Tee itse Revenge F2a – Triodikytketyn Single End -putkivahvistimen rakennusohje

Tässä artikkelissa kuvataan laite pääpiirteittäin. Tämä ei ole kovin yksityiskohtainen rakennusohje, mutta putkihifin harrastajille kyllä riittävä suuntaviivoiltaan.

Mitä tästä putkesta saa irti?

Liki kaksi vuotta takaperin ilmestyneen Revenge F2a -lehtiartikkelini jälkeen kokeilut F2a-putkella ovat jatkuneet. Siinä esitetyn suorakytketyn pentodivahvistimen rakentamisen jälkeen piti vain taas kuitenkin alkaa labrata ja kokeilla myös pseudotriodiversiota sekä katodiseuraajapääteastetta.

Tämä syntyi toiveesta saada AudioVideo.fi:lle huippulaadukas stabiili referenssi.

F2a-putki tarvitsee triodimoodissa ylitseen vähintään noin 350 V jännitettä. Vanhan pentodikytkentäisen laitteeni anodijännite, noin 400 V, ei enää ollut riittävä suorakytkentään. Pentodikytkennässä riittää tämän putken anodi-katodivälille noin 260 V. Suorakytkentääni voi toki erinomaisesti triodillekin käyttää, kun anodijännite nostetaan 500 V pintaan käyttämällä tarkoitukseen sopivaa verkkomuuntajaa ja huomioidaan kaikki jännitekestorajat.

Kohti Triodikytkentää

Mietin miten aluksi edetä triodisuuntaan ja huomasin, että muutoskokeilu normaaliksi kondensaattorikytketyksi perustopologiaksi mallivahvistimessani oli erittäin helppo ja nopea tehdä kun tiputin virtalähteessä anodijännitteen 2 H -kuristimen kanssa sarjaan lisätyllä 150 ohm / 4 W -vastuksella 370 volttiin.

Sopiva anodikuorma triodikäytössä on tällöin 2-3 kohm ja alkuperäinen Hammond 125 GSE 2,5 kilo-ohmisena toimi edelleen hyvin päätemuuntajana. Jatkokokeiluissa Hammondit vaihtuivat omassa alkuperäisessä laitteessani sittemmin Tango U-808 -tyyppiin.

Pääteputken katodivastus, suorakytkennässä 1,5 kohm / 10 W, on shuntattu 135 ohmin (2 W) vastuksella, jolloin bias maihin on noin 13 V vastaten noin 80 mA:n virtaa pääteputkella. Katodikondensaattori on muutettu 2 200 uF suuruiseksi, ja ohjainputki on kondensaattorilla DC-erotettu signaalitiellä normaaliin tapaan. Nyt F2a:lle tarvitaan tietysti normaali biasvastus maihin: 270 kohm. Suorakytkennän hilasuojadiodi on tällöin tarpeeton.

Tämän kokeilumahdollisuuden olen pääpiirtein selostanut alkuperäisessä artikkelissanikin. DC-vastakytkentää ei voi eikä tarvitse tällöin käyttää, jolloin ohjainpentodin suojahila on kondensaattorikytketty suoraan maihin normaaliin tapaan. C3m toimii edelleen pentodiohjaimena alkuperäisen 6,8 kohmin anodivastuksensa kanssa. Tässä referoin aluksi ja taustaksi siis Hifimaailma- lehden numerossa 8/2010 esitettyä Revenge F2a -artikkelia, kiinnostuneet voivat sen jäljittää.

Uuteen kuosiin huippupäätemuuntajan kanssa

Uutta versiota suunnitellessani yritin yksinkertaistaa asioita varmistaen mittauksin ja kuuntelutestein, ettei äänenlaatu ainakaan huonone, ja mielestäni onnistuin.

