Menno van der Veen
geschreven door Ruud Kaltofen.
De naam Menno van der Veen zal iedere liefhebber van kwaliteits buizenversterkers bekend in de oren klinken. Met name zijn grensverleggende ontwerpen van uitgangstransformatoren zijn letterlijk over de hele wereld bekend. Zelf omschrijft hij zijn jarenlange focus op transformatoren terecht als zijn levenswerk.
Menno van der Veen
Het hoeft nauwelijks verbazing te wekken dat een AES avond met Menno steevast op een grote belangstelling kan rekenen. Dat bleek duidelijk uit de volledig gevulde zaal op 3 maart j.l. bij TM audio in Utrecht. Menno had voor de gelegenheid een uitgebreid scala aan apparatuur meegebracht zodat gedurende de avond op een aantal momenten tussen de uitleg door kon worden geluisterd en vergeleken.
De lezing:
Na een kort verhaal over zichzelf en zijn activiteiten gaf Menno een eenvoudige introductie over de werking van de elektronenbuis. Hij legde uit hoe bij een triode de elektronenstroom van de kathode naar de anode kan worden geregeld door een meer of minder negatieve spanning (t.o.v. kathode) aan te brengen op het stuurrooster. Aan de hand van de buiskarakteristieken, het verband tussen anodespanning en stroom bij verschillende negatieve spanningen op het stuurrooster, liet hij vervolgens zien hoe je in een oogwenk met alleen een liniaal en de wet van Ohm een eenvoudige versterkertrap kan ontwerpen, die zonder tegenkoppeling al minimaal vervormt.
Hierna ging het verder met een “toen en nu” demo. In deze demo kon eerst worden geluisterd naar een set gerestaureerde Quad II eindversterkers uit 1956 en vervolgens in een overigens gelijke setup naar een set STC70 eindversterkers van Menno.
De Quad II
De Quad II versterkers waren in hun tijd de absolute topklasse en klinken ook naar de normen van vandaag nog steeds indrukwekkend. Toch waren er duidelijke verschillen met de STC70 versterkers.
Menno legde uit dat Peter Walker, de ontwerper van de Quad versterker, in zijn ontwerp rekening moest houden met de beperkingen van de uitgangstransformator die hem ter beschikking stond. Deze heeft een beperkte bandbreedte, waardoor al in de audioband faseverschuiving optreedt. Die faseverschuiving maakt dat de tegenkoppeling niet optimaal kan werken. Zonder maatregelen zal het tegenkoppelcircuit bij een voldoende hoge frequentie zelfs gaan meekoppelen zodat de versterker instabiel wordt. Filtering in het tegenkoppelcircuit zal instabiliteit voorkomen, maar de tegenkoppeling is daardoor minder effectief bij hogere frequenties.
voor- en eindversterker van Vanderveen
De door Menno ontwikkelde ringkerntransformatoren hebben een veel grotere bandbreedte (-3dB punt typisch > 100 kHz). Hierdoor komt het “probleemgebied” van de trafo ruim boven het hoorbare frequentiegebied te liggen en kan de tegenkoppeling optimaal werken in de gehele audioband.
De belangrijkste verschillen van Menno’s ringkerntrafo’s met conventionele trafo’s:
- Gering lekveld en lekinductie Lsp
- grotere interne capaciteit Cip
Bij goede balans tussen Lsp en Cip:
- Breed frequentiebereik (>100 kHz)
- Geen HF ringing
- Diepe laagweergave door grotere Lp
instelling eindtrap
Het volgende onderwerp was de instelling van Eindbuizen. Drie methoden werden belicht:
Methode 1 - Rk//Ck:
Bij deze methode worden de kathoden van de eindbuizen op een positieve (gelijk)spanning gebracht door de (totale) kathodestroom door Rk te leiden. Deze methode komt in essentie overeen met de wijze waarop veelal ook trioden in voorversterkertrappen worden ingesteld.
