The preamp 3
Nu alle schemageheimen openbaar zijn gemaakt, kan begonnen worden met de bouw van "the preamp". Dit is niet zo'n lastige klus, maar alles moet wel met de nodige zorgvuldigheid gebeuren. Bovendien moeten de voorgeschreven komponenten exakt worden aangehouden om optimale resultaten te bereiken. Daar zal in dit artikel veel aandacht aan worden besteed.
In totaliteit bestaat de voorversterker uit drie printen: een hoofdprint, een busprint en een voedingsprint. De afmetingen van de printen zijn zodanig gekozen dat alles ruim past in een standaard-19-inch-kast met een hoogte van 2 eenheden (88 mm). Voor de trafo wordt een apart aluminium kastje genomen, maar de afmetingen daarvan zijn niet kritisch. Behalve de drie printen zijn ook nog twee folies verkrijgbaar, een voor de frontplaat en een voor de achterzijde van de kast. Op die wijze kan men het geheel een net uiterlijk geven.
Eersteklaskomponenten
De printen en de folies kunt u zelf maken of bij Elektuur of de elektronicahandel kopen. De door ons (en de handelaar) geleverde printen zijn geheel vertind, met uitzondering van de bovenzijde van de hoofdprint. Voordat u nu begint met het solderen van de komponenten, moeten we eerst het een en ander vertellen over de kwaliteit van de gebruikte onderdelen.
Eerst de no-compromise-opzet, waarmee een optimale geluidskwaliteit kan worden behaald en die (dus) het meeste geld kost:
Voor alle weerstanden worden l%-metaalfilmtypen genomen. R7 en R8 dienen zelfs 1-promille-weerstanden te zijn. We kunnen ons voorstellen dat het moeite kost om die te pakken te krijgen. Lukt het echt niet, meet dan verschillende l%-weerstanden na met een digitale meter en zoek er twee uit die zo dicht mogelijk bij elkaar liggen.
De opamps zijn allemaal OP-27's en de dubbeltransistoren MAT-02's. Er bestaat ook een OP-37, maar die is in het lijnversterkergedeelte niet bruikbaar omdat hij door de fabrikant is gekompenseerd voor versterkingen groter dan vijf. De OP-27 wordt door verschillende fabrikanten gemaakt: PMI, Analog Devices en Burr Brown. Het type van AD is niet bruikbaar (of u moet de voedingsspanning verlagen tot + en -15 V). De exemplaren van PMI en BB zijn beide uitstekend voor onze toepasssing, alleen zit er wat verschil in de bandbreedte, waarschijnlijk veroorzaakt door de interne kompensatie. Zo is het frekwentiebereik van onze preamp met PMI-types zo'n 500 kHz en met Burr-Brown-types bijna 1 MHz. Daarvoor geeft die van Burr-Brown echter wat meer overshoot bij blokgolven. In de praktijk hebben we gehoormatig echter geen enkel verschil tussen de diverse fabrikaten kunnen vaststellen. Denk er wel aan dat voor de IC's met hetzelfde nummer in beide kanalen hetzelfde merk moet worden genomen.
Bij de kondensatoren zijn nogal wat verschillende typen toegepast. Alle C's in de signaalweg bestaan uit een parallelschakeling van een MKT- en een MKPkondensator (zie ook het aparte kader dat gewijd is aan de kwaliteiten van de verschillende soorten kondensatoren). De frekwentiebepalende kondensatoren in het RIAA-gedeelte (C9, C10, C11) zijn allemaal 1%, polystyreen. In de voeding zijn overal elko's voor printmontage van Philips toegepast; daar hebben we uitstekende ervaringen mee. De ontkoppelkondensatoren parallel aan de elko's kunnen MKT's of keramische typen zijn.
Dat alles geldt voor de hoofdprint en de busprint. Op de voedingsprint zitten voornamelijk "gewone" komponenten. Daar kunt u zich dus gewoon aan de onderdelenlijst houden. Dan komen we bij de mechanische komponenten. Voor de cinch-ingangsbussen kunt u het beste vergulde typen nemen. Die kosten niet veel meer dan gewone bussen en u bent dan gegarandeerd verlost van oxydatieverschijnselen en kontaktpotentialen die anders zouden kunnen ontstaan tussen steker en bus.
