MFB P1 Pre amplifier

De plek waar iedereen zijn/haar projecten kwijt kan, of vragen over projecten stellen kan!
Plaats reactie
Gebruikersavatar
Salvador
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 902
Lid geworden op: vr 26 jun, 2015 20:35 pm
Locatie: Hilversum
Contacteer:

MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Salvador »

Goedenavond allen,

Enige tijd terug heb ik in het webwinkels topic vermeld dat er een voorversterker in de planning stond op basis van de Philips 22AH280. Dan echter met 3x aux-in en wat meer anno 2021/2022 opgebouwd naar hoe ik het graag zou willen. Dual mono om links en rechts strikt van elkaar te scheiden. Reden om de Philips 22AH280 te nemen is omdat dit één van de beste Matsushita voorversterkers is, die er ooit op de markt is gekomen. Een redelijk vergelijkbare voorversterker tegenover de Philips 22AH280 is de Technics SU-9070. Natuurlijk kan men ook een pre amp maken met alleen maar op-amps, echter vind ik de 280 dusdanig goed (en discreet opgebouwd biedt veel vrijheid) dat ik die graag als basis neem voor dit ''tussendoor'' projectje.

Wat is er nog ''heel'' gebleven van het oorspronkelijke 280 ontwerp? Weinig. Ik heb enkel het ''hart'' van de 280, de versterkerdelen en het secundaire gedeelte van de voeding overgenomen. De voorversterker krijgt géén phono ingang en uiteraard ook geen toonregeling. Idee hierachter is dat ik met name mijn DAC met Apple Music (192kHz) gebruik, aux input 2 en 3 kunnen evt. voor iets anders gaan dienen, bijvoorbeeld een mediaspeler voor films naar beamer of een CD speler.

Ik heb ervoor gekozen om de RC combinatie (in de signaalweg) aan de uitgang van de voorversterker volledig weg te halen. Dit is nu mede mogelijk door het toepassen van een DC protectie middels een uitgangsrelais met vergulde contacten, dat direct afvalt zodra er DC op de uitgang staat. Verder heb ik een DC servo in het schema geplaatst, die nog verder uitgewerkt moet worden. Beide uitgangsrelais komen 1,5 seconden na het inschakelen van de netspanning op (in praktijk waarschijnlijk tussen de 1,3 en 1,5 sec.).

De voorversterker is volledig dual mono opgebouwd, dus twee voorversterkers in één behuizing, één voor het linkerkanaal en één voor het rechterkanaal. Voor de trafo's heb ik voor twee Toroidy 2x 36VAC 40VA ringkerntrafo's gekozen, oorspronkelijk had ik 30VA exemplaren in gedachten, echter zijn die trafo's wat hoger (en er is niet zo gek veel plek...). Om de op-amps voor de DC servo én de inschakeldelay te kunnen voeden heb ik aan de +40V en -40V voedingsrail een LM317/LM337 spanningsregelaar combi geplaatst voor het maken van de +15V en -15V.

Wat specificaties:

Netspanning: 230-240VAC 50Hz.
Aantal ingangen: drie stuks (auxilary).
Aantal uitgangen: twee stuks, een derde uitgang is optioneel en komt als ''open'' soldeeraansluiting op de pre amp PCB.
Aantal relais in ontwerp: acht stuks met vergulde contacten.
Elco's: Nichicon KZ, ES (BP) en LKG type III Super Through serie.
Weerstanden: m.u.v. drie stuks 1W metaaloxide per voeding, allen Vishay metaalfilm 0,6 Watt.
Volumepotmeter: 50k ALPS, ongemotoriseerd.
Foliecondensatoren: Wima MKP4 en MKP10 polypropylene.
Ontstoorcondensatoren: Cornell Dublier CDV19 Silver Mica
Diodes in voeding: MUR120

Dat zijn wat voorlopige specificaties. Vervorming, bandbreedte, e.d. kan ik pas meten als het geheel af is.


