23 augustus 2020:

Het zal iedereen wel opgevallen zijn dat er geen grotere liefhebberij bestaat, bij veel radioamateurs, dan het bouwen van versterkers. Vooral nu er door de corona het radiocafé en beurzen niet bezocht kunnen worden. Men zou kunnen denken dat het versterken van een audiosignaal alleen maar betekent dat men met wat meer vermogen een luidspreker kan aansturen.

Een simpele gesloten kast met een volumeregelaar zou dan begrijpelijk voldoende zijn. Maar men kijkt toch met meer plezier naar een stoomlocomotief dan naar een gestroomlijnde diesel loc. Nu is het rendement van deze laatste vele male groter dan de 12 % van de stoommachine, maar het oog wil ook wat. Vandaar de vaak wonderlijke versterker bouwsels met een voorkeur voor een “Stonehenge opstelling” van de eindbuizen op een gepolijst chassis gevat in een hardhouten raamwerk.

Om er voor het oog een machtige machine van te maken worden er vaak grote zendbuizen uit de tweede wereldoorlog gebruikt met veel lichtgevende, direct verhitte, gloeidraden. Begrijpelijk want aan het front vind je geen stopcontact en moet alles via een accu gevoed worden en dan zijn indirect verhitte kathoden in het nadeel. In functie hoeft de zendbuis slechts één HF-signaal te versterken en af te geven aan de antenne. Daartoe wordt het rooster krachtig aangestuurd door een master oscillator. Het valt nog niet mee om in de geweldige emissie van de gloeidraad enige beweging in de daar aanwezige elektronenwolk te veroorzaken.

Als voorbeeld neem een theeglas met water en roer daar flink in met een lepeltje, het water klotst over de rand. Roer nu met hetzelfde lepeltje in een volle emmer met water en je ziet slechts vrijwel rimpelloze golfjes. Normaal gesproken vindt dan ook AM-modulatie plaats door de anodespanning te doen variëren, maar dan is om de draaggolf tweezijdig te beïnvloeden tweemaal zo groot laagfrequent vermogen nodig.

Dat betekent nog meer accu of batterij vermogen, dat meegenomen moet worden. Men heeft dat opgelost bijvoorbeeld bij de zendbuis 10 E/215 (VT104 in de T1154 Marconi zender) door gebruik te maken van een derde rooster dat daarvoor als een stuurrooster is gewikkeld en niet als een vang- of remrooster. Met slechts een gering laagfrequent stuursignaal kan dan het HF-signaal gemoduleerd worden middels een triode VT105, gestuurd door een koolmicrofoon. Het derde rooster moet wel voorzien worden van een negatieve voorspanning. Die wordt bepaald door bij volle uitsturing van de draaggolf, het rooster zoveel negatief te maken tot dat de amplitude van de draaggolf nog maar 70 % bedraagt. Het vermogen is dan gehalveerd en LF-sturing op het derde rooster is dan mogelijk met slechts een aangepaste audiosturing.

Bij wijze van proef heb ik een eindtrap gebouwd met twee van deze zendbuizen in een balansschakeling.

Daarbij heb ik naar het voorbeeld van Tungsram in 1931 het eerste rooster verbonden met het derde rooster en dat werkte succesvol. Het uitgangsvermogen viel erg tegen met 400 Volt anodespanning, in de zender wordt 1200 Volt anodespanning gebruikt. Veel over deze Tungsram schakeling is terug te vinden in het radiocaféverslag van 14 december 2010.

Wel bleek de geluidskwaliteit van een redelijke kwaliteit te zijn. Het is de aardigheid om zoiets te bouwen maar het zal echter nooit dienstdoen. De versterker heeft zijn geheimen prijs mogen geven middels een toongenerator aan een oscilloscoop en daar is het verder bij gebleven.