De relais op de busprint moeten natuurlijk van onverdachte kwaliteit zijn. We noemen drie gangbare types: Meisei M1-12 of M1B12H, Siemens W11V23102A0006-Alll en Omron G2V-2. Een van de beste is wel het type DS2E-M-12V van SDS. Helaas is dit een gepolariseerd relais. We hebben dit type pas ontvangen toen de busprint reeds klaar was, met het gevolg dat de spoel-aansluitingen hiervoor precies verkeerd om bleken te zitten. Wilt u dit relais dus toepassen, dan moeten bij elk relais de spoel-aansluitingen worden verwisseld. Alle genoemde relais hebben overigens dubbele veerkontakten, waardoor altijd een optimaal kontakt wordt verkregen. De volumeregelaar moet beslist kraakvrij zijn en een zeer goede gelijkloop hebben. We hebben daarvoor een stereo-potmeter van de Japanse fabrikant Alps gekozen. De resultaten zijn werkelijk uitstekend, maar dat mag ook wel voor een prijs van enkele tientjes! De balansregelaars zijn iets minder kritisch, maar neemt u alstublieft niet de doorsnee-dingen uit de elektronicawinkel. Het moet wel een Bourns- of een Spectrol-potmeter zijn, om maar een paar goede merken te noemen (in elk geval geleidende plastic of cermet, maar geen kool-baanpots). De schakelaars zijn verder niet kritisch, aangezien deze alleen maar gelijkspanningen hoeven te schakelen (voor de relais).
Goedkoper kan het natuurlijk ook, maar dan zult u wel iets aan kwaliteit moeten opofferen. We geven een paar tips. Vindt u de OP-27 te duur, dan kunt u als alternatief de 5534 nemen, goedkoop en toch vrij goed (ofschoon dan wel de kans op offsetproblemen aanwezig is). De MAT-02 kan eventueel worden vervangen door een LM394. Wie overigens geen gebruik maakt van MC-elementen, kan aardig wat besparen door slechts een dubbeltransistor per kanaal op de print te solderen (voor MD werkt dat prima!). En tenslotte het kondensatorprobleem: gebruik s.v.p. nergens in de signaalwegen elko's. Op zijn minst moeten overal MKT-kondensatoren worden gebruikt, anders kunt u beter een goedkoper ontwerp zoeken; de bouw van "the preamp" heeft dan geen enkele zin!
| Ingangen | |||
|---|---|---|---|
| Ingangsgevoeligheid (1 kHz) (tussen haakjes: ingangsimpedantie) | |||
| phono: MC-low | 0,1 mV (≤ 47 kΩ) | ||
| phono: MC-high | 0,2 mV (≤ 47 kΩ) | ||
| phono: MD-low | 2 mV (≤ 47 kΩ) | ||
| phono: MD-high | 4 mV (≤ 47 kΩ) | ||
| tape, tuner, aux | 200 mV (45 kΩ) | ||
| CD | 400 mV (20 kΩ) | ||
| Maximale ingangsspanning (1 kHz) van ingang naar line out (tussen haakjes: van ingang naar tape out) | |||
| phono:MC-low | 1 mV (6 mV) | ||
| phono:MC-high | 2 mV (12 mV) | ||
| phono:MD-low | 20 mV (120 mV) | ||
| phono:MD-high | 40 mV (240 mV) | ||
| tape, tuner, aux | 2 V | ||
| CD | 4 V | ||
| Phono-ingang | |||
| RIAA-korrektie | ±0,2 dB (20 Hz...20 kHz) | ||
| Standaard-ingangsimpedantie | 47 kΩ* | ||
| Standaard-ingangskapaciteit | 50 pF* | ||
