Varför behöver vi en förförstärkare?
De källor man kopplar till ett effektsteg (typ: en CD-spelare eller DAC) skall enligt ”Red Book”-standard ge 2 volt vid högsta möjliga digitala signal. En regel som i allt större utsträckning nonchaleras med ännu högre utspänningar. Så varför behöver vi då en förförstärkare? Det finns ju redan tillräcklig spänningsförstärkning? Det är sant, men en effektförstärkare har ju endast en ingång och vanligtvis inte heller någon volymkontroll. (2017-02-12 17:13:09) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Music First Audio Classic Preamplifier

Komfortabel volymreglering
OK, men då är det väl bara att bygga en burk med en potentiometer i, som kan tjäna som pre-amp? Och som kanske dessutom har några bekvämligheter i sig, som t.ex. ingångsväljare och fjärrkontroll. Visst kan du det. Du kan t.o.m. köpa en färdigbyggd sådan. Men impedanceproblemet kvarstår. Ta en potentiometer, t ex en konventionell 100 kiloohm, och koppla till din CD-spelare eller någon annan källa, utgångsimpedansen kommer att knäcka dig. Med ett genomsnitt på 20 kiloohm kommer du att få problem med bl.a. kapacitansen, precis som en viss Mr Miller för länge sedan funnit ut och skrivit om. Varje rör eller transistor har också en egen kapacitans mellan ingång och utgång, antingen anod eller kollektorn. Men denna är ofta inte så hög, men den multipliceras däremot med förstärkningsfaktorn av röret / transistorn. Med fel kapacitans kan riktigt spännande saker börja inträffa…… (2017-02-12 17:30:35) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

….och vart tog mitt frekvensomfång vägen?
Du har säkert sett att en förstärkare visar en vacker bred frekvensbandbredd. Detta inträffar oftast vid full utstyrning av volym-reglaget. Vi vrider tillbaka potten till ungefär en tredjedel, säg kl. 10:00. Då upptäcker man att vissa av frekvenserna plötsligt ligger ett par oktaver lägre. Hur kommer detta sig? Jo, det är det höga utgångsmotståndet hos potentiometern tillsammans med nämnda Miller-kapacitans som spökar.
Som om inte detta var nog med problem så kommer kabeln från din potentiometer till effektsteget att i sig ha en inbyggd kapacitans. Detta förvärrar bara problemen ännu mer (allt enligt Mr. Millers beräkningar).
Man kan förstås välja en annan volymkontroll, till exempel 5 kohm. Mycket trevlig, problemet löst (trodde du kanske), men allt har ett pris. CD-spelaren eller DAC är ofta inte förtjust i låga motstånd och kommer inte till den prestanda du är van vid. (2017-02-12 17:41:58) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

X10-D
Ni minns kanske den runda och rektangulära lilla enheten ”The Missing Link” från Musical Fidelity. X10-D kombinerade en låg utgångsimpedans vid en extremt hög ingångsimpedans, genom att katod-koppla ett rör i den efterföljande kretsen. X-10-D såldes strax efter sin introduktion med strykande åtgång, eftersom många cd-spelare helt enkelt verkade att låta bättre, när en X10-D användes mellan spelaren och förstärkaren.
Så att addera elektronik i signalvägarna, använd på rätt sätt, för att konpensera och överbrygga anpassningsproblem är aldrig fel. Vad som står klart är t.ex. att hög impedans nära en källa kan ha sina fördelar. Å andra sidan, att bara använda en passiv regulator i form av en potentiometer med därtill kopplade långa kablar, är inte så lyckat. Ofta finner man att attacken i ljudet försvinner, det blir slappt som en disktrasa. Då är en aktiv preamp en mycket bättre idé, trots den ytterligare elektronik som behövs för det. (2017-02-12 17:51:44) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Musical Fidelity X10-D

TVC-konceptet
En ”Transformer Volume Controller” använder en annan metod: via en transformator tappas signalen, via dess olika lindningar till en stegad attenuator, ett ”klick för varje lindningvarv. En fördel med att använda en transformator är att den omvandlar höga spänningar till låga och vice versa. Men förutom omvandling av spänning, sker också en transformering av impedansen. Vilken är kvadraten på lindningsförhållandet mellan primärsidan av transformatorlindningen (dit ingångsspänningen är ansluten) och sekundärsidan (där spänningen minskats, på den utgående sidan). Detta är samma egenskaper som används för utgångstransformatorer i rörförstärkare.
Att använda en transformator i signalvägen, då man drar ner volympotten för att försvaga musiksignalen, gör att ingångsimpedansen omvandlas proportionellt och därmed behålls signalens kvalitet över hela frekvensomfånget. (2017-02-12 17:58:42) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Music First Audio Classic Preamplifier

Principschema för en ingångskanal på en TVC
(2017-02-12 18:00:05)

Produkter på bilden:

