Min gamla trotjänare, en slutförstärkare av märket Quad 303 från den anrika engelska Acoustical Manufacturing Co. Ltd hade tappat sugen efter 40 år och det var dags för felsökning. Ena kanalen hade börjat låta svagare. Inte sämre, bara svagare. I princip kunde man kompensera för det genom att snedställa balanskontrollen på förförstärkaren ordentligt, men det är knappast rätt metod. Det var dags för elektroarkeologerna från The Safa Night Hacking Team att träda till och göra en utredning av en gammal drabant. Safa har varit med förr och undersökt antik elektronik och gjort några heroiska insatser, som till exempel på kompositören Ralph Lundstens antik-synt DIMI-S, där en åttabitars latchkrets strejkade, och när hans mixdator av typen ABC 806 hade tappat kontakten med de spänningsstyrda förstärkarna i mixern på grund av en trasig adresslatch på ABC-bussen.
Man vad är det här? En förstärkare med bipolära transistorer från 1967? Varför reparera en så urgammal produkt? Varför inte köpa nytt? Quad 303 har inte en enda FET-transistor, inget switchaggregat, inget 5.1, ingen programvara som kan uppgraderas och är varken pc- eller Mac-kompatibel. Den kan ingenting som den moderna hifi-entusiasten tror sig behöva.
Jag ska tala om varför. Den gör precis det den ska och överträffar den mänskliga hörseln på alla nödvändiga punkter. Med sin frekvensgång från 10 till 30 000 hertz har den ett större frekvensomfång än både öron och de flesta högtalare klarar. Bruset ligger på –100 dB under full signal och är i praktiken så lågt att man måste lägga örat intill diskanthögtalaren för att höra det och det överträffas utan vidare av bruset i ett vanligt lyssningsrum. Med 45 watt i 8 ohm kan man spela så högt att det blir obehagligt i ett vanligt vardagsrum. Vad mer behöver man? Javisst ja, metallfilmmotstånd, japanska audio-grade-kondensatorer, bi-amping, relästyrd volymkontroll och rodierade kontakter. Fel.
Quad 33-303-produkterna kunde köpas i en serie med det lösa slutsteget Quad 303, en förförstärkare kallad Quad 33 (”the 33 Control Unit”) och en FM-radio kallad FM3. Om man så ville, kunde man få förförstärkare och radio inbyggda i en dekorativ trälåda, medan slutsteget kunde stoppas undan någon annanstans.
Idag är det måhända bara slutsteget som är av intresse, eftersom förförstärkaren kanske inte är så flexibel och har inte så många in- och utgångar som en modern hifi-entusiast skulle önska. FM-radion torde dock vara tillfyllest än idag. Den är stereo och har fullt tillräcklig frekvensgång. Den har visserligen inte snabbval, men vad ska man med det till?
Slutstegets frontpanel är exemplariskt uppbyggd med alla reglage direkt tillgängliga, om än vissa kontaktdon är av mindre exemplarisk typ. Överst till vänster sitter omkopplaren för olika nätspänningar, nödvändigt förr om man skulle exportera till hela världen. Överst till höger finner vi säkringen, en vanlig glasrörssäkring av europeisk typ. Under denna, en speciell 4-polig DIN-kontakt för insignalen. Under denna de fyra bananurtagen för högtalaranslutning och längst ned den märkliga, runda kraftkontakten.
Mitt i alltihop sitter en neonlampa som glimmar om nätspänningen är på. Inget annat. Bara ett neonrör och ett motstånd. Inte avancerat. Men den lever för evigt. ”Lasts a lifetime” som Quad stipulerar.
Insidan är exemplariskt uppbyggd, den också. Övre halvan rymmer i stort sett bara nättransformatorn och de fyra stora kondensatorerna och är i övrigt tom. All drivelektronik är byggd på tre utfällbara kretskort som sitter undertill. Den här förstärkaren måste vara servicepersonalens dröm.
Okej, den är inte vacker, har ingen svart front, inga blå lysdioder, inga nivåmätare, inga optiska ingångar. Den brungrå färgen för tankarna till brittiska förkrigstapeter och den väger 8,2 kilo. Den gör bara en enda sak: fungerar. Den är som en chesterfieldfåtölj.
Felets art – efter 40 år
Utspänningen från vänster kanal hade fallit till en fjärdedel (2,5 volt) av spänningen från den högra kanalen (10 volt), med samma belastning, från 10 Hz och upp till 30 kHz. Frekvensgången var alltså fortfarande rak, det var bara inte fullt så mycket av den. Genast började gissningarna luftas i det arkeologiska lägret. Kanske en drivtransistor tappat förstärkningsfaktorn? Kanske hade ett motstånd i återkopplingen tappat i resistans så motkopplingen blivit för hård, men fortfarande frekvenslinjär?
Vi mätte frekvensgången med 12 Ω belastning för att vara säkra på felets art.
Kan man klaga på den här frekvensresponsen från en 40 år gammal förstärkare, eller är det så att de flesta nya förstärkare helt enkelt inte är, eller behöver vara bättre än Quad 303?
Felsökning
Förstärkaren kopplades upp i en testuppkoppling som inte var över sig komplicerad.