| Uitgang (line out) | |||
| Nominale uitgangsspanning | 1,2 V | ||
| Maximale uitgangsspanning | 10 V | ||
| Uitgangsimpedantie | < 100 Ohm | ||
| Maximale uitgangsstroom | 20 mA | ||
| THD (1 kHz) | |||
| uitgangsspanning | 100 mV | 1,2 V | 10 V |
| phono: MC-low | < 0,1% | < 0,01% | < 0,02% |
| phono: MC-high | < 0,05% | < 0,01% | < 0,02% |
| phono: MD-low | < 0,01% | < 0,005% | < 0,02% |
| phono: MD-high | < 0,01% | < 0,005% | < 0,02% |
| tape, tuner, aux | < 0,005% | < 0,005% | < 0,02% |
| CD | < 0,005% | < 0,005% | < 0,02% |
| THD (20 Hz...20 kHz, 1,2V uit) | |||
| phono MC | < 0,02% | ||
| phono MD | < 0,01% | ||
| tape, tuner, aux | < 0,008% | ||
| CD | < 0,008% | ||
| IM-vervorming (60 Hz : 7 kHz, 4:1, SMPTE) | |||
| tape, tuner, aux, CD | < 0,003% | ||
| Signaal/ruis-verhouding (ingangen kortgesloten, 1,2 V uit, IHF-A-netwerk) | |||
| phono: MC-low | > 70 dB | ||
| phono: MC-high | > 76 dB | ||
| phono: MD-low | > 86 dB | ||
| phono: MD-high | > 92 dB | ||
| tape, tuner, aux | > 105 dB | ||
| CD | > 105 dB | ||
| Lijnversterker (afgesloten met 47 k0hm) | |||
| frekwentiebereik 10 Hz...50 kHz | ±0,1 dB | ||
| frekwentiebereik 1,5 Hz...500 kHz | -3 dB | ||
| faseverloop | < ±0,5 ° (15 Hz...120 kHz) | ||
| overspraak (10 kHz, L ↔ R, lijn-ingangen) | < -70 dB | ||
| overspraak tussen ingangen | < -80 dB | ||
| slew rate | > 4 V/µs | ||
*diverse waarden instelbaar op print, van 10 Ω tot 47 kΩ en 50 pF tot 500 pF
Er kan gebouwd worden
Hebt u alle onderdelen en de printen? Dan kan van start worden gegaan. U kunt misschien eerst de kast helemaal op maat maken, zodat de printen straks meteen kunnen worden ingebouwd. De trafo (een gewone of een ringkerntype, dat maakt weinig uit) wordt in een aluminium kastje gemonteerd (zie figuur 12), waaruit aan de ene kant een (niet geaard!) netsnoer komt en aan de andere kant een (vrij dikke) drie-aderige kabel met aan het einde een degelijke steker met drie pennen (in de prototypes is hiervoor een XLR-steker genomen). Achter op de kast komt dan een bijbehorende bus voor deze steker. Deze werkwijze is absoluut noodzakeljk om brom uit de kast te houden (diverse afschermingen hebben we geprobeerd, maar geen enkele was echt afdoende). Met behulp van een dubbelpolige schakelaar kan de sekundaire trafospanning dan worden in-en uitgeschakeld.
Figuur 12. De trafo voor "the preamp" wordt in een apart kastje ondergebracht.
Dan kunnen we beginnen met solderen. We maken wel vaker opmerkingen over goede soldeerverbindingen e.d., maar hierbij is dat wel heel belangrijk. Een slechte soldeerverbinding (te veel tin gebruikt, niet goed uitgevloeid o.i.d.) kan funest zijn voor de geluidskwaliteit. Gebruik eersteklas soldeertin (een bekend merk) en een schone bout met de juiste temperatuur. Let er op dat sommige onderdelen aan beide zijden van de print gesoldeerd moeten worden!