DSC_9010.JPG
DSC_9011.JPG
Schema's:

Voeding:
MFB Power supply P1.jpg
Voorversterker:
MFB Pre amplifier P1.jpg

Om één van beide GND's niet te laten ''zweven'' als er één GND zou onderbreken, heb ik een 10 Ohm weerstandje tussen beide GND's in het schema van de pre amp geplaatst. Zoals is te zien in het schema zitten er geen Japanse transistoren in het schema, alleen maar goed verkrijgbare BC, BD en 2N types.

Dit project gebruik ik als ''warmloop project'' naar de 10'' MFB sub toe, gewoon om weer wat meer te leren, inzicht in schema en PCB tekenen te verbeteren/verfrissen en er een leuke pre amp aan over te houden, die ik (mits ik tevreden ben) ook nog mogelijk kan gaan dupliceren en losse printen hier beschikbaar wil stellen. Het zou toch leuk zijn de pre amp uiteindelijk in zulke ruimtes te testen :mrgreen: :
DSC_0297.JPG
DSC_0293.JPG
DSC_0301.JPG

Ik heb enkele vragen:

* Ik heb een DC servo geplaatst, echter heb ik zelf nog geen ervaring met het dimensioneren van een DC servo. Ik heb het hele hoofdstuk aangaande DC servo's van Douglas Self in zijn boek ''Audio Power Amplifier Design'' gelezen en aan de hand van een DC servo van Hans en de info uit het boek, de DC servo in het schema geïmplementeerd. Douglas Self schrijft dat de condensator over de weerstand in het feedbackpad bij een DC servo kan worden weggelaten, gezien de DC servo ''al het werk doet''. Heb ik de DC servo goed geplaatst en welke RC waarden zou ik voor de DC servo kunnen nemen? Ook over de waarde van de feedback weerstand van 1M heb ik mijn twijfels, een lagere weerstandswaarde is vervormingstechnisch (Johnson noise) toch beter? In de LM3886T amp van Hans zit een 2k2 weerstand in de feedbacklus, dat is natuurlijk wel een totaal ander ontwerp. 1M heb ik overgenomen uit het oorspronkelijk ontwerp. De 10pF C parallel aan die weerstand heb ik dus weggelaten.
* In het oorspronkelijke schema van de 280 zitten op de plek van D15/D55 uit mijn schema, niet één maar twee zenerdiode's in serie van 1,2V, die zijn in THT niet meer te krijgen. Om die reden heb ik nu één diode van 2,4V geplaatst, kom ik daar vermogen- en vervormingstechnisch mee weg?
* De stroom naar de spoelen van de relais heb ik beperkt tot net iets onder de 8mA per spoel. Is 24V een goede waarde voor de zenerdiode's bij een voedingsspanning van +40V?

De PCB's moeten dus nog volledig worden getekend. Koelblokken moet ik nog bestellen en tekenen (footprints). Een aantal draaiknoppen zijn al onderweg, om te zien wat optisch mooi bij het kastje past.

Als jullie nu naast de vragen die ik zelf heb, zelf ook al vragen of kritiek hebben, graag! ;)

Met vriendelijke groeten,
Salvador
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
De beste luidspreker, is de luidspreker die voor jou het beste klinkt.
Hans
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1547
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:25 pm
Locatie: Ehv

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Hans »

Heel misschien heb ik over een paar weken een paar opmerkingen. Eerder heb ik geen tijd/gelegenheid om hier naar te kijken.
Groeten,
Hans
Gebruikersavatar
Sandrowski
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1085
Lid geworden op: ma 27 apr, 2015 13:03 pm
Locatie: 't Darp

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Sandrowski »

Leuk! De beste discrete voorversterker die ik tot nog toe heb gehoord is een Elektuur ontwerp uit 1997: de 'Accugevoede voorversterker'. Wat het precies is weet ik niet, maar om de een of andere reden kom ik altijd weer terug naar dat ding.

