Is het echt GeenKloon?

OK, mijn GainClone is af...

Last modified: 09-Feb-2007

Een Kloon is GeenKloon?

In de weekvoorafgaande aan de analoge meeting (nr 3) in Sneek heb ik behoorlijk door zitten werken om de GeenKloon af te krijgen. Aangezien ik beloofd had mijn versie van de GainClone op deze meeting te laten horen moest er onverwacht nog hard doorgewerkt worden om hem op tijd klaar te krijgen voor Sneek.

Dit is dan ook de reden dat er bij dit verhaal in eerste instantie geen foto's stonden, en zeker niet van het bouwproces in verscheidene stadia. Ik had er domweg geen tijd voor. In plaats daarvan zal ik de kastjes binnenkort nog eens openschroeven en foto's maken van relevante onderdelen zodat je evt. zelf ook een GeenKloon kan gaan maken.

En nu maar hopen dat het eindresultaat van deze uit de hand gelopen grap ook nog een beetje wil klinken (en dan niet alleen met mijn speakers).

Bouwbeslissingen

Natuurlijk moest ik wel een paar beslissingen nemen over de componenten voordat ik aan het eigenlijke bouwen kon beginnen. Want hoewel ik zeker wil dat de GeenKloon optimaal presteert ben ik niet van plan om ook nog eens een vermogen in zeer exclusieve weerstanden en condensatoren te stoppen. Dat kan altijd nog. Maar los daarvan moest ik nog nadenken over de OpAmp die ik zou gaan gebruiken en over de componenten die ik weg wilde gaan laten. Net op het juiste moment kreeg ik van hear.nl collega Sodejuu een geweldig aanbod, hij had twee paar OpAmps voor me beschikbaar: de LM1875 en de LM3875. Omdat de LM3875 geheel in plastic wordt geleverd is deze het gemakkelijkst te verwerken en heb ik deze power opamp gekozen voor dit project.

Zoals je op de foto al een beetje kan zien is de LM3875 gemonteerd op een aluminium buis profiel van twee mm dik en dit profiel is gemonteerd op de bodem van de aluminium kast. Ongeveer een cm onder de opamp is het centrale massapunt gemonteerd (twee vergulde oogjes waarop alle massadraden en de massaconnecties van de condensatoren samenkomen).

Alle bedrading is van zilver met PTFE isolatie, met uitzondering van het ingangscircuit, dat is gemonteerd met afgeschermde Prefer microfoonkabel. Vanaf de attenuator loopt ook een zilverdraad van 0.35mm naar de ingang van de opamp, geisoleerd met PTFE.

Bouwen

Waarom duurde het bouwproces dan toch nog zo lang vraag je je wellicht af?

Allereerst bleek het langer te duren dan ik had gedacht om de schakeling met de OpAmp zo in te richten dat je ook die korte signaallijnen krijgt (Iets waar bij de GainCard nogal over wordt opgeschept.).

Ten tweede, omdat ik het leuk vond om de GeenKloon volledig dubbel mono uit te voeren, behalve de voeding dan. Dit betekent twee keer een kastje inrichten, OpAmp vastzetten op een aluminium profiel, Gaatjes boren voor connectors, attenuators etc.

En omdat de kastjes en de transformator verreweg de duurste componenten waren moet je er dus wel zuinig op zijn en besteedt je een beetje extra tijd aan de afwerking van de kastjes.

Maar eerst hierbij nog het door mij gebruikte schema:

Het ontwerp is gebaseerd op de non-inverted gainclone. Ik heb gebruik gemaakt van de standaard schema's voor een LM3875 versterker, maar de waardes voor de feedback weerstand en andere componenten heb ik wel even grofweg nagerekend met behulp van wat formules. Hiervoor heb ik ook een aparte pagina op de "background" sectie ingericht.

<Hier> is de links naar OpAmp formules en technische achtergrond.