We beginnen met het solderen van de voedingsprint (als u dat na het eerste deel nog niet gedaan heeft). De spanningsregelaars worden alle voorzien van een flinke koelvin (met behulp van zelftappers kan deze op de print worden vastgezet). Voor de digitale IC's kunt u rustig een voetje gebruiken. Neem een konnektor voor de aansluiting van de relais-stuurlijnen en de verbindingen met de schakelaars (Kl en K2). De voedingsprint kan vervolgens aan de rechterzijde in de kast worden gebouwd (denk aan een afschermingsplaat tussen voedingsprint en hoofdprint). De wisselspanning die binnenkomt op de voedingsbus, gaat eerst naar de schakelaar en van daaruit naar de print. Dan kan ook het indikatie-LEDje aangesloten worden. De massaaansluiting op de print wordt via een kort stuk kabel verbonden met de kast. U kunt de voeding al eens inschakelen en meten of er gelijkspanningen uit komen. Met de twee instel-potmeters kan de uitgangsspanning alvast op circa + en -18 V worden afgeregeld.
Attentie: Indien u een busprint 86111-3 ontvangt met het achtervoegsel A, hoeft u konnektor K1 niet meer om te draaien. Dit is een gewijzigde versie waarbij de konnektor-opdruk wel goed is en waarop ook gepolariseerde relais zonder wijzigingen kunnen worden toegepast.
De busprint is snel klaar. Eerst worden alle bussen op de print geschroefd (ingang aan de koperzijde). Draai de bussen eerst met de hand vast, richt ze uit en soldeer elke bus heel even vast aan de print, anders kan het later gebeuren dat de bussen gaan meedraaien bij het insteken en uittrekken van de stekers. Hierna kan men de bus-moeren nog wat vaster aantrekken (niet te vast, dan draait u de schroefdraad stuk). Daarna kunnen de overige komponenten op de print worden gesoldeerd (inklusief de relais). Sommige weerstanden worden aan een kant direkt aan de middenaansluiting van de bus gesoldeerd. Bij de tape- en lijnuitgangen geschiedt de verbinding tussen bus en print via een stukje draad. De resterende aansluitingen worden voorzien van soldeerpennen, zodat we daar straks goed bij komen bij het bedraden van het geheel.
Vervolgens worden hars-resten op de print aan de soldeerzijde verwijderd (print rechtop zetten in een bakje en voorzichtig afborstelen met een in spiritus of alcohol gedrenkte kwast) en dan helemaal "gesealed" aan de koperzijde met plastic-spray. Pas wel op dat geen reinigingsmiddel of plastic-spray in de relais en de bussen terecht komt. Door deze reiniging wordt overspraak sterk verminderd. Daarna wordt de print tegen de achterzijde van de kast geschroefd met behulp van afstandsbusjes (anders bestaat de kans dat de koperbanen of bussen in aanraking komen met de kast).
De massa-aansluiting naast de phono-ingangen dient tevens als kast-massa. Dat punt moet dus kontakt maken met het chassis! Van hieruit wordt een kabel gelegd naar het centrale massapunt op de voedingsprint.
Als laatste is de hoofdprint aan de beurt. Werk hier de bekende volgorde af: weerstanden, kondensatoren, mechanische onderdelen en tenslotte de halfgeleiders. Let op dat "kale" kondensatoren (als u die gebruikt) niet in aanraking komen met de afschermingslaag aan de bovenkant. Voor de IC's mogen geen voetjes worden gebruikt! Voor op de print moeten drie voedingsrails worden gelegd (zie figuur 13). Daartoe worden eerst in alle gaten soldeerpennen gemonteerd. Vervolgens worden stroken koper of blik (die kunt u zelf knippen) aan de soldeer-pennen gesoldeerd op enkele millimeters boven de print. Wilt u het heel mooi doen, dan kunnen de strips worden "bekleed" met verschillende kleuren krimpkous (een kleur per rail), zoals op de foto te zien is. Tenslotte worden alle aansluitingspunten voorzien van soldeerpennen. Hierbij wordt alleen de pen voor de massaverbinding naar de voeding aan de bovenzijde van de hoofdprint aan de afscherming vastgesoldeerd.
Figuur 13. Hier zijn duidelijk de voedingsrails op de hoofdprint te zien.
Ook hier wordt de koperzijde helemaal gereinigd en vervolgens ingespoten met plastic-spray, voor een betere isolatie tussen de sporen.