Ik was toch al van plan om iets te bouwen met wat meer vermogen. Zoals vele zelfbouwers die eindeloos door blijven gaan met de radiohobby. Bekend zijn de zelfbouw radio’s in Radio Bulletin, als je net klaar bent met de nieuwste AMROH MK ontvanger en je trots de huiskamer binnenloopt om daar het toestel aan je vrouw te presenteren met de woorden: “Schat er moet nog wel een kast om heen hoor!“ Antwoordt ze: “Volgens mij is de post net langs geweest.”

Terwijl je het toestel aansluit loopt zij naar de voordeur en komt terug met de nieuwe Radio Bulletin, op de omslag een foto van een Radio met daaronder de tekst: “De verbeterde MK-zelfbouw radio, nu met bandbreedteregeling en klankkleur compensatie”. Al snel blijkt dat voor de verbetering een groter chassis nodig is en je dus het zojuist ingeschakelde toestel weer kan uitzetten om straks weer te ontmantelen. Het prachtige daarbij behorende prijzige radiomeubel gelukkig nog niet besteld.

Troostende woorden van zijn vrouw: “Je zou ook wat kunnen doen aan de tuin als je daar zin in hebt.“  Wat dat betreft, dankte de man in stilte Dr. Blan dat hij een nieuw ontwerp presenteert op het juiste moment. De tuin kan volgens hem voorlopig wel wachten. Snel weer terug naar de hobbyruimte op zolder. Ach we weten dat al die ontwerpen en bouwsels bedoeld zijn om er aan de verdienen door handelaren.

Ik sprak laatst iemand die een audiobeurs had bezocht. Hij had een lange tijd staan kijken en luisteren naar een imposante geluidsinstallatie met immens grote luidsprekerboxen. De demonstrateur liet een cd horen met muziek uit de Jordaan.  De oplettende verkoper kwam op hem af met de woorden: “Ik zie dat u geïnteresseerd bent.“ De man liet weten dat voor dergelijke muziek toch niet zo’n kapitale aanschaf nodig is. Er waren nu wat meer mensen naderbij gekomen. De verkoper vroeg “Wat voor versterker zou u dan gebruiken?“ De man antwoordde: “Ik gebruik de Pick-Up ingang van mijn radio.” De verkoper deed een stap achteruit en riep met luide stem: “Meneer! Dat is iets wat men gebruikte in het begin van de vorige eeuw! Bent u soms met de trekschuit hier naar toe gekomen?“ Enkele omstanders meenden  dat het een ludiek optreden moest voorstellen van twee ingehuurde artiesten om aandacht van de bezoekers te trekken. Zij moesten er dan ook luid om lachen, iemand liet zelfs wat handgeklap horen. De verkoper vervolgde, nu hij merkte dat hij het publiek mee had met een wat grappige opmerking: “Vermoedelijk nog met een grote hoornluidspreker en een slingergrammofoon!” De man antwoordde hierop enigszins gebelgd: “U wilt toch niet beweren dat het lawaai wat uit die zelf getimmerde luidsprekerkisten komt iets met muziek te maken heeft !” Hij wilde nog zeggen dat hij thuis de TC4 aan het bouwen was na de succesvolle demonstratie in het radiocafé een in Radiobulletin op beschreven versterker in 1940 (radiocafé 2 juli 2019).

Maar begreep dat hij dat beter maar kon laten. De verkoper mompelde nog wat in de richting van de toehoorders, maar die hielden het voor gezien en liepen weer verder.

Maar hoe moeten we de geluidskwaliteit beoordelen? Mensen die niet kunnen lezen of schrijven zijn analfabeet. Zij die nauwelijks kunnen rekenen zijn dyscalculie en zelfs een groot deel van onze luisteraars zijn muziekdoof, die luisteren naar muziek zoals een kleurenblinde naar een schilderij kijkt. Veel horen niet het verschil tussen een altviool en een cello, dat is wel begrijpelijk als je nooit iemand echt die instrumenten hebt gezien en horen bespelen.