Attenuator

Tevens heb ik me bedacht over de attenuator. Ik wilde toch het volume kunnen regelen. Daarom heb ik twee bijzonder goedkope 12-stappenschakelaars besteld en deze met weerstanden opgebouwd. Om de waardes van de weerstanden snel uit te kunnen rekenen heb ik in eerste instantie gebruik gemaakt van het programma van SDS labs en de waardes afgerond naar de E96 reeks die Conrad in het assortiment heeft. Helaas maakt het programma niet gebruik van deze standaard weerstand reeks dus is het niet goed bruikbaar.

Ik heb daarom een eigen spreadsheet variant gemaakt die je <HIER> kunt downloaden. Het programma is gemakkelijk aan te passen om zelf een volumeregelaar te bouwen of een eigen ontwerp volledig te tunen.

Voor de impedantie weerstand van 22k is deze 12-staps attenuator geplaatst, die tussen de -45 en 0 dB regelt. De weerstanden die hiervoor zijn gebruikt zijn:

from	to	resistor	attenuation	attn (dB)
1	2	5600	1	0
2	3	3900	0.719	-2.87
3	4	3000	0.523	-5.63
4	5	2000	0.372	-8.59
5	6	1500	0.272	-11.32
6	7	1100	0.196	-14.14
7	8	1300	0.141	-17.01
8	9	750	0.076	-22.40
9	10	390	0.038	-28.37
10	11	270	0.019	-34.62
11	12	100	0.005	-45.98

De Voeding

Simpeler dan dit kunnen we het niet maken (beter wel). Aangezien de originele Power Humpty naar verluid gebruik maakt van slechts 1 transformator, een viertal diodes enminimale afvlakking heb ik me voor dit ontwerp ook strikt aan dit dieet gehouden.

Zoals je op de foto kunt zien is de kast van de voeding eigenlijk zwaar overbemeten, maar goed, deze kast biedt daarom ook mogelijkheden voor een latere upgrade naar een model met dubbele voeding.

Wat in ieder geval noodzakelijk is dat je een euro netingang neemt met een zekering. Je zou bij zo'n simpel bouwproject al gauw de electrische veiligheid kunnen vergeten en dat kan je bij zo'n relatief grote transformator lelijk opbreken. Overigens heb ik zoals op de rechterfoto goed te zien is ook bij de uitgang de positieve spanning middels een 4A zekering beveiligd.

De opbouw is in eerste instantie wellicht wel te simpel: Ik heb de twee maal 22V wisselspanning op 1 punt bij elkaar genomen zodanig dat er tussen andere twee punten 44V wisselspanning staat. De samengenomen punten worden samen aan de aarde gelegd zodat er een gedefinieerde nul/0 onstaat. Daarna wordt de 44V gelijkgericht door 4 diodes van type 1N4007 die ieder zijn overbrugd door een 100n MKP condensator. Twee hele kleine Elco's van 100uF zorgen daarna voor een klein beetje afvlakking dicht bij de gelijkrichting, tenslotte vindt de eigenlijke afvlakking plaats door montage van een 1000uF condensator op de pootjes van de LM3875.

Voor het netsnoer heb ik gebruik gemaakt van m'n nieuwe "Net-3" netkabel. Omdat er op verscheidene sites toch wordt gewaarschuwd om geen gebruik te maken van een netfilter, is de GeenKloon rechtstreeks op een ongefilterde wandcontactdoos aangesloten.

Eerste Indrukken

Het leuke van een dubbel-mono ontwerp bouwen is natuurlijk wel dat je zodra je een kanaal afhebt al kunt gaan testen en luisteren. Het eerste wat opviel was dat ik de attenuator precies verkeerd om had gemonteerd. Na eerst flink tegen mezelluf tekeer te zijn gegaan heb ik alle 11 weerstanden voor beide kanalen andersom gemonteerd en toen kon ik het volume veel beter regelen.

Het tweede wat opviel, tenslotte draai je eerst met de motorkap open, de LM3875 wordt lang niet zo heet als in de verscheidene artikelen werd beweerd. Zelfs na een paar minuten draaien wordt het beestje eigenlijk niet erg heet. Voor normaal draaien heb je helemaal geen exotische koeling nodig.