Anyway, ik ben ook maar een hobbyist, maar wat ik in elk geval meen te zien is dat in de voeding de +/-40V te veel is voor de LM317/337. Volgens de datasheet zou het mogen, maar je zit precies op het randje van het maximaal toegelaten input voltage. Je hebt nog iets nodig om het voltage wat omlaag te brengen. Dit bijvoorbeeld. Daar de +/-40V al gestabiliseerd is zou je zo'n simpele regelaar in plaats van de LM317/337 toe kunnen passen.

Iets dergelijks kun je ook toepassen voor de voeding van de relais. Zo te zien is er ruimte genoeg in het kastje, je zou voor de relais zelfs nog een klein trafootje kunnen bijplaatsen, maar dat gaat misschien wat ver. De aparte voeding (T14) voor RL1 en RL2 is ook niet nodig, dat kun je gewoon van dezelfde plek betrekken als voor de input-relais (T1). Scheelt weer een paar componenten.

De tegenkoppeling klopt m.i. niet. Dat is nu een 1M weerstand, maar er mist nog een weerstandje naar massa. Nu heb je in feite een soort buffer...
Als ik zo vlug even in de service manual van de 280 kijk, dan wordt als je de tone defeat indrukt (SK-10) een weerstand van 30k parallel aan de 1M gezet (dus 29k totaal). Ook de 10pF condensator over de tegenkoppel-weerstand zit daar denk ik niet voor niets, die zou ik wel opnemen. In het 280-schema zit een 1k weerstand (R925) naar massa (voor AC). In jouw schema zou dat vanaf het punt zijn waar het DC__offset_control label aan hangt.
In het 280-schema zit R925 via een flinke elko aan massa, daardoor vind er geen DC versterking plaats. Met een DC-servo is dat niet nodig, dan zorgt de servo er voor dat er geen DC op de uitgang staat.

Voor wat betreft D15(D55), de spanningsval over die dioden bepaalt in feite de ruststroom van de eindtrap (correct me if i'm wrong!). In de 280 gebruikt men kennelijk diodes met een spanningsval van 1,4V, dat zijn geen echte zeners, maar 'gewone' dioden met een hogere voorwaartse spanningsval dan normaal.
Een zenerdiode in voorwaartsrichting gedraagt zich als een normale diode, dus in feite zit er nu één normale diode met 0,7V spanningsval op die plek. Of het een goede vervanger is weet ik zo niet, maar de 2 KB-262's in het schema van de 280 kun je wellicht vervangen door vier 1N4150's in serie (4 x 0.7V = 2,8V -> close enough)

Edit: Stukje over D15(D55) bijgeplakt
Groet,
Sander
rob040
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 183
Lid geworden op: vr 07 nov, 2014 16:01 pm

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door rob040 »

Hi Salvador,

Altijd leuk, een MFB voorversterker. Toch even een vraag, waarom een eindtrap met dubbele eindtorren en een voedingsspanning van ±40V?
Je hoeft met een voorversterker toch geen vermogen te leveren en je uitgangsspanning is 2Veff?

Groet, Rob.
Mijn PCB's zijn groen, dat is mijn bijdrage aan het milieu.
Gebruikersavatar
Salvador
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 902
Lid geworden op: vr 26 jun, 2015 20:35 pm
Locatie: Hilversum
Contacteer:

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Salvador »

Hans schreef: wo 22 sep, 2021 16:24 pm Heel misschien heb ik over een paar weken een paar opmerkingen. Eerder heb ik geen tijd/gelegenheid om hier naar te kijken.
:) Ik zou zeggen vooral nog eerst zoveel mogelijk van het weer genieten, voordat het minder wordt en echt herfstig. Vandaag ook weer een flink stuk gefietst.
Sandrowski schreef: wo 22 sep, 2021 20:16 pm Leuk! De beste discrete voorversterker die ik tot nog toe heb gehoord is een Elektuur ontwerp uit 1997: de 'Accugevoede voorversterker'. Wat het precies is weet ik niet, maar om de een of andere reden kom ik altijd weer terug naar dat ding.
Apart! Die kende ik nog niet. Een nadeel van accupakketten is de levensduur. Er is bijvoorbeeld ook nog als één van de vele mooie high-end voorversterkers de MBL 6010D
. Of de Gryphon Essence.