Nu kan de print in de kast worden geschroefd. Alle verbindingen met de schakelaars en potmeters kunnen worden gelegd, plus de verbindingen tussen hoofdprint en busprint rechts op de print, bij het lijngedeelte (hiervoor hoeft geen afgeschermde kabel te worden gebruikt, aangezien het steeds maar om enkele centimeters gaat). Houd alle verbindingen wel zo kort mogelijk. Tevens worden de voedingslijnen tussen voedingsprint en hoofdprint gelegd. Voor de schakeldraden naar de busprint kunt u een stuk flatcable nemen met aan beide kanten een konnektor. Let op: de opdruk bij K1 op de busprint is per ongeluk 180° verdraaid. Pen 1 zit dus in werkelijkheid op de plaats waar nummer 10 staat (u hoeft dus alleen de steker bij de busprint 180° te draaien, dan klopt alles weer).
Als laatste worden de verbindingen gelegd van de MC/MD-bussen naar de bijbehorende ingangen op de hoofdprint, en van de uitgangen van de MC/ MD-trap op de hoofdprint naar de busprint. Neem hiervoor een betere kwaliteit afgeschermde kabel. Goede resultaten kunnen ook worden bereikt door het gebruik van flexibele TV-koaxkabel.
Als alles is aangesloten, kan de voedingsschakelaar worden ingedrukt. Op de voedingsrails van de hoofdprint moet u vervolgens exakt + en -18,5 V instellen met behulp van P1 en P2. Dan moet nog de aktieve offsetkorrektie in het MC/MDgedeelte worden gekontroleerd. Meet de gelijkspanning op de uitgang van de LF411 (pen 6) in elk kanaal. Is de spanning op dat punt negatiever dan -14 V, dan dient u de waarde van R15 zolang te verlagen totdat die waarde wel gehaald wordt. Dit hangt af van de gebruikte ingangstransistoren; in de meeste gevallen zal een aanpassing van R15 niet nodig zijn. Ter kontrole kunt u nog eens de gelijkspanning aan de uitgang (pen 6) van IC2 meten. Daar moet praktisch nul volt staan (max. toegestane afwijking: 5 mV).
Daarmee is de bouw van "the preamp" voltooid. Een exemplaar dat volgens deze voorschriften en de voorgeschreven "geprefereerde" komponenten wordt opgebouwd, zal minstens de specifikaties halen die u aan het begin van dit artikel kunt vinden. Dat zijn echte minimum-specs. Bij de prototypes hebben we bijvoorbeeld vervormingen gemeten die minder dan de helft waren van de hier opgegeven waarden. Voor de metingen aan "the preamp" hebben we overigens de hulp van speciale meetapparatuur moeten inroepen, aangezien onze eigen apparatuur niet in staat was dergelijke lage waardes te meten.
The preamp is nu klaar voor gebruik. Om hem optimaal te kunnen benutten, moet hij gekombineerd worden met eersteklas-audio-apparatuur. Dan zult u pas horen welke kwaliteiten hij bezit. Let er bij de plaatsing van "the preamp" op, dat deze niet vlak op of naast brom-veroorzakende komponenten wordt geplaatst, zoals een eindtrap. Dat veroorzaakt meteen brom in de MC-trap. Het kastje met de trafo kan ergens op de grond worden geplaatst.
We zijn ervan overtuigd dat dit ontwerp tot topprestaties in staat is. Vergelijkt u de nieuwe voorversterker ook gerust eens met fabrieks-voorversterkers. We zijn benieuwd naar uw ervaringen.