Maar als men ook niet het verschil hoort tussen een saxofoon en een trompet dan is het wel heel erg amuzikaal met zo iemand gesteld. Tijdens een lezing merkte iemand op: “U gaat wel erg ver!” Ik vertelde hem dat men graag hoort wat men wil horen. Iemand die de voorkeur geeft aan bekende deuntjes kan je niet vergelijken met een ander die liever luistert naar serieuze muziek. Iemand die in gezelschap storend voor anderen gaat meezingen die is meer met zichzelf bezig en speelt voor haar/hem de kwaliteit van de geluidsinstallatie geen enkele rol. Daarentegen een musicus die aandachtig naar de muziek luisterend opmerkt: “Ik had toch graag dat de violist in de vierde maat na het apreggio een Gis zou moeten laten horen in plaats van een As” gaat wel erg ver. Op een piano is dat dezelfde toets maar we hebben hier te maken met de komma van Pythagoras. Ver gezocht, maar deze man luistert naar de compositie en volgt het notenspel. De kwaliteit komt voor hem op de tweede plaats. Het is volgens hem toch niet te vergelijken met een uitvoering in het concertgebouw. Ach kwaliteit! Het eerder besproken Amroh TC4 versterkertje met de bijzondere lineaire tegen koppeling is mooi genoeg voor de huiskamer.

Mijn eerste muziek onderricht kreeg ik in 1938 van de muziekleraar Dr. Rens in Amsterdam Noord. Klassiek gitaarles. Oefening 1 was niet gelijk wat zingen met begeleiding van wat moeizaam krampachtige grepen op de snaren. Maar hoe houden we de gitaar vast? Hoe is dat instrument ontstaan. Het is Hermes, de zoon van Zeus, die wandelend over het strand tegen een leeg schild van een schildpad schopte, een pees die gespannen over de open zijde was achtergebleven, kwam hierbij in trilling. Hij pakte het schild op en tikte tegen pees en luisterde naar de klank. Hij had al menig keer de wonderlijke wat boosaardige gevleugelde hemelse vrouwen gezien, de Harpijen die ook iets dergelijks gebruikten om hun klaagzang te ondersteunen. Daar zaten wel drie pezen op. Reden voor Hermes om er twee bij te maken. Hoe stem je dat dacht hij.  Op gevoel maakte hij een goed in het gehoor liggende drie klank waar hij tevreden naar luisterde. Hij liet het horen aan Mecidas een assistent lansdrager die het zelfs mooi vond. Ja Hermes was ook tevreden over de drieklank en zei Ik ga er ook akkoord mee.

Later zal blijken uit Romeinse geschriften dat Nero die zich zelf voorstelde als de cantor tectus scriptor (in het Nederlands vergelijkbaar met een Singer Song Writer) een tijdens de brand van Rome een zelf bedacht  rijmpje zingend begeleide met zijn met drie snaren bespannen harp. Gestemd in E mineur het akkoord Mi, Sol en Si (E, G en B). Wat nu nog altijd overeenkomt met het aanslaan van alle losse snaren van de gitaar! Zover was ik voorlopig nog niet eens met de lessen van mijn leraar Dr. Rens. Ik kon de gitaar nu op de juiste wijze vast houden dat wel, maar moest eerst de akkoorden doorgronden, eigenlijk puur rekenwerk. Als we op de lagere school voor het eerst in de vijfde klas met breuken gingen werken, was ik daar al vrij handig in.