Sandrowski schreef: wo 22 sep, 2021 20:16 pm Anyway, ik ben ook maar een hobbyist, maar wat ik in elk geval meen te zien is dat in de voeding de +/-40V te veel is voor de LM317/337. Volgens de datasheet zou het mogen, maar je zit precies op het randje van het maximaal toegelaten input voltage. Je hebt nog iets nodig om het voltage wat omlaag te brengen. Dit bijvoorbeeld. Daar de +/-40V al gestabiliseerd is zou je zo'n simpele regelaar in plaats van de LM317/337 toe kunnen passen.

De V-max. heb ik in de datasheet gezien, je hebt gelijk, het is wat krap en ik houd er juist wel van om componenten genoeg headroom te bieden. Ik heb gisteren naar aanleiding van jouw bericht even verder zitten speuren, Ti heeft ook een High Voltage variant van de LM317/337, met name nog goed verkrijgbaar in een TO-39 package (leuk, want dat is weer eens wat anders..).

LM317HVH/NOPB

LM337H/NOPB

Ik zie dat de datasheet van de LM337H/NOPB niet klopt, dat is de datasheet van de ''gewone'' -40V variant.

Van de week maar eens verder naar kijken. De LM317 HV mag +60V hebben, de LM337 HV mag -50V hebben, dat biedt genoeg ruimte.

Sandrowski schreef: wo 22 sep, 2021 20:16 pm De aparte voeding (T14) voor RL1 en RL2 is ook niet nodig, dat kun je gewoon van dezelfde plek betrekken als voor de input-relais (T1). Scheelt weer een paar componenten.

Daar ga ik van de week naar kijken, bedankt voor de tip ;) Ik heb vooraf, vóórdat ik de spoelstroom door de relais wist, dat relais aanstuur gedeelte getekend, de spoelen trekken niet veel (8ma per stuk), dus ik kan inderdaad e.e.a. vereenvoudigen.

Sandrowski schreef: wo 22 sep, 2021 20:16 pmDe tegenkoppeling klopt m.i. niet. Dat is nu een 1M weerstand, maar er mist nog een weerstandje naar massa. Nu heb je in feite een soort buffer...
Als ik zo vlug even in de service manual van de 280 kijk, dan wordt als je de tone defeat indrukt (SK-10) een weerstand van 30k parallel aan de 1M gezet (dus 29k totaal). Ook de 10pF condensator over de tegenkoppel-weerstand zit daar denk ik niet voor niets, die zou ik wel opnemen. In het 280-schema zit een 1k weerstand (R925) naar massa (voor AC). In jouw schema zou dat vanaf het punt zijn waar het DC__offset_control label aan hangt.
In het 280-schema zit R925 via een flinke elko aan massa, daardoor vind er geen DC versterking plaats. Met een DC-servo is dat niet nodig, dan zorgt de servo er voor dat er geen DC op de uitgang staat.

Ok... qua Feedbackpaden, berekeningen en alles wat daarbij komt kijken heb ik nog geen ervaring. Wel heb ik het gehele NFB (negative feedback) gedeelte in audio amplifier design boek van Douglas Self gelezen. Heb je misschien ergens info waar ik wat verder kan inlezen v.w.b. feedbackpaden? (en evt. om te oefenen zelf een berekening maken). Idem met het uitrekenen van de versterking van het geheel, het is een bestaand ontwerp, ok, maar ik zou het ook zelf willen kunnen berekenen. Een op-amp gaat mij prima af en is eenvoudig, een discrete versterker is anders.