Figuur 14. De hoofdprint. De koperlay-out van de komponentenzijde vindt u op de middenpagina's in dit nummer.
| R1,R1' | 20Ω0 |
| R2,R2' | 49Ω9 |
| R3,R3' | 100 Ω |
| R4,R4',R50,R50' | 1k00 |
| R5,R5' | 49k9 |
| R6,R6' | 150 Ω |
| R7,R7',R8,R8' | 1k50 0,1% |
| R9...R11,R9'...R11' | 392 Ω |
| R12,R12' | 348 Ω |
| R13,R13' | 3k48 |
| R14,R14' | 3k16 |
| R15,R15' | 22k1 |
| R16,R16' | 1k21 |
| R17,R17' | 16Ω5 |
| R18,R18',R37,R37',R41,R41',R43,R43' | 2k21 |
| R19,R19' | 121 k |
| R20,R20' | 475 k |
| R21,R21',R52,R52' | 20k0 |
| R22,R22' | 15k0 |
| R23,R23',R45,R45' | 4k75 |
| R24,R24' | 3k92 |
| R25,R25',R26,R26',R47,R47' | 1M00 |
| R27,R27',R46,R46' | 475 k |
| R28,R28' | 27k4 |
| R29,R29' | 182 Ω |
| R30,R30',R33,R33',R34,R34',R36,R36',R54...R57,R54'...R57' | 10 Ω 5% |
| R31,R31',R32,R32' | 22 Ω 5% |
| R35,R35' | 6k8 5% |
| R38,R38',R42,R42',R44,R44' | 48k7 |
| R39,R39',R48,R48',R49,R49',R51,R51' | 10k0 |
| R40,R40' | 10k2 |
| R53,R53' | 100 k |
| P1,P1' | 10 k log. potmeter (bijv. Bourns, Spectral) |
| P2 | 10 k log. stereopotmeter (bije Alps type RKGA2-10k AX2) |
| C1,C1' | 220 p polystyreen |
| C2,C2',C3,C3' | 100 p polystyreen |
| C4,C4' | 47 p polystyreen |
| C5,C5',C6,C6',C12,C12',C14,C14',C40,C40' | 10 µ MKT |
| C7,C7',C13,C13',C41,C41' | 4µ7 MKP |
| C8,C8' | 10 n polystyreen |
| C9,C9',C11,C11' | 33 n polystyreen 1% |
| C10,C10' | 1 n polystyreen 1% |
| C15,C15' | 2µ2 MKP |
| C16,C16',C17,C17' | 470 n MKT |
| C18,C18' | 100 µ/3 V tantaal |
| C19,C19',C21,C21',C22,C22',C25,C25',C26,C26', C31,C31',C32,C32',C42,C42',C43,C43',C46,C46',C47,C47' | 220 n MKT |
| C20,C20',C29,C29',C30,C30' | 100 µ/25 V |
| C23,C23',C24,C24',C27,C27',C28,C28',C44,C44', C45,C45',C48,C48',C49,C49' | 1000 µ/25 V |
| C38,C39,C39' | 100 n MKT |
| C50...C55,C50'...C55' | 22 n keramisch |
| D1...D7 | 1N4148 |
| D8,D8' | LED rood (normaal type) |
| T1...T3,T1'...T3' | MAT-02 |
| T4,T4' | 2N2219 |
| IC1,IC1',IC2,IC2',IC4,IC4',IC5,IC5' | OP-27 (Burr Brown, PMI) |
| IC3,IC3' | LF411 |
| S1,S1' | 2-polige DIP-switch |
| S2,S2' | 8-polige DIP-switch |
| S3 | enkelpolige miniatuurschakelaar |
| ReA...ReG | miniatuur-relais 2 × wissel, spoelspanning 12 V (bijv. Meisei M1-12 of M1B12H, Siemens W11V23102-A0006-A1 11 of Omron G2V-2) |
| 16 vergulde cinchchassisdelen | |
| EPS 86111-2 | |
| EPS 86111-3A | |
Weerstanden (1% metaalfilm, tenzij anders vermeld).
Figuur 15. Zo zien de folies voor de frontplaat en de achterzijde er uit.
Figuur 16. De noodzakelijke gegevens voor het boren van de gaten aan de voor- en achterzijde.