Bedenk dat wat op een geluidsdrager staat, een lp of cd, niet altijd overeenkomt met hoe het tijdens de opname klonk in de zaal op of in de studio. Het wordt in hoofdzaak door een geluidtechnicus aan een mengtafel bewerkt. Hopelijk niet iemand die nog niet eens in staat is een herkenbare melodie op een mondorgel te blazen. Maar zelfs zeer bekwame opnametechnici hebben ook zo hun eigen idee hoe zij de opname van muziek of zangstuk gaan toevertrouwen aan een geluidsdrager. Het is niet zo dat de opname gemaakt wordt in een keer van het voltallige orkest maar meestal per persoon. Ik heb dat zelf vele malen ervaren als gitarist en accordeonist bij het maken van een geluidsopnamen in de Mirasound studio’s. Alleen met mijn instrument in een geluiddempend hokje met een hoofdtelefoon, waar ik slechts de pianopartij hoorde en het slagwerk. Dat wordt met een minstens vierentwintigsporen regeltafel op een geluidspoor gezet.

Later zal de geluidtechnicus dat weer samenvoegen met de andere musici naar zijn smaak. Als hij vindt dat de gitaar wat meer nadrukkelijk te horen moet zijn dat gaat de schijf van dat kanaal omhoog. Zo kan het zelfs gebeuren na veel ingrepen van de technicus de dirigent de uitvoering van zijn eigen orkest niet eens meer herkent. Maar ook heb ik gewerkt via het arbeidsbureau voor Nederlandse speelfilms gemaakt door Rob du Mee/Parkfilm BV met regisseur Frans Weisz. Ik mag dus wel zeggen enige ervaring te hebben opgedaan.

De klankkleur, ook wel timbre, genoemd kan mooi of lelijk gevonden worden. Het is het omhullende geluidsterkteverloop dat kan zorgen voor een aangenaam geluid. De aanzet van een toon tot het wegsterven. Het ADSR in het Engels envelope ( Atack, Decai, Sustain Release). Belangrijk is de aanzet vooral het (Atack) zoals bij de piano de hamer die de snaren tot trillen brengt. Zouden we dat technisch weglaten dan is het geluid van de piano onherkenbaar. Dat geld ook voor andere instrumenten zoals bij een saxofoon het aanblazen van het riet, bij een accordeon het openen van de luchtkleppen, geen van de instrumenten is dan meer herkenbaar.

Maar ook het toepassen van tegenkoppeling over een aantal met weerstanden en condensatoren verzadigde versterkertrappen waarbij als het ware hetzelfde signaal nogmaals in zeer kort tijdbestek wordt aangeboden aan de luidspreker. Dat versluiert het geluid door de vergrote atack periode en zorgt voor een onnatuurlijk geluid. Men kan dat mooi vinden of juist lelijk het is net zoiets als toonregeling.

Volgens de bekende Duitse veel geroemde geluidstechnicus Dr. Baumsteiger is het handiger om voor het regelen van het hoog de overgordijnen dicht of open te trekken en voor het laag de deur van de kamer meer of minder open te zetten. Staat niet ergens al lang geleden geschreven door een eenzame oude kluizenaar met behoorlijk wat drank op: “Het kan handig zijn om geestelijk wat te mankeren om wat bijzonders te kunnen presteren. Dus dan toch maar mijn stoel bij de overgordijnen neer zetten om de akoestiek te kunnen corrigeren indien nodig.”

De meegebrachte versterker heeft twee stalen 6V6 buizen in een balansschakeling. Waarom juist deze Amerikaanse buizen?  In veel vooral gitaarversterkers geroemd om de goede kwaliteit. In Williams versterkers wordt dan wel de 6L6 gebruikt maar dan wel geschakeld als triode, dit om toch wat vermogen te kunnen leveren. Waarom geen EL34 werd mij gevraagd? Dat is toch meer voor grotere vermogens in klasse B.

In de door mij ontworpen 100 watt London City gitaarversterkers werden vier Siemens EL34 buizen gebruikt. Echter het succes was meer te wijten aan de door mij berekende transformatoren die in België werden gemaakt. Vanwege de aanstaande Frankfurter Messe in 1962 moesten er met spoed minstens 50 stuks mee naar Duitsland   Het hele gezin werkte mee. Er werden alleen werkende chassis afgeleverd. De verdere afwerking gebeurde bij Vic v/d Kuy die later na enige maanden alles overnam. Het was voor mij onmogelijk om in dat tempo door te gaan, nog een paar maanden leverde ik zo’n vijf chassis per week. Maar Ik had het te druk met luidsprekerreparaties en mijn werkzaamheden voor Haarlem Electronics.