Ck dient om de kathoden voor wisselspanning aan massa te leggen. De stuurroosters worden via weerstanden op een veel lagere spanning aangesloten (negatief dus t.o.v. de kathode), waarbij meestal de mogelijkheid bestaat om de ruststroombalans met een instelpotmeter te “finetunen”. Het instelpunt van de eindbuizen is afhankelijk van de effectieve stroom door de buizen, en verschuift daardoor met het momentane uitgangsvermogen van de versterker.
Methode 2 - Instelling d.m.v. negatieve roosterspanning:
Hierbij wordt een aparte (negatieve) gelijkspanning gebruikt om de stuurroosters te biasen. De kathoden liggen hier (nagenoeg) op 0 Volt en de ruststroominstelling is onafhankelijk van het momentane uitgangsvermogen. Door veroudering van de in balans geschakelde eindbuizen is gelijkheid van ruststromen in de tijd niet gegarandeerd en is regelmatige handmatige bijstelling nodig.
Methode 3 - Instelling middels Menno’s autobias module:
Door deze schakeling wordt de ruststroom door alle eindbuizen apart actief op ieder moment op een constant niveau gehouden. Dit is bij de vaste instellingen volgens de vorige methoden niet te garanderen. Ongelijkheid in ruststroom leidt tot kernverzadiging in de trafo en uiteindelijk tot vervorming en verlies van microdetails. Met name bij de ringkerntrafo’s is dat een belangrijk issue. Ook nu volgde weer een luisterproef waarin kon worden geluisterd naar UL40-S2 versterkers met en zonder de autobias module.
Menno ging nog even in op de weergave van microdetails. Bij zeer zwakke signalen wordt deze beperkt door beperkingen in de relatieve permeabiliteit (magnetische “beweeglijkheid”) van de transformatorkern. Hierover heeft hij in 2006 een AES paper gepubliceerd.
een kijkje in een buizenversterker
tegenkoppeling
Vervolgens werd stilgestaan bij de effecten van tegenkoppeling. Veelal wordt aangenomen dat tegenkoppeling per definitie de niet lineaire vervorming vermindert. Bij oudere buizenversterkers met een beperkte open-loop bandbreedte neemt bij de eerste 10 dB tegenkoppeling de vervorming echter toe, zoals gemeten en beschreven door Baxandall. Vooral hogere harmonischen nemen eerst in sterkte toe. Menno liet metingen zien aan moderne buizenversterkers, met grote open-loop bandbreedte; de vervorming van de harmonischen van 1 kHz nemen daar keurig af. Echter zo rondom de 7-e en hogere harmonische beginnen onregelmatigheden op te treden, waarbij de hogere harmonischen deels afnemen en deels niet worden onderdrukt. Een vuistregel stelt daarom dat bij buizenversterkers meer dan 15 dB tegenkoppeling onwenselijk is. De versterker gaat dan hard en plat klinken.
demo
Menno had tot slot een interessante demo voorbereid, waarin een poging werd gedaan om de klank van een halfgeleiderversterker zodanig te manipuleren dat deze gaat klinken als een buizenversterker. Voor deze gelegenheid was een Hypex UcD180 versterker voorzien van een extra schakeling om dat doel te bereiken. Aldus Menno: "een versterker van Bruno (Putzeys) met een knopje van Menno". De demo behelsde een luistertest waarin wisselend geluisterd kon worden naar de situatie “knopje aan” of “knopje uit”. Vervolgens werd de aanwezigen gevraagd om aan de hand van enkele criteria een voorkeur uit te spreken voor één van de twee configuraties.
Er waren duidelijke verschillen te horen, hoewel zich geen duidelijke winnaar aftekende in deze korte luistertest.
De verklaring voor de hoorbare verschillen, stelde Menno, is het feit dat de uitgangsimpedantie van de versterker door de toegevoegde schakeling kon worden gemanipuleerd middels stroomtegenkoppeling. De op deze wijze verhoogde uitgangsimpedantie maakt dat de UcD zich meer gedraagt als een buizeneindtrap.
Menno gaf aan zich nog meer in deze materie te gaan verdiepen.
Hiermee kwam een einde aan een zeer geslaagde avond. Het feit dat naderhand nog geruime tijd is nagepraat geeft aan dat de buizentechniek nog leeft als nooit tevoren!
[Foto's: Bert Kraaijpoel]