De Williamson Amplifier 1953
1 september 2020:
Het verslag van de lezing in Zaandam 1 september 2020, na een lange coronastop. Er waren diverse keurige aanpassingen gemaakt om minstens anderhalve meter uit elkaar te kunnen zitten. Toch een wat lage opkomst. Veel leden willen niet het risico lopen besmet te worden. Enkelen hadden zich dan ook bijtijds afgebeld.
Dit keer een verhandeling over transformatoren, dit naar aanleiding van een vraag over de eerder gedemonstreerde TC4-versterker uit Radio Bulletin met de wonderlijke tegenkoppeling. De ontwerper heeft ons ooit verteld dat hij lang geleden in Abilene in Texas is geweest. Waar hij in een wat achteraf winkelstraatje een zaak opmerkte met een groot bord boven het winkelraam met de tekst: “For all your radio repairs Dr Blan”. Nieuwsgierig even naar binnen gestapt waar achter een beladen rommelige toonbank een man zittend in een stoel. Opvallend het kale hoofd en de vlassige baard die schijnbaar al begreep wat hem gevraagd zou worden, zei: “No I don’t sell batteries!” Ik vraag mij af of het niet zoals te verwachten door de heer Ruyter zelf is verzonnen. Maar zo een type winkeltje blijkt er volgens een kennis van mij echt te zijn. De redactie van Radio Bulletin heeft dat gebruikt voor een reeks interessante en leuke artikelen.
Een TC4 door een man gebouwd, die mij telefonisch om raad vroeg, bleek niet die prachtige kwaliteit te bezitten als die ik had gedemonstreerd tijdens een voordracht in Zaandam. De oorzaak is waarschijnlijk de uitgangstrafo. Door de primaire wikkeling loopt de anodegelijkstroom van de EL3 van 36 mA. Deze zorgt voor magnetisatie van de ijzerkern.
Maken we het rooster van de EL3 negatiever dan wordt die stroom kleiner en maken wij het rooster positiever dan zal de stroom groter worden. Sturen we het rooster met een audiosignaal dan zal deze gelijkstroom het audiosignaal volgen en beweegt als het ware op en neer. Er zijn dus niet twee stromen, één gelijk- en één wisselstroom, zoals vaak wordt gedacht maar slechts één veranderlijke gelijkstroom.
Is de kern te klein dan kan deze al in verzadiging komen voordat de maximale amplitude van de wisselende gelijkstroom wordt bereikt. Aan de secundaire uitgang ontstaat dan een blokgolfachtig signaal en dus een geweldige vervorming. Dat kan voorkomen worden door een grotere trafo met een flinke ijzerkern te nemen. Prijzig natuurlijk. Maar er is gelukkig nog een andere oplossing namelijk een spleet in de kern aanbrengen. Om het de magnetische kringstroom moeilijker te maken. Echter de magnetische overdracht naar de secundaire wikkeling vermindert dan ook. Het rendement neemt af!! Ach In een huiskamer draai je toch niet voluit muziek, het is al gauw te hard. De meegebrachte TC4 tijdens de lezing op 2 juli 2019 daar heeft de gebruikte uitgangstrafo een kern met een doorsnede van 6 vierkante centimeters en geen spleet!
Groot genoeg om nauwelijks, of zelfs totaal niet, middels een enkele EL3 in verzadiging te geraken. Het geluid was dan ook prima om naar te luisteren.
In het RHT van 1/91 schrijft de Heer A. de Keijzer dat vuistregels bij het opnieuw wikkelen van een trafokern niet altijd het vereiste succes garanderen. Veelal blijkt dat de raamopeningen te klein zijn om alle wikkelingen kunnen bergen. Door nu twee complete blikpakketten te gebruiken en de rechte blikken niet te gebruiken en de E-blikken tegen elkaar te plaatsen krijgen we een wikkelopening die tweemaal zo groot is.
Aardig bedacht, de nu lange primaire wikkeling kan dan gezien worden als die van twee transformatoren van 110 volt tegen elkaar geplaatst. Het opgetelde vermogen blijft echter hetzelfde (zie het radiocaféverslag van 8 juli 2008).
De gebruikelijke vuistregel zou volgens de briefschrijver uitgebreid moeten worden met een toevoeging van de raamopeningen oppervlakten. Dat zou betekenen hoe groter de raamopeningen des te kleiner mag de doorsnede van de ijzerkern zijn. Iemand reageerde daarop met de opmerking dat er uiteindelijk geen kern overblijft om het draad er om heen te wikkelen.