De hier in balans gebruikte metalen 6V6 kan in klasse A of in AB geschakeld worden. In AB levert deze versterker met 350 Volt anodespanning 12 Watt. Twee volumeregelaars en een schakelaar loudness control om indien gewenst de versterker aan te passen aan de Flecher Muchon gehoorkromme. Geen toonregeling! Het gordijnkoord voldoet!

Op het chassis een schakelaar om de eindtrap ultra lineair te schakelen. De beide 6V6 buizen kunnen vervangen worden door 6N6 buizen in een Darlington schakeling. Deze buizen zijn jammer genoeg nog nauwelijks verkrijgbaar. Let erop dat de oude 6N6 buis een eindtriode is met een octalvoet. Er zijn namelijk moderne buizen overeenkomend met een Noval ECC82 die ook 6N6 gestempeld zijn en dus onbruikbaar als krachtversterker.

Dit keer meegebracht een enkele eenvoudige 10 Watt luidspreker, een 9710 uit de kroonserie van Philips. Met een 8000 Gauss Alnico magneet. Een strakke conus zodat wilde bewegingen door onverwachte slingeringen ons bespaard blijven, zoals wij dat kunnen zien bij conussen opgehangen in beweeglijke rubberranden. Bewegingen boven de 18 Hertz kunnen we met onze ogen niet waarnemen. Denk aan de speelfilms waarbij 18 keer per seconde een plaatje verspringt. Later is bij films met een geluidstrook dit verhoogd naar 24 per/sec. Wat wij dus zien, dat zijn wilde bewegingen die niets met muziek te maken hebben. 

Trouwens trillingen onder 30 Hertz zijn voor ons niet herkenbaar als zijnde muziek. Een luidspreker werkt echter bij wilde uitslagen ook als dynamo en levert met deze lage trillingen hierdoor een tegenspanning TEMK  die zorgt voor vervorming door menging met het muzieksignaal wat zich laat horen als willekeurige boem geluiden. Dan praten we maar niet over het Dopplereffect door de grote uitslagen van de conus. Er zijn luisteraars die dat ervaren als ultiem basgeluid en vinden dat heerlijk om te horen en vooral het zien van de flapperende conus geeft een bijzondere kick. De handel houdt daar rekening mee en zorgt voor boxen zonder luidsprekerdoek zodat de bewegingen goed zichtbaar zijn. Zelfs ook met gepolijste aluminium conussen om er ook licht effect bij te kunnen betrekken.

Vandaar dat nu tijdens de lezing slechts één luidspreker wordt gebruikt zonder toevoegingen van hoge tonen luidsprekers die toch nooit goed in fase meelopen en de daarbij behorende vermogen slurpende filters. De gebruikte versterker is al eerder zeer uitgebreid beschreven in het radiocaféverslag van 7 februari 2017. Wel is de balansingangstrafo vervangen door een 6N5 als fase omkeer buis met een versterking 0,9 keer. Dit omdat al snel bleek dat goede balans ingangstrafo’s moeilijk te vinden zijn.

De meest gebruikte eindbuis in Amerika in 1931 was de triode 45 (2A3) die In klasse B balans 6 Watt kan leveren. Professor Loy Edgar Barton van de Universiteit in Arkansas komt op het idee een dergelijke triode te voorzien van twee fijnmazige stuurroosters. Inwendig met elkaar verbonden dus de buis is geen tetrode. De buis werkt als een triode en heeft vanwege het dubbele stuurrooster een hogere inwendige weerstand, zodat de buis zonder negatieve roosterspanning gebruikt kan worden. Dat lijkt onmogelijk maar het is te vergelijken met tegen de wind in fietsen. Er is wat meer energie voor nodig om de buis aan te sturen en er is dan ook een stuurtrafo met lage impedantie of laagohmige kathodekoppeling nodig.