Bredbandig transformator
Transformatorer för ljud måste ha väldigt speciella egenskaper. Till skillnad från en strömtransformator som endast behöver hantera 50 Hz, så vill vi här att transformatorn skall hantera en signal med så stor bandbredd som möjligt. För att åstadkomma detta använder man en speciell lager-på-lager teknik som man har räknat ut, men där ändå lindningen i sig är så kort som möjlig, för att hålla nere den interna kapacitansen mellan lindningarna. En ljudtransformator ska inte hamna i problem i de lägsta oktaverna. Kärnans mättnad i de låga frekvenserna har stort inflytande på det totala ljudet. (2017-02-12 18:08:51) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Uppmätning av en TVC
Vad kan mätas på en passiv preamp, när den arbetar? Tja, mer än du tror. Vi kan åtminstone se om det finns några konstiga saker sker som påverkar ljudet. Låt oss titta lite närmare på vårt mätobjekt: ”Music First Audio Classic V2”. Nedan mätningar är gjorda med stor spännvidd: ingångsimpedans på 20 ohm och 600 ohm. Dessa ytterligheter har använts, de flesta källor håller sig ju, som vi konstaterat, ganska dåligt till ”Red Book”-standarden. För utgångsimpedans, har använts både 100 kohm och 10 kohm. Trots detta är skillnaderna i resultat mycket mindre än man kan tro. Men allt hänger förstås på anpassningen och utformningen av transformatorn. Tänker särskilt då på risken för kollapsande frekvensbandbredd pga. tillkortakommande med kärnans mättnad. Testet har med flit utformats med ganska orealistiska ingångs- och utgångsspänningar som aldrig uppnås i praktiken, för att se vad denna TVC går för.

Deformationen vid 2 volt inspänning är extremt låg. I figurerna, THD + N: 0.00019%. Ett mycket djupt liggande brusnivå, över hela frekvensomfånget. 50 Hz topp vid -128 dB, är upplockad nätstörning från någon aktiv utrustning i närmiljön. Med aktiva förförstärkare är den här sortens nätstörning inbäddat i ett töcken av välgörenhet, som kallas brus. (2017-02-12 18:12:41) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Och här på en utspänning på 1 volt. Som synes, ingen förändring. (2017-02-12 18:14:30) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Och här på en utspänning på 14 volt. (2017-02-12 18:15:31) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Här är THD + n distorsion över 20Hz-20.000Hz för 2 och 4 volt vid ingången. Mellan 100 Hz och 20 kHz, en extremt likformig linje genom frekvensbandet i en nästan omätbart låg distorsion nivå. (2017-02-12 18:16:52) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Självklart vill vi också veta om kärnans mättnad i transformatorn får problem med den extremt höga 14 volt utspänning vid 10 kOhm motstånd. Återigen är resultaten av första klass och skillnaden mellan single-ended RCA och balanserade XLR utgångar låga.
(2017-02-12 18:19:33) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

En närmare titt på svarsfrekvensen
Svarsfrekvensen har här spelats in med två olika anslutna impedanser, de redan nämnda 20 och 600 ohm visar endast små förändringar. Den låga impedansen tillhandahåller en fraktion bredare frekvensbandbredd än den högre. Resp. 75 och 80 kHz. De oundvikliga resonanserna från transformatorn är endast synlig ovanför 150 kHz. (2017-02-12 18:21:12) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Aktivering via DIP-switch, med ytterligare 6 dB förstärkning orsakar inga konstigheter. En helt oskyldig ökning med 1,1 dB vid cirka 70 kHz. (2017-02-12 18:25:42) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:

Mätobjektet
Här följer en närmare titt på mätobjektet. MFA Classic V2 är således en TVC, en transformator-kopplad volymkontroll som snarare fungerar som en ”dämpare” än en förstärkare. Det finns alltså ingen aktiv elektronik i lådan, inte ens koppling till en nätkontakt.Det enda man ser när man lyfter på locket är två högkvalitativa transformatorer, lindade med koppar- eller silvertråd, allt enligt kundens önskemål. Riktigt ekologisk alltså, och ändå gör Classic V2 en massa saker på samma sätt som en vanlig preamp. Tack vare transformatortekniken kan den, trots att den primärt är en dämpare, spänningsförstärka signalen 6db, om det visar sig nödvändigt. (2017-02-12 18:28:39) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Music First Audio Classic Preamplifier

Epilog
Liten, sober och robust, snyggt brittiskt hantverk men lite blyg i sin utstrålning. Här finns gott om anslutningar men inget extra bling, bara precis det som behövs: en ingångsväljare och volymkontroll. På baksidan hittar man ”ground lift” samt omkoppling för 6db ”boost”. Vill man absolut ha fjärr kan man köpa till det som extra tillbehör. Enheterna byggs för hand på beställning och det är du som kund som bestämmer hur de ska utformas, antal in- och utgångar, motordriven fjärr, osv.

En transformatorkopplad volymkontroll verkar vara det bästa sättet att närma sig den utopi som Stewart Hegeman på Harman Kardon en gång myntade: ”The perfect pre-amp is a straight wire with gain”.
På köpet så får man:
•Tillräcklig spänningsförstärkning för att styra praktiskt taget alla anslutna förstärkare, även med långa anslutna kablar.
•Ett nästan idealiskt impedansförhållande - över hela, praktiska arbetsområdet.
•En galvanisk separation mellan källa och förstärkare, alltså som ett nätfilter. (2017-02-12 18:31:47) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Music First Audio Classic Preamplifier

Slutsats
En aktiv preamp kommer alltid med sin elektronik att lägga sin signatur, rätt, fel, vackert eller fult, till ljudet.
En TVC gör sitt jobb så tyst som möjligt utan att addera nämnvärt distorsion, buller och/eller hum. Ingen flaskhals bildas i ljudkedjan. I själva verket, med tanke på de extrema mätresultaten, verkar denna typ av kontrollförstärkare klara 24-bitars/192 kHz upplösning av en högupplöst ljudsignal utan begränsning. (2017-02-12 18:43:54) Bilden är högupplöst. Klicka i bilden för att zooma.    

Produkter på bilden:  Music First Audio Classic Preamplifier