Virtalähde, jonka pitää tuottaa tasasuuntaajan jälkeen noin 370 V kuormitettuna, on pelkistetty CRC-kytkennäksi, 330 uF / 450V // 150 ohm (4 W) // 330 uF / 450 V. Varauduin henkisesti käyttämään fettiseuraajaa, mutta se osoittautui tarpeettomaksi hurinan kannalta.

Ohjainputkeksi yritin etsiä yleisempää perusputkea ja palasin kauan sitten kokeilemaani tyyppiin EF91 (SQ versioina CV 138 – STC/ Brimar ja M8083 – Mullard). Tämä on myös vallan mainio lineaarinen ja hyväsoundinen putki F2a:n eteen. Tuttu putki itselleni kaukaa. Näitä SQ-versioita oli runsaasti käytössä vielä 1970-luvulla Posti- ja Lennätinhallituksen tietoliikenneverkon koaksiaalijohtolaitteiden vahvistinputkina.

15 kohmin anodivastuksella ja 5 mA anodivirralla vahvistus on triodina noin 45-kertainen ja pentodina noin 90-kertainen. Kytkennän voi tässä vaihtaa komponenttimuutoksia tekemättä pentodista triodiksi, muutos on laitettu miniatyyrivipukytkimellä tehtäväksi. Suojahilalla (g2) oleva 470 ohm vastus kytketään vaihtokytkimellä joko anodille (triodi) tai suojahilakondensaattorin (C3) yläpäähän kuten kuvassa (pentodi). Huomaa, että tätä ei pidä tehdä lennossa vaan vahvistin tulee kytkeä pois päältä vaihdon ajaksi! Anodijännite trimmataan R7:n avulla noin 170 volttiin.

Putkioptioitakin on

C3m-putkea voi siis käyttää tässäkin pentodina, triodina sen vääntö ei riitä.
Testasin uudessa protossa rinnakkaiskannassa lähes lennossa myös C3g- putkea pentodina ja triodina; tämä käy suoraan kytkentään näillä komponenteilla ja vahvistukset ovat kutakuinkin samat.

Tämä Locktal-tietoliikenneputki on kalliinpuoleinen ja harvinainen mutta sitä kyllä saa. Jälleen minulle tuttu putki vuosien takaa, se oli putkipohjaisten transmissiotekniikan mittauslaitteiden vakiokamaa. En kuitenkaan havainnut mitään syytä soundillisesti käyttää tai ehdottaa sitä itseisarvona. Muistutan taas nettihypetyksen kirouksesta ja pään kylmänä säilyttämisestä näissä kokeiluissa.

Katsotaanpa vanhoja raamattuja

Harrastuksen vuoksi palautin mieleeni myös useista vanhoista radio- ja televisiotekniikan oppikirjoista (sähköteknisen kirjallisuuden kerääminen on ollut takavuosien intohimoinen keräilyharrastukseni) sekä netistä vanhojen putkitelkkarien videovahvistinratkaisujen teoriaa ja topologiaa. Näiden joukossa on pari helmeä: Pentti Mattilan Radiotekniikan oppikirja (1964) ja Pekka Ahosen Televisiotekniikka (1961). Kiinnostuksen aihe oli tässä matalien taajuuksien toisto.

Videovahvistimet olivat yleensä pentodiratkaisuja. Katselmukseni saldo oli: sakkauksen eliminoimiseksi kahden putken topologiassa kriittisiä komponentteja ovat ensinnäkin 1. putken katodikondensaattori, sitten saman putken suojahilan ohituskondensaattori ja vielä asteiden välinen kytkentäkondensaattori hilavastukselle. Oletusarvona on, että jälkimmäisen putken katodi on kytketty maahan.

Tässä ei kyllä ollut sinänsä mitään muuta uutta kuin suuret tarvittavat kapasitanssit kun tavoitellaan hyvää vastetta alapäähän. Tietysti kokonaisuudessa on mukana myös pääteasteen katodishuntti ja muut vaikuttavat oheiskomponentit, mm. virtalähekondensaattorit, mutta nämä eivät kuulu tähän perinteiseen kahden putkiasteen väliseen videoteoriatarkasteluun.

