Single-ended klasse A

En kunde havde for nogle
år siden påbegyndt et projekt som skulle give ham to kompromisløse
effektforstærkere. Projektet var gået i stå efter at rørsokler,
transformatorer, og nogle gode elektrolytkondensatorer var blevet monteret i to
flotte stålchassiser. Nu skulle projektet gøres færdigt, så han overdrog
opgaven til mig. Jeg fik også en grov skitse af hvordan forstærkeren var tænkt
realiseret. Vi blev enige om at jeg skulle udarbejde et detaljeret diagram,
beregne komponentværdier og montere alle småkomponenterne i det ene eksemplar.
Så ville han selv montere det andet.

Det lå fast at
forstærkerne skulle bygges som single-ended triode (SET) mono-trin med GM70 i udgangen og meget få komponenter i signal vejen.

Som det vil være de
fleste bekendt er der to meget forskellige principper når det gælder
forstærkere. Det mest almindelige er at man bruger modkobling til at reducere
forvrængning, forbedre frekvensgang, undertrykke støj fra spændingsforsyningen
og skabe lav udgangsimpedans. Det anden er at man laver en forstærker med lav
forvrængning og god frekvensgang uden modkobling. De aktuelle forstærkere
hører, som de fleste SET, til den sidste type. SET forstærkere er både elsket
og hadet. Hadet fordi de måler dårligt ved fuld udstyring. Elsket fordi de både
måler og lyder godt når de spiller ved moderat udgangseffekt.

Når man betragter den
kurve der beskriver forholdet mellem input og output for en triode ser man en
næsten ret linje med en svag krumning. Når trioden arbejder på maksimal effekt
betyder linjens krumning at de positive og negative dele af signalet forstærkes
lidt forskelligt, det vil sige at udgangssignalet er ikke længere en eksakt
kopi af indgangssignalet, med andre ord udgangssignalet er forvrænget. Ved
mindre effekt kan linjen betragtes som ret dvs. forvrængningen er forsvindende
(se også PS nedenfor). GM70 kan klare store effekter og derfor har dette rør et
stort område hvor det arbejder med lav forvrængning.

I en Hi-Fi forstærker
tilstræber man en lav udgangsimpedans (= høj dæmpningsfaktor) fordi det giver
det bedste resultat i de tilfælde hvor højttalerens impedans varierer med
frekvensen. I en modkoblet transistorforstærker er det ikke noget problem at
gøre udgangsimpedansen lav – man bruger bare en kraftig modkobling. Nogle
fabrikater praler ligefrem med skyhøj dæmpningsfaktor = meget hård modkobling. Til
SET forstærkere uden modkobling må man vælge rør med lav indre modstand for at
opnå en rimelig dæmpningsfaktor og her er GM70 et godt valg fordi dets indre
modstand er lav, meget lavere end for eksempel det kendte 211. Med en udgangsimpedans
omkring 1 Ω er der godt styr på en 8 Ω
højttalers basresonans, men man kan opleve farvning af lyden hvis højttalerens
impedanskurve er meget ujævn.

Forstærkerne består af et
drivertrin og et udgangstrin. I driver trinnet sidder en 437A triode. Koblingen
mellem de to trin varetages af en TANGO NC-20 interstagetransformator. I vore
dage er brugen af en interstagetransformator et sjældent syn. Det er en dyr
løsning som ikke ses i almindelige konsumer produkter, og selv i high end
produkter er den sjælden. Transformatoren danner den optimale belastning for
drivertrioden og den garanterer en lav-ohmig forbindelse fra udgangsrørets
gitter til stel, en vigtig detalje når man arbejder med store rør hvor
gitterstrømmen ikke kan negligeres. Men det skal selvfølgelig være en god
transformator. Jeg har målt på NC-20 og jeg er fuld af respekt – det er en
imponerende forening af viklingsteknik og metallurgi.

Udgangstransformatoren en
Tamura F-2013. Den lyder virkelig godt og den udemærker sig ved ikke at have
nogen resonans, som det ellers er almindeligt for den slags transformatorer.

En SET-forstærker kræver
gode spændingsforsyninger, i dette tilfælde fire stykker: To til glød og to til
anoderne. Højspændingen til udgangstrinnet leveres af to 5U4GB ensretterrør efterfulgt
af et pi-filter med en drosselspole og elektrolytkondensatorer
suppleret med en stor foliekondensator. Drivertrioden er ikke så hurtigt varm
så den får sin højspænding fra et GZ34 ensretterrør, som er endnu langsommere,
dermed får 437A triodens katode tid til at blive varm før der kommer spænding
på anoden.

Efter at jeg havde
færdiggjort den første forstærker, monterede kunden selv den anden, hvorefter
jeg fik begge ind på værkstedet igen for at udføre slutkontrollen.

Hele konstruktionen er
hardwired med sølvtråd til signalet og uden overføringskondensatorer.
Behøver jeg at sige at resultatet som forventet er en helt enestående
transparent lyd.

PS: Trioder vs. tetroder
og pentroder

Når gitterspændingen går
i positiv retning stiger strømmen gennem trioden. Med stigende strøm stiger
også forstærkningen det vil sige at forholdet mellem gitterspænding og
anodestrøm er ulineært. Men heldigvis er anodespændingen ikke konstant, den
falder når strømmen stiger og med faldende anodespænding falder også forstærkningen.
Når man vælger det rette arbejdspunkt kan disse to effekter udbalancere
hinanden og man har et forstærkertrin med lav forvrængning over et rimeligt
stort arbejdsområde.

I en tetrode og i en pentrode stiger forstærkningen
også med stigende strøm, men på grund af skærmgitteret (g2) falder forstærkningen
meget lidt med faldende anodespænding. Det er netop dette forhold der giver
tetroder og pentroder stor forstærkning og høj effektivitet. Men med disse
rørtyper kan man ikke udbalancere forvrængningen uden at benytte sig af
triodekobling (med lav forstærkning og lav effektivitet) eller den såkaldte
ultra-lineære kobling.