Kondensatoren; een (audio)-hoofdstuk apart
Kondensatoren zijn er in vele soorten en kwaliteiten. Tot voor enkele jaren was er nauwelijks onderzoek verricht naar de prestaties van de verschillende kondensatortypen voor toepassing in audioschakelingen. Tegenwoordig heerst echter vooral in high-end-kringen een ware kondensator-manie: Vandaag blijken polypropyleenkondensatoren van het merk X subliem te klinken, morgen blinkt opeens merk Y uit met eenzelfde type dat toch een iets fijnere doortekening van het geluidsbeeld geeft. Wat is nu waar aan deze verhalen? Vooral in de Verenigde Staten hebben enkele serieuze onderzoekers zich bezig gehouden met uitgebreide research op dit gebied, met verrassende resultaten. In 1980 publiceerden Walter Jung en Richard Marsh in het gezaghebbende blad "Audio" het eerste (naar ons bekend) uitgebreide en goed gefundeerde artikel over de verschillen tussen de diverse soorten kondensatoren voor audiotoepassingen. Naar aanleiding van dit artikel hebben we zelf ook enig onderzoek verricht in het Elektuur-lab. De resultaten hiervan liggen ten grondslag aan de keus van de kondensatortypen die we in "the preamp" hebben toegepast. In dit korte kader willen we niet te diep in deze materie duiken, maar wel even laten zien welke soorten kondensatoren u wel en niet kunt gebruiken in hoogwaardige audio-ontwerpen.
Een heleboel soorten
Er zijn tegenwoordig enorm veel soorten kondensatoren op de markt, waarvan we de belangrijkste noemen. Meestal worden de groepen verdeeld naar het gebruikte diëlektricum:
- teflon
- polystyreen
- gemetalliseerd polypropyleen
- polypropyleen
- gemetalliseerd polycarbonaat
- polycarbonaat
- gemetalliseerd polyetheen
- polyetheen
- mica
- glas
Deze volgorde geeft tevens de kwaliteitsplaats in de rij aan, volgens de onderzoekingen die in het verleden zijn verricht. Teflon-kondensatoren zijn dus in principe het beste, maar hebben ook de hoogste kostprijs en de grootste afmetingen.
Dit zijn allemaal "gewone" kondensatoren. Daarnaast kennen we voor grotere kapaciteitswaarden ook nog de elektrolytische kondensatoren. Deze kunnen worden onderverdeeld in de volgende soorten:
- bipolaire elko's
- droge aluminium-elko's
- natte aluminium-elko's
- tantaal-kondensatoren
Ook hier weer in kwaliteitsvolgorde, waarbij we moeten opmerken dat bipolaire elko's weliswaar de beste resultaten uit dit rijtje kunnen geven, maar dat dit sterk merkgebonden is.
In het Elektuur-lab hebben we eerst aan diverse soorten kondensatoren vervormingsmetingen verricht, waarbij de kondensator in de signaalweg werd opgenomen en steeds werd afgesloten met dezelfde belastingsweerstand (kondensatorwaarde natuurlijk steeds gelijk). De resultaten waren verbluffend: met onze meetapparatuur (meetgrens circa 0,005%) kon geen enkele vervorming worden gemeten in het audiogebied tot 50 kHz, alleen bij tantaalkondensatoren van diverse fabrikaten ging het mis. Daar liepen de vervormingscijfers in de procenten! Dit type is dus totaal ongeschikt voor gebruik in signaalwegen. Ook voor keramische kondensatoren moeten we u waarschuwen. Die zijn prima voor hoogfrekwent-toepassingen, maar totaal onbruikbaar voor audio-doeleinden. En nu de rest: welke verschillen kunnen nog meer worden gemeten? De heren Jung en Curl hebben een eenvoudige dynamische meetmethode bedacht, waarbij diverse faktoren in een keer kunnen worden gemeten (o.a de dissipatiefaktor en diëlektrische absorptie, twee belangrijke parameters). Men gaat hierbij uit van twee CR-netwerken (zie figuur 17), die vanuit een laagohmige spanningsbron een blokgolf krijgen aangeboden. De uitgangssignalen worden naar een zeer gevoelige oscilloskoop gevoerd en daar van elkaar afgetrokken. Dit signaal is een maat voor het verschil tussen de twee netwerken. Bouwen we een CR-netwerk op met een referentiekondensator (bijvoorbeeld een teflon- of polystyreentype), dan kunnen we in het andere netwerk een testkondensator opnemen en deze vergelijken met de referentiekondensator. De weerstand van 100 Q dient voor het kompenseren van de ekwivalente serieweerstand van de testkondensator, waarbij er van uit wordt gegaan dat de referentie-C dus altijd de laagste serieweerstand heeft. De aangeboden blokgolf moet een vrij lage frekwentie hebben om de afwijkingen goed zichtbaar te maken. 50 Hz is hierbij een aardig uitgangspunt.