Näiden kaikkien vaikutushan summautuu. Ohituselektrolyytit on omissa tekeleissä helppo laittaa riittävän suuriksi. Ristiriitainen tapaus on sitten asteiden välinen kytkentäkondensaattori. Perinnetietomme 1960-luvulta saakka sanoo, että tämä ei saisi olla tarpeettoman suuri.

Jos mainittu kytkentäkondensaattori on joko 47 nF (kuten suuruusluokkana tyypillistä) tai 1 uF, eroa on skoopin näytöllä sakkauksessa pientaajuisella kanttiaallolla (esimerkiksi 100 Hz) reilusti.

Mitoitus uusiksi

Normaali alarajataajuuden mitoitustapa vastuksen ja kondensaattorin parille (RC-aikavakio), tässä vaikkapa viidelle hertsille ei ole soundin kannalta validi, vaan täytyy muuttaa kondensaattorin koon kertaluokka. Päätemuuntaja kaatuu yleensä viimeistään kymmeneen hertsiin. Bassotoistossa on silti näissä kapasitansseissa korvin kuultava ero kun muuntaja on hyvä ja shunttielektrolyytit ovat valmiiksi tarpeeksi suuria, joten päädyin isoon 1 uF -kondensaattoriin. Tässä on sitten kokeilijoille taas sarkaa ja voi laittaa niin hyvän ja/tai kalliin ja korvalle mieluisan komponentin kuin sielu sietää. Wima MKP on hyvä kompromissi.

Päätemuuntajan valinta on myös aina mielenkiintoinen. Hammondin 125GSE on tässä kyllä ihan hyvä edelleen. Alkuperäinen Tango U-808, jollaiset siis olen vaihtanut alkuperäiseen lehdessä julkaistuun laitteeseeni, antaa kuitenkin triodina koneelle noin 100kHz kaistaa (-3dB) ja lähes virheettömän kanttiaallon 30kHz:llä! Päätin kuitenkin protoilla ja sitten myös käyttää tähän laitteeseen hyllyssäni olevaa kehuttua Lundahlin LL 1664 -päätemuuntajaa (100mA DC), varsinkin kun tämän pystyi hurinaongelmitta laittamaan normaalin pakkaverkkomuuntajan kanssa aivan minimikokoiseen alustaan. Lopputulos oli mainio!

Kaistaa on näillä Lundahlin muuntajilla tällöin yhdellä watilla n. 70 kHz (-3dB), 20 kHz:n kantti tulee läpi hienosti ja alapääkin menee kymmeneen hertsiin, tähän ei em. Tango pysty. Muuntosuhde on kiinteä, 3 kohm/8 ohm. Paikallisvastakytkentää on pääteasteessa yli 7 dB ja soundi on kohdallaan. Kokemukseni mukaan nämä pienemmät Lundahlit ovat isoja monikäämisiä versioita parempia yläpään taajuuskaistan osalta.

Mainittakoon, että muuntajasta saa 50% UL- tapin mutta kokeilujeni jälkeen en käyttänyt sitä tässä(kään). Jos haluaa, voi tämän option laittaa vaikka vipukytkimen taakse: tässä suojahilalta anodille menevä 470 ohmin vastus käännetään Lundahlin ensiön keskitappiin.

Yksinkertainen virtalähderatkaisu ja optioita muuntajaksi

Tässä se sitten pääpiirteittäin onkin. Laite on koottu PROCO-alustaan. Verkkomuuntajana on tässä romukopastani löytynyt Kotkavalkaman 2x 270 voltin Köykkäläinen. Tätä ei enää saa, ”UralTone rengassydänmuuntaja 5” (320 V) kotimainen toroidi toimii tässä puolijohdetasasuuntaajalla kun anodisuodattimen sarjavastus on luokkaa 270 ohm / 10 W. Trimmaa tämä tuottamaan loppuvirityksessä 360 – 380 V pääteputkille. Kuristinta ei siis tarvita lainkaan, vastus vastaa noin 0,5 H kuristinta sadalla hertsillä. Käytä laippavastusta ja pulttaa se alustaan.

