pentodnom spoju, kada snaga Siemoxa može dostići oko 35W/8oma/1%THD. Preciznije podatke o transformatoru pronaći ćete na Šebartovoj internetskoj stranici, http://www.asv-sebart.si/. Prijenosni omjer transformatora u potpunosti odgovara ovoj svrsi jer, prema podacima iz tablice za Ra=1,5koma te za impedanciju zvučnika od Z=8oma, dobivamo prijenosni omjer n2=Raa / Z, odnosno n=13,6.
F2a cijev radi u triodnom modu (druga rešetka spojena je na anodu) u visokoj klasi AB sa strujom mirovanja od Ia=50mA, anodnim naponom oko B+=360V te fiksnim biasom (prednapon prve mrežice kojim se podešava radna točka). Radna točka cijevi prikazana je na dijagramu 1.
Dijagram 1: postavljanje radne točke izlaznih cijevi
Da bismo iz izlazne cijevi dobili potrebnu snagu, moramo je pogoniti naponskim pojačalom koje će dati oko 15Vrms za ulazni signal od približno 0dBV. Pored toga, naponsko pojačalo mora imati i okretač faze za ispravnu pobudu druge cijevi u push-pull spoju. Jedan od načina kojim se spomenuti uvjeti mogu zadovoljiti jest uporaba diferencijalnog pojačala. Još jedna od odlika diferencijalnog pojačala je ta što ono omogućava jednostavnu implementaciju balansiranog ulaza za cijelo pojačalo (sa ili bez ulaznog transformatora), koji se ovdje i koristi. Kao cijevi u ovakvom naponskom pojačalu mogu se koristiti više-manje sve cijevi koje imaju faktor pojačanja mu veći od mu=20, dvostruke ili jednostruke triode. Jedna od najpreporučljivijih je dvostruka trioda JJ ECC99 ali, kako bih ostao vjeran svom fetišu, upotrijebio sam ipak dvije pentode u triodnom spoju, proizvedene prema njemačkim poštanskim specifikacijama s oznakom C3g (Siemensove, naravno). Podaci za ovu cijev mogu se također pronaći na http://www.jogis-roehrenbude.de , a na dijagramu 2 prikazana je radna točka unutar izlazne karakteristike. Radna točka cijevi postignuta je pomoću strujnog izvora, koji svakoj cijevi određuje struju mirovanja na oko 19mA, te anodnim otpornicima 2x22k oma. U triodnom spoju ova je cijev izrazito linearna, ima pojačanje oko 40 puta te je, naravno, dugovječna;). Cijena na e-Bayu kreće se oko 10-15 $ po komadu.
Dijagram 2: postavljanje radne točke ulaznih cijevi
click to enlarge
Kao što se vidi iz sheme, na putu signala nalazi se jedan kondenzator, i to onaj vezni između anoda cijevi u diferencijalnom pojačalu i upravljačkih mrežica izlaznih cijevi. Zbog kritičnosti njegove pozicije i utjecaja na zvuk, ovdje je upotrijebljen teflonski kondenzator ruske proizvodnje specijalno prilagođen ovoj namjeni. Slika s početka ovoga paragrafa prikazuje prilagođene kondenzatore u antirezonantnom i nemagnetičnom kućištu.
Slika 2: shema ispravljača pojačala Siemox
Na slici 2 prikazana je shema ispravljača. Visoki napon dobiva se diodnim punovalnim ispravljačem te CLC filtrom, odvojenim za svaki kanal. Za napajanje diferencijalnog para, visoki se napon dodatno filtrira RC filtrom načinjenim od R15/C2/C3. Inače, ovakav tip pojačala (PP) ima dobro potiskivanje smetnji iz mreže pa nije potrebno provoditi opsežniju filtraciju i/ili stabilizaciju napona.
Napon za strujne izvore i prednapon izlaznih cijevi dobiva se iz pomoćnog ispravljača-stabilizatora, napravljenog pomoću LM317 stabilizatora. Stabilizator i tranzistori strujnih izvora montirani su na mala hladila jer se u radu griju.
Grijanje cijevi izvedeno je posebnim transformatorom s tri sekundarna namota od po 7V/6A. Dva namota napajaju po dvije izlazne cijevi (u jednom kanalu), dok treći namotaj napaja sve pobudne cijevi. Grijanje se provodi izmjeničnom strujom, s tim da serijski otpornici služe za smanjenje početnog strujnog udara pri uključenju cijevi (kada su cijevi hladne, otpor grijača je značajno manji od nominalnog).
Prilikom uključenja pojačala prvo se uključuje transformator koji služi za grijanje cijevi. Nakon određenog vremena (oko 1min.), ručno se uključuje transformator za visoki napon. Na taj se način cijevi štite od pojave hladne emisije elektrona iz katode, koja može oštetiti ili uništiti cijevi. Kada se pojačalo isključuje, redoslijed je obrnut.
U pojačalu nije korištena globalna povratna veza. Dobivena je maksimalna snaga oko 14W/8oma/1%THD, što se pokazalo sasvim dostatnim za pogon srednjeosjetljivih zvučnika. Frekvencijski odziv i izobličenja pri P=1W prikazani su na slici 3. Mjerenjem je dobiven damping faktor D=5, što je za pojačalo bez povratne veze sasvim pristojan rezultat. U skorijoj ću budućnosti pojačalo isprobati i u pentodnom spoju i s malom povratnom vezom (reda 6dB), gdje očekujem snagu oko 35W uz damping faktor veći od 10. Za koju ću se verziju u konačnici odlučiti, ovisit će o slušnim testovima.
Što reći o zvuku? Kao što moj prijatelj Dr Z zna reći "samofala niš ne valja, ali...". Sigurno je da projekt ne bih objavio na ovoj stranici da dobiveni zvuk nije izuzetno dobar. Pojačalo je trenutno spojeno na pasivno autotransformatorsko pretpojačalo i zvučničku kombinaciju JBL 123A/ESS AMT1, osjetljivosti nešto ispod 90dB/1W/1m, i nakon mjesec dana pozornog slušanja, još nisam(-smo) našli neku zamjerku. Zvuk je taman kakav i treba biti; ništa ne fali nit ne bode u uho, svi detalji se jasno čuju, stereo slika odlična.... da ne duljim, velik i bogat zvuk kojeg je milina slušati. Jedino što se grije. A ni to ne mora biti zamjerka ako vas muče hladne noge. ;))) (-v)
Slika 3
I još nekoliko mjerenja i sličica za kraj:
 |
||||
 |
 |
 |
 |
 |
| Impulsni odziv pojačala pri V=2,88V, f=1kHz i Z=8ohm// 2,2uF | Impulsni odziv pojačala pri V=2,88V, f=2kHz i Z=8ohm | Impulsni odziv pojačala pri V=2,88V, f=100Hz i Z=8ohm | Impulsni odziv pojačala pri V=2,88V, f=20kHz i Z=8ohm | Impulsni odziv pojačala pri V=2,88V, f=10kHz i Z=8ohm |
 |
|||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
COPYRIGHT NOTICE
This material is not public domain. It is provided for your personal use only and may not be reproduced, re-distributed, re-transmitted, copied or otherwise used in any form without the express written permission of the author. You may not upload this material to any public server, on-line service, network or bulletin board without the prior written permission of the author.
The use or copying of the contents of this page, in whole or in part, for any commercial purpose is expressly prohibited.