Het derde dat opviel: Het geluidsbeeld is toch weer anders dan van m'n andere (5) versterkers. Het gedrag is bijzonder dynamisch, er is veel bas fundament (kan ook aan de twee B&W speakers liggen die ik voor testen gebruik) en zowel ik als Annemarie hoorden allerlei frutsels die ons anders niet opvallen. Maar dit kan ook aan de wat oudere B&W speaker en de niet al te beste Sony CD speler liggen. Kortom, met alleen het rechterkanaal om naar te luisteren was ik niet tevreden en heb dus als een idioot door zitten werken om het linkerkanaal ook af te krijgen.

Dus is het laat als ik dit schrijf, met Eva Cassidy veuls te hard "op de achtergrond". Zo nu en dan zet ik de CD om naar de andere installatie om het verschil te beluisteren. De GeenKloon klinkt minder "beleefd", en kenmerkt zich ook bij lager volume door redelijk dynamisch gedrag. Het lijkt een beetje alsof er een Loudness schakeling aanstaat maar dat is niet het geval. Kortom, interessant en we moeten nog maar een paar dagen componenten swappen (met name de 4 jaar oude goedkope Sony cdspeler die nu meeblaast is natuurlijk een uitgesproken baasje) om te kijken hoe de GainKloon zich in praktijk gaat gedragen.

Wat moet er nog gebeuren?

De volgende zaken moeten er nog gebeuren:

De in de voeding gebruikte diodes zijn van type 1N4007. Deze zijn wellicht niet snel genoeg om het maximale uit de GeenKloon te halen. En welliswaar zijn deze diodes geschikt voor zeer hoge spanningen, qua stroom geven de specs 1A aan. Kortom, ik wil de 4007's gaan vervangen door Schotty's. Zie Conrad 164070, voor 20A, 45V exemplaren.
Ik wil nog graag de GeenKloon uitgebreid gaan testen op mijn Elac Dolce Vita speakers. Maar voordat dat gaat vliegen moet de GeenKloon absoluut bewezen hebben stabiel en non-destructief te zijn. De reden is, dat ik denk dat de GeenKloon nogal wat laag heeft en dat wil ik graag proberen op de speakers die hier het beste mee om weten te gaan.
Aan-uit schakelaar op de voedingskast (met lampje?)
Ik wil absoluut nog een keer testen zonder die 22uF capacitor.

En nu verder gaan met luisteren ...

Modificaties aan de Power Supply

Vandaag (ergens in november 2002) toch maar besloten om de voeding aan te gaan passen. De bestaande type diodes van het type 1N4007 werden verwisseld voor speciale BYW29E/100 types, deze zijn sneller en leveren ook meer stroom. Daarna heb ik ook maar direkt wat metingen uitgevoerd om te kijken hoe de versterker reageert bij zware belasting. Speciale aandacht voor de DC stabiliteit als er luide passages werden gespeld (op vol vermogen, leuk voor de buurt).

Op de scoop was goed te zien hoe de spanning dipt onder zware belasting van 30Vdc naar ongeveer 26Vdc (en de negatieve spanning van -30Vdc naar -26Vdc, scope setting zijn 10V/div). Dit lijkt in eerste instantie een hoop, maar het was minder dan ik verwachtte en omdat de chip erg goed tegen ongereguleerde spanning kan is dit niet problematisch. De voeding bleef eigenlijk prima stabiel voor het ontwerp.

Na het veranderen van de gelijkrichter secti met nieuwe diodes leek het wel of de bas een stukje strakker was geworden en of er sowieso wat meer diepte in het laag zat. Ook leek het of de amp beter stabiel was bij zware belasting bij dynamische muziek en dat dit minder vervorming tot gevolg had. Ik heb het niet echt een op een op de scope vergeleken (ik ben gewoon vergeten foto's te nemen van de oude situatie) en ik wil niet de indruk wekken dat er weer wereldschokkende verschillen waar te nemen waren. Er zijn tenslotte al genoeg mensen die bij iedere verandering aan componenten wereldschokkende verbeteringen waarnemen. Je krijgt dan het gevoel of ze na drie kabelmodificaties in een keer het muzikale Walhalle hebben bereikt (en dus moet het vroeger wel erg sh*t hebben geklonken). Ik laat het dus maar aan anderen over om er tzt over te oordelen en juichverhalen te schrijven.