Sandrowski schreef: wo 22 sep, 2021 20:16 pm Voor wat betreft D15(D55), de spanningsval over die dioden bepaalt in feite de ruststroom van de eindtrap (correct me if i'm wrong!). In de 280 gebruikt men kennelijk diodes met een spanningsval van 1,4V, dat zijn geen echte zeners, maar 'gewone' dioden met een hogere voorwaartse spanningsval dan normaal.
Een zenerdiode in voorwaartsrichting gedraagt zich als een normale diode, dus in feite zit er nu één normale diode met 0,7V spanningsval op die plek. Of het een goede vervanger is weet ik zo niet, maar de 2 KB-262's in het schema van de 280 kun je wellicht vervangen door vier 1N4150's in serie (4 x 0.7V = 2,8V -> close enough)

:think: Vier diodes wil ik juist het liefst vermijden omdat het best wat plek in zowel het schema, als op de print inneemt. Als het er echt vier van 0,7V moeten gaan worden, zou ik hoogstwaarschijnlijk ook af kunnen met de 1N4148.
rob040 schreef: vr 24 sep, 2021 21:46 pm Toch even een vraag, waarom een eindtrap met dubbele eindtorren en een voedingsspanning van ±40V?
Je hoeft met een voorversterker toch geen vermogen te leveren en je uitgangsspanning is 2Veff?
Waarom niet? :D Het originele ontwerp is ook zo, dat wil ik graag zo laten. + en -40V is fors voor een voorversterker, echter wel zoals het origineel. Ik snap de vraag, alleen wil ik het versterkergedeelte zoveel mogelijk als de 22AH280 uitvoeren (anders blijft er weinig over en zou ik een pre amp met bijv. de AD797 of LM4562 hebben gemaakt, incl. gebalanceerde in- en uitgangen... kan altijd nog met een ander project..). Gaat men lager zitten met de voedingsspanning, dan ga je al gauw richting de 22AH209 (klinkt redelijk goed, maar lange na niet zoals de 22AH280). Ik meen dat de 22AH209 op een SIP8 chipje draait met een V+ en V- van +26,2V en -26,2V. Wat overdimensionering kan geen kwaad.
De beste luidspreker, is de luidspreker die voor jou het beste klinkt.
rob040
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 183
Lid geworden op: vr 07 nov, 2014 16:01 pm

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door rob040 »

Ha, nooit geweten dat de 22AH280 zo’n eindtrap heeft en met zulke hoge spanningen.
Komt er bij jou ook een hoofdtelefoonaansluiting op?
Mijn PCB's zijn groen, dat is mijn bijdrage aan het milieu.
Steven
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 69
Lid geworden op: zo 24 mei, 2020 09:43 am
Locatie: Nuenen

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Steven »

In de voeding moeten R117 en R167 geen verbinding hebben met GNDS, anders werkt de negatieve voeding niet.

Steven
The analog art shows no sign of yielding to the dodo's fate. Whereas digital precision is forever bounded by bits, there is no limit excepting universal hiss to the ultimate accuracy and functional variety of simple analog circuits. Barry Gilbert, 1973
Hans
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1547
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:25 pm
Locatie: Ehv

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Hans »

Salvador schreef: di 21 sep, 2021 21:01 pmEnige tijd terug heb ik in het webwinkels topic vermeld dat er een voorversterker in de planning stond ....
Een paar dingetjes die mij opvielen en nog niet zijn genoemd:
  • Alle ingangen die niet geselecteerd zijn worden met een ingangsrelais kortgesloten naar Gnd.
    Lijkt me niet zo verstandig, niet ieder apparaat kan tegen een kortgesloten uitgang, en de ingangsrelais overleven de kortgesloten uitgang van een laagohmige bron ook niet altijd.
  • Zoals Sander al opmerkte zijn 4 diodes in serie de echte vervanging van de originele 2x 1,2V dingen uit de oude zener diode reeksen. [Edit]Zo'n 1,2V "Zener" was niets anders als 2 kleinsignaal diodes in serie[/Edit] Een 2,4V zener is waarschijnlijk ook wel goed genoeg, maar heeft wel een heel andere I/V karakteristiek en een heel ander temperatuurverloop als 4 diodes in serie. Als vervanging zou je ook een diode multiplier schakeling kunnen gebruiken, die zit qua eigenschappen ietsje dichter bij 4 diodes als een 2,4V zener.
  • Dat de ingangen DC gekoppeld zijn heeft wat consequenties:
    • De DC servo moet ook een eventuele DC spanning die op de ingeschakelde ingang staat wegregelen. Je weet daardoor niet wat het DC regelbereik zou moeten zijn => de DC servo is niet goed te dimensioneren.
    • Een ingang met DC veroorzaakt een schakelklik/knal bij het in/uit schakelen.
Groeten,
Hans
Gebruikersavatar
David
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 2378
Lid geworden op: do 19 jun, 2014 14:01 pm
Locatie: Utrecht

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door David »

Als je tijdens het schakelen de uitgang even 'mute' kan je DC bronnen schakelen zonder plop. Maar dat gebeurt hier ook niet....