Figuur 17. Deze schakeling kan worden gebruikt voor het verrichten van vergelijkende metingen aan kondensatoren.
Met deze opzet was het mogelijk om duidelijke verschillen aan het licht te brengen. We zullen dadelijk enige percentages noemen, waarbij u er aan moet denken dat dit de procentuele afwijking is ten opzichte van de absolute grootte van de aangeboden blokspanning. De verschillen bestaan voornamelijk uit een afwijkend spanningsverloop in het "rechte" stuk van de blok en uit een niet goed volgen van de spanningssprong. Als referentie-kondensator werd geëxperimenteerd met gemetalliseerd-polypropyleenen polystyreen-kondensatoren. Dat leverde weinig verschillen op, zodat besloten werd om als referentie-C het eerste type (van Ropel) te nemen (polystyreenkondensatoren zijn namelijk alleen in vrij kleine waarden verkrijgbaar, en dat maakt de metingen bij grotere testwaarden nogal moeilijk). We zullen u niet vermoeien met allerlei merknamen, maar geven alleen de belangrijkste verschillen:
- Alle polypropyleen- en gemetalliseerd-polypropyleen(MKP)-C's hebben een afwijking van minder dan 0,01% t.o.v. de referentie-C. Deze waarde wordt ook bereikt door de polystyreen(Styroflex)-kondensatoren en de zogenaamde Wondercaps (speciale audio-kondensatoren die tegen onverklaarbaar hoge prijzen worden aangeboden).
- De in elektronicaschakelingen veelgebruikte MKTkondensatoren (gemetalliseerd polyetheenterephtalaat komen op de tweede plaats met een gemiddelde afwijking van 0,03%. Een zelfde waarde wordt gehaald door polycarbonaat- en gemetalliseerd-polycarbonaat(MKC)kondensatoren.
- Achteraan in het rijtje staan de elko's en tantaalkondensatoren, met afwijkingen van meer dan 1%. Dit is sterk merk-afhankelijk, maar geen enkele fabrikaat kwam onder de l%-grens, ook de bipolaire elko's niet.
Dat waren de resultaten. Misschien denkt u dat de oplossing kan worden gezocht in het parallel schakelen van bijvoorbeeld een elko en een "gewone" goede C. Nou, vergeet het maar. Het dynamische gedrag van het geheel is dan altijd gelijk aan dat van de slechtste komponent, aangezien de problemen o.a. veroorzaakt worden door ladingsopslag in het diëlektricum (deze methode heeft alleen invloed op het hoogfrekwentgedrag).
Tot zo ver onze metingen. We hopen in de toekomst nog nauwkeuriger metingen te kunnen doen, waarmee ook zeer kleine verschillen kunnen worden gemeten. Maar dat hangt af van de bereikte resultaten hier in het Elektuur-lab.
U zult wel begrijpen dat we naar aanleiding van dit kleine onderzoek hebben besloten alleen kondensatoren uit de eerste twee groepen in de signaalwegen van "the preamp" toe te passen. Overal waar dat het geval is, zijn trouwens twee C's parallel geschakeld. We hebben daar overal een MKT-type van 10 µF voor genomen (omdat de afmetingen nog vrij klein zijn) en een MKP van 4µ7. Ook kwa hoogfrekwent-gedrag voldoet deze kombinatie uitstekend. Mocht u zelf, op grond van persoonlijke ervaringen, nog een voorkeur hebben voor een bepaalde soort of merk, dan kunt u dat natuurlijk altijd toepassen. Op de print is hiervoor vrij veel ruimte gereserveerd.