Het is in 1932 dat de firma Speed met een lamp op de markt komt waarbij de kathodevolger triode in deze dubbel rooster lamp is toegevoegd, het is de 245. Later wordt dat de 6N6 met een octalvoet. De buis blijkt succesvol te zijn in de toen veel gebruikte Gibson versterkers voor elektrische steelgitaren (platliggende Hawaii gitaren). Een nadeel is de hoge waarde van de roosterwisselspanning van 14 Volt, om de triode vol uit te kunnen sturen.  In 1936 komt Ken-Rad met de beampower tetrode 6V6 een eindbuis die maar de helft van de roostersturing nodig heeft van 6N6.

Dat scheelt in de radioproductie een extra voorversterker. Als men de verkoopsprijs niet aanpast is dat extra winst. Het vermogen blijft hetzelfde maar de 6V6 buis kan zonder meer de 6N6 vervangen, de buis aansluitingen zijn gelijk. Het tweede rooster van de 6V6 is hetzelfde als de anode van de stuurtriode in de 6N6. Alleen moet bij het vervangen van de 6V6 door de 6N6 nu wel de kathode weerstand kortgesloten worden. De triode is met haar roosterstroom vrijwel lineair in tegenstelling met de karakteristiek van de 6V6. Maar zelfs de triode kan met tegenkoppeling van uit de uitgang zelfs nog extra ultra lineair gemaakt worden. In 1937 is het Alan Blumlein die de ultra lineair tegenkoppeling laat vastleggen in patent nummer 496885. Blijft de vraag hoe zit dat nu precies heeft hij dat zelf bedacht of er een artikel over geschreven in een technisch radioblad of in een oud tijdschrift een dergelijke schakeling gevonden?

Er zijn meerdere schema’s met vrijwel een gelijkende tegenkoppeling uit die tijd. Patenten werden in die tijd onderling verhandeld of opgekocht. Groothandelaren in patenten waren in die tijd Armstrong en Edison.

Tijdens de demonstratie kan ik de demonstratieversterker laten werken in klasse A, AB en Ultra lineair met twee buizen 6V6. Eigenlijk is het lineair schakelen met beampower tetroden geen succes. Je hebt minder vermogen en dat geeft de indruk dat het werkt.  Vandaar dat ik voor de ultralineair demonstratie twee 1613 buizen heb meegebracht. Houdt er echter rekening mee dat penthoden een tweemaal hogere gloeistroom nodig hebben om eenzelfde uitgangsvermogen te kunnen leveren als een vergelijkbare beam power buis. Tweemaal zoveel als een 6V6 met slechts 0,45 Ampère voor hetzelfde eindvermogen.

De 1613 verbruikt 0,9 Ampère gloeistroom. We moeten dus rekening houden met een zwaardere belasting van de voedingstrafo, in balans is dat bijna 6 Watt meer gloeistroom vermogen.  Meestal wordt daar geen rekening mee gehouden door zelfbouwers, zij kijken slechts naar de te verwachten anodestroom bij het kopen van de voedingstrafo.

Met de 6N6 in klasse A (zonder negatief) en ultra lineair teruggekoppeld op de stuuranoden van de buizen is het natuurlijk genieten van het echte triode geluid. Misschien heeft Alan Blumlein deze schakeling als voorbeeld gebruikt. Het is net als met lopen, als je telkens een been voor het ander zet kom je vooruit, gelukkig is daar geen patent op gevraagd, Maar zo is het met vele patenten het is nooit een toevallige eenling die iets heeft uitgevonden, het is al vaak vele jaren eerder al eens toegepast. Wat dacht u van de bijzondere tegenkoppeling in de TC4? (radiocafé 2 juli 2019).

Piet van Schagen.