Audio schakelen met relais vind ik sowieso niet tof, relais gaan met zulke lage stromen na een tijdje kraken en nog weer even later zijn het net halfgeleiders (vervorming) en kort daarop komt er niks meer door. Tenzij je speciale relais pakt, maar dat zie ik hier ook niet, of mis ik iets?

Edit: even gekeken, minimaal moet dit relais 10mW schakelen, denk niet dat die daar aan komt.
Yeah party on with MFB DSP!
Gebruikersavatar
Sandrowski
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1085
Lid geworden op: ma 27 apr, 2015 13:03 pm
Locatie: 't Darp

Re: MFB P1 Pre amplifier

Bericht door Sandrowski »

Salvador schreef: zo 26 sep, 2021 19:39 pmHeb je misschien ergens info waar ik wat verder kan inlezen v.w.b. feedbackpaden? (en evt. om te oefenen zelf een berekening maken).
Daar kan ik je - wegens gebrek aan eigen kennis - ook niet zo veel bij helpen vrees ik. Het is in elk geval niet zo simpel als even vlug wat berekenen, maar het principe is niet anders als voor de feedbackloop die je voor een MFB systeem maakt: zorgen voor genoeg fase en amplitudemarges...
In dit geval is het al uitgedoktert voor deze schakeling, dus ik zou dat 1-op-1 overnemen.
David schreef: wo 29 sep, 2021 17:05 pm Audio schakelen met relais vind ik sowieso niet tof, relais gaan met zulke lage stromen na een tijdje kraken
Veel goede kwaliteit kleinsignaalrelais hebben vergulde contacten (en anders een modelletje zoeken die dat heeft) en zijn vaak geseald, dan heb je daar minder tot geen last van denk ik? Je zou ook reed relais kunnen gebruiken - die zijn hermetisch gesloten - maar zijn wel wat duurder.
Hans schreef: di 28 sep, 2021 13:57 pm Alle ingangen die niet geselecteerd zijn worden met een ingangsrelais kortgesloten naar Gnd.
In het 280-ontwerp wordt dat opgelost door een 1k weerstand in serie met elke bron op te nemen. Zou ik hier zeker doen.
Hans schreef: di 28 sep, 2021 13:57 pm Een 2,4V zener is waarschijnlijk ook wel goed genoeg ... Als vervanging zou je ook een diode multiplier schakeling kunnen gebruiken
In het schema zit de zener dan wel verkeerd om, even omdraaien dus!. Voor een diode multiplier (Vbe multiplier) heeft op dit youtube kanaal wordt een goede uitleg gegeven.

Nog een puntje, in het schema staat dat de outputs 2Vrms zijn, maar dat gaat wel wat meer zijn. In de 280 zit er aan de uitgang een spanningsdeler die de uitgangspanning door ongeveer 3 deelt (en eentje die wat minder verzwakt).

Ik moet zeggen dat ik de 22AH280 schakeling wel interessant vind. Alle versterkertrappen zijn in essentie helemaal symmetrisch en voor de phono preamp hebben ze in feite exact hetzelfde ontwerp genomen als voor de eigenlijke versterker.
De hoge voedingsspanning is ook wel apart. Ik kan me voorstellen dat ze het ding flink wat stroom willen kunnen laten leveren voor een hoofdtelefoon, maar +/- 40V is wel wat veel. Ik vraag me af wat de gedachtengang daar achter was. Het hele ontwerp lijkt me een beetje over the top en overkill - ik hou daar wel van... :)
Groet,
Sander
Plaats reactie