In het volgende RHT 2/91 schrijft Cor van Driel hierover een scherpe reactie. In dat blad vinden we ook de miniatuur buizentester de PJ4, speciaal door mij ontworpen om op veilingen in Frankrijk TM-trioden te controleren op gebreken. Controle van de gloeidraad en of de aansluitingen in de voet niet onderbroken zijn. Is de gloeidraad niet onderbroken dan is er altijd emissie, het is Wolframdraad en dat kan alleen na lang gebruik doorzakken en het rooster raken.
Belangrijk dus om goed te kijken of de gloeidraad nog recht door het rooster loopt. Een rechte gloeidraad en geen emissie kan duiden op vermindering van het vacuüm. Met het handzame metertje kan vrijwel ongezien de lamp getest worden. Wel tijdens het meten als de lamp in orde bevonden wordt, opmerkingen maken zoals: “Mon Dieu cassé, totalement nulle, dommage brisé!” Dit om kijkers te laten denken: ”Daar moeten wij dus niet op bieden”. Toch liet ik mij verleiden door een Italiaan die erg nieuwsgierig was naar dat handige apparaat. Hij wilde er wel één of zelfs meerdere hebben in het Italiaans moeilijk te volgen, ondanks mijn lessen Latijn lang geleden. “Inviami settanta pezzi de PJ4 al mio indirizzo di Milano”. Dat was na een tolk geraadpleegd te hebben, even schrikken gelijk zeventig stuks en het werd nog vooruitbetaald ook. Dat werd nog een hele klus en er werden later zelfs nog meer besteld.
Nog liggen hier vele draaispoel metertjes die overgebleven zijn. Straks is dat alweer dertig jaar geleden. Dat ons blad ook in onze winkel wordt gelezen blijkt dat als ik binnenloop om te assisteren bij een wat ingewikkelde storing in een Marshall buizenversterker, problemen met de gelijkstroomvoeding van de voorversterker gloeidraden. Mijn jongste zoon roept gelijk lachend bij mijn binnenkomst: “Zal ik de MuTracer erbij halen?” Die zal voor ieder begrijpelijk wel heel wat beter zijn maar niet zo handzaam om dat ongezien te kunnen gebruiken op een veiling kijkdag.
In 1953 verschijnen de eerste schema’s van de bijzondere Williamson versterker met tweemaal een als triode geschakelde 6L6. Nieuw is de totale terugkoppeling van de laagohmige luidsprekeruitgang naar de kathode van de eerste voorversterker. De kathodeweerstand is 470 ohm en R25 de terugkoppelweerstand heeft een waarde van ongeveer 1200 maal de wortel van de luidspreker impedantie. Hoge kwaliteit, vooral door gebruik te maken van een dure Partridge uitgangstrafo.
Veel trafomerken zijn vaak twee wild gewikkelde draadklossen op een te kleine kerndoorsnede vaak met aftakkingen voor een ultralineaire schakeling, wat toch bewezen heeft eerder voor vermindering van vermogen te zorgen dan een triode te kunnen nabootsen. Trouwens waarom niet gewoon trioden gebruiken? Ultralineair is leuk om mee te experimenteren. Men vergeet echter dat bij tetrode powerlampen door secundaire emissie ook een stroom tegengesteld aan die van de anode kan lopen naar de primaire van de uitgangstrafo via het tweede rooster als dat aangesloten wordt op een aftakking van de primaire wikkeling van de uitgangstrafo, iets wat zelfs aanleiding kan zijn tot genereren in een hoge frequentie. Je hoort het niet maar de spreekspoel van de luidspreker wordt oververhit. Als luidsprekerreparatiebedrijf hebben daar veelvuldig mee te maken.
Ter demonstratie dan ook meegenomen een mono versterker met een ruim bemeten voeding en uitgangstrafo met twee 6V6 buizen in balans, welke in klasse A, klasse AB en ultralineair geschakeld kan worden. De luidspreker in een open kast is een Philips 9710, speciaal juist deze om niet altijd vrijwel onbetaalbare luidsprekers mee te nemen.