Kaikkien anodielkojen jännitekesto täytyy tällöin suurentaa vähintään 500 volttiin vaikkapa tutun sarjakytkennän avulla, omassa yksilössäni riittivät 450 V -versiot.

Tasasuuntaus on tehty matalan muuntajajännitteen ja tilankäytön takia nopeilla UF 5408 -diodeilla ja toimii soundiltaan hyvin. Uraltone TV 18 -verkkomuuntaja (2 x 275 V) saattaisi puolijohdediodien kanssa riittää 360 V kuormitettuun anodijänitteeseen, en ole kokeillut. Uraltone TV 19 -versiota (2 x 345 V) voi käyttää putkitasurin kanssa niin kuin alkuperäisessä pentodiartikkelissani oli tehty, kun kuristimen tilalla on 180 ohm / 10 W laippavastus jäähdytyksineen.

Koska tässä käytettyä verkkomuuntajaa ei siis saa, ei tätä juttua voi tarjota suoraan rakennusohjeena kokemattomille; rakentaja joutuu vähän säveltämään. Huomautan myös että en ole kokeillut lopujännitteitä noilla muuntajilla joten tämä jää osaajille.

Luottoratsunkin voi ottaa kehiin

Mainittakoon taas vielä kertaalleen että kalliin F2a:n voi tässä kytkennässä korvata vallan hyvin suoraan EL34:llä. Putkesta on erillinen artikkeli https://audiovideo.fi/testi/el34-paateputket-vertailutestissa. Uustuotannosta löytyy versioita jotka pistävät ankarasti kampoihin NOS Mullardeille (xf2) muutaman kympin hintaan! Kanta on tuttu oktaali ja R12 muutetaan arvoon 270 ohm (trimmattava, tarkistettava noin 70 mA putken läpi). Herkkyys putoaa liki puoleen mutta on silti riittävä ainakin pentodietupään kanssa.

Ja rakentelijoille jälleen tuulivaroitus: toinen käsi testatessa aina taskuun ja puuvillahanska mittauskäteen. Verkkojohto aina irti kun tehdään jotain, virtakytkimen tarkistus ei riitä. Nämä jännitteet ovat tappavia!

Lyhyesti
Kaista yhdellä watilla: 10 Hz – 50 kHz (-1dB)
Lähtöimpedanssi: alle kaksi ohmia
Tehoa: oskilloskoopissa puhtaana yli 5W, leikkausrajalla noin 6W
Herkkyys (5W): noin 200 mV (pentodietupää), noin 500 mV (triodietupää)
Hurina painottamattomana 1 MHz kaistalla: noin 700 uV (vastaa yli 75 dB häiriöetäisyyttä, noin 85 dB painotettuna).
Särö: Ei ole mitattu toistaiseksi (HP särömittarini hajosi). Ohjainputken katodivastus / anodijännite on trimmattu toimintapisteellä antamaan kaunis leikkausraja oskilloskoopissa, putken anodijännite on tällöin luokkaa 170 V.

Äänenlaatu: Koettava itse, vetää kyllä vertaa mm. 300B-vahvistimille. F2a näyttää näemmä parhaat puolensa triodikytkennässä (nyt puhun vastakytkemättömistä topologiakokeiluistani). Tehoa menee pentodiversioon verrattuna haaskuun kolmisen wattia, kun tämän epäsuorasti hehkutetun putken anodipohjajännite nollahilaohjauksella jää triodimoodissa kovin korkeaksi. Subjektiivisesti tämä laite kyllä soi tosi lujaa eikä lievä yliohjauskaan pahemmin häiritse.

Ja sitten taas, musiikkia!

Putki- ja osakauppiaasi:

Kuvat: Mauri Pännäri ja Samu Saurama