Op de vraag: “Is het vermogen voldoende voor in de huiskamer?”; kan ik antwoorden: “Denkt u dat een voltallig jazz kwartet live zou kunnen spelen in uw huiskamer van ruim 40 kubieke meter? Dat komt vrijwel overeen als ik van deze versterker het volume geheel opendraai”.
Speciaal voor de demonstratie meegenomen een opname van de Millers uit 1960. In klasse A en AB is weinig verschil te horen, in AB is wat meer vermogen te verkrijgen, maar het geluid blijft hetzelfde. De verwachtingen zijn gespannen als ik zeg dat ik nu de versterker ultralineair zal schakelen. Het geluid wordt gelijk zwakker en ook minder sprankelend, zeer zeker geen triodegeluid eerder iel en dun. Dat valt zwaar tegen, zelfs het inschakelen van de loudness control geeft geen verbetering.
Er was toch geschreven dat het geluid te vergelijken zou zijn met trioden, toch maar terug naar het vertrouwde AB met de 6V6 buizen. Als ik vertel deze nu te verwisselen voor twee 1613 penthoden heeft men toch nog hoge verwachtingen. Met twee echte penthode buizen zal het zeker beter gaan. Maar ook dat geeft niet het te verwachten resultaat, zelfs nog minder kwalitatief! Oorzaak het remrooster is niet zo effectief als de geleide platen van een beampower eindbuis. De secundaire emissie elektronen kunnen in een 6L6 eindbuis moeilijker tegen de stroom van de elektronenbundel het tweede rooster bereiken dan in een penthode buis met een rem- of vangrooster.
Tijd om nu deze buizen te vervangen door twee stuks 6N6, echte trioden met een ingebouwde stuurtriode een combinatie die vergelijkbaar is met een Darlington schakeling. De voetaansluitingen zijn gelijk. Het schermrooster van de 6V6 is bij de 6N6 de anode van de stuurtriode.
Zij kunnen dus zondermeer in de buisvoeten geplaatst worden, Deze eindtrioden werken in het positieve roosterstroomgebied (dus totaal recht) dat kan omdat de trioden ieder twee parallel geschakelde fijn gewikkelde stuurroosters bezitten en dus een hoge Ri hebben. De kathoden kunnen dus direct met aarde verbonden worden. Met een schakelaar wordt de aanwezige gezamenlijke kathode weerstand van 240 ohm kortgesloten.
Al bij de eerste klanken zie ik al direct verbaasde gezichten, zelfs onze voorzitter John Hupse zie ik even omhoogkomen uit zijn stoel. Wat een onverwachte kwaliteit van geluid, warm, eerlijk en alsof het orkest in levende wijze in ons zaaltje aanwezig is. Dit is toch wat anders dan het met veel ophef geprezen ultralineair geluid! Het vermogen is niet minder dan de twee 6V6 buizen. Hoe kan dat?
De verklaring is eenvoudig: ultralineair is meer een speeltje van technici met een toongenerator en een scoop. Niks mis mee er is niets leuker dan dergelijke onderzoekingen te doen. Sommige kunnen daar uren zoet mee zijn en zelfs enthousiast hun bevindingen beschrijven. Er zijn in de loop der jaren zeer veel boeken hier over dit onderwerp geschreven, Echter je moet nooit alles geloven wat er staat. Ik mag er graag even in door bladeren, dat zal ik niet ontkennen. Voor mij als beroepsmusicus ook niet altijd begrijpelijk maar ik heb mijn meeste ervaring opgedaan op het podium. Men kan als pianist zijn uiterste best doen op een staande huiskamer piano maar die piano zal nooit net zo gaan klinken als een vleugel.
Zo ook wat betreft de versterker voor het vertrouwde geluid moet men toch terugvallen op echte triodebuizen. De aanwezigen waren ervan overtuigd en hadden kunnen horen dat met deze twee 6N6 buizen een beter resultaat te behalen is dan de eerder gedemonstreerde buizen. Het was dr. Baumsteiger die ons al eerder liet weten dat als het vrijwel onmogelijk is om een viool te bouwen, die qua geluid te vergelijken is met een Stradivarius, dat we dan niet moeten verwachten wij dat wel kunnen bereiken met een rond gevouwen stuk papier: de luidspreker!
Met andere woorden het blijft toch altijd iets wat bij benadering erop lijkt.
Piet van Schagen TC (Peter Johanzen Muziek)