En tongenerator (Tong) fick mata ingångarna med sinusvåg med en volt topp-topp-spänning. Utgångarna kopplades till varsitt högeffektsmotstånd på 12 Ω som belastning (Bel). Utspänning och frekvensrespons mättes med oscilloskopet (Osc). Andra spänningar mättes med digitalmultimeter. Här kan man hävda att belastningsmotstånden bara är enkellindade och sålunda inte induktansfria, men det är sannerligen inte högtalare heller. Hur skulle det gå, med induktansfria talspolar?
Efter att parametrarna verifierats, öppnades förstärkaren i botten och kretskorten fälldes ut.
Frontpanelen vänder åt vänster. Som du ser är allting hopsatt med rediga M4-skruvar. Längst ned på frontpanelen sitter kraftintaget (Nät). Komponenterna monterade i chassit från vänster är utgångskondensatorerna (UtgK) på 2000 μF. Härnäst kommer nätaggregatets silkondensatorer, 2 stycken parallellkopplade, likaledes på 2000 μF. Därefter ser vi nätaggregatets likriktarbrygga av Graetz-typ, direkt kopplad från nättransformatorn utan varje tillstymmelse till strömbegränsningsmotstånd. Längst till höger syns anslutningarna till alla effekttransistorer (A-Eff). Nedfällda framför chassit ligger de båda drivkorten till vänster och regulatorkortet till nätaggregatet till höger (se vidare avsnittet om nätaggregatet, nedan).
Sluttransistorerna är av typen 2N3055, en inte över sig snabb transistor av NPN-typ som i stort sett slutar fungera vid 60 kHz. Men innan dess tål den nästan vad som helst, exempelvis 15 ampere. Den är svår att bränna.
Det är ett snyggt bygge, ett gediget brittiskt hantverk, med knutna kabelstammar, men aningen farligt. En av reglerna när man bygger elektronik är att hålla isär starka och svaga signaler och hålla isär kraft och signal. Att knyta ihop dem tätt i ett och samma kablage är att be om problem med kapacitiv koppling och självsvängning. Orsaken till att det ändå fungerar bra är att transistorerna är gammaldags och inte så snabba. Det är alltså inte alls negativt i detta fall. Med FET-transistorer kunde alltihop ha svängt som en radiosändare. Det är för övrigt inte damm du ser på bilden. Det är patina.
Dags att studera schemat.
Du ser att det hela är ett klassiskt klass-AB-slutsteg (push-pull) med 67 volts matningsspänning. Sluttransistorerna TR1L-TR2L måste drivas i motfas, vilket sköts av PNP-NPN-paret TR103-TR104. Tomgångsströmmen ställs genom att man med motståndet RV101 anger hur ”långt isär” basarna på efterföljande transistorer ska vara likspänningsmässigt. Insignalen förstärks genom TR100-TR101-TR102 och utsignalen återkopplas från spolen L100, mitt emellan sluttransistorerna, tillbaka till basen på TR100.
Eftersom den ena kanalen var felfri kunde den användas som referens vid alla mätningar.
De ursprungliga gissningarna pekade mot utgångskondensatorn, för om denna torkat och fått högre inre resistans kunde en del av utspänningen hamna som ett spänningsfall över denna, istället för över högtalaren. Men så var inte fallet.
Till sist fann vi delinkventen, kondensatorn C104, 12 μF 55 volt, som sitter i en länk i återkopplingen (röd i schemat ovan). Den hade spruckit och torkat och var inte längre en kondensator, utan ett avbrott. Det gjorde att återkopplingen blev hårdare, vilket sänkte utsignalens nivå. C104 är till för att dämpa förstärkningen vid låga frekvenser så att man inte får för mycket subsoniska frekvenser på utsignalen, men om kondenstorn istället är ett avbrott, dämpas alla frekvenser.
Varför hade det hänt? Allting flytande som är ingjutet i plastskal och utsatt för temperaturgradienter kommer till sist att spricka och rinna ut, så även elektrolyten i denna inte helt moderna kondensator. Det handlar säkerligen inte om överbelastning, utan om mekaniska spänningar i plasten.
Det är viktigt att använda fräscha utbyteskomponenter. Vid en grävning i författarens komponentsamling dök det upp en hel massa elektronytkondensatorer. Men var de något att ha? De ska inte bara hålla det värde som tryckts på kannan ±10% utan även den inre resistansens ska vara rimlig, omkring 1 Ω. Är den högre än så kan man utgå ifrån att elektrolyten har runnit ut. Här provas en 22 μF kondensator som visar sig hålla 22,3 μF. Den felaktiga 12 μF kondensatorn som satt i förstärkaren var bara 1 μF och hade 10 kΩ inre resistans. Även helt nytillverkade kondensatorer kan ha förhöjd inre resistans, beroende på hur de lagrats och behandlats. Vi fick en påse sådana från Elfa en gång, som såg ut att ha blivit överkörda med truck.
Resultat
Så här såg drivkortet ut före reparationen. Du ser den felande komponenten vid pilen.
Efter reparationen med två seriekopplade, uppmätta elektrolyter såg det ut så här. Funktionen var återställd. Anledningen till att det blev två seriekopplade kondensatorer var att vi inte besatt någon 12 μF kondensator, så två stycken 22 μF i serie fick duga. Det ger 11 μF, väl inom toleranserna.
De nya kondensatorerna har gummitätning och denna kommer naturligtvis också att torka så småningom. Ge dem 40 år till, så.
Nätaggregatets egenheter
Nätdelen var ingalunda trasig, men expertgruppen kunde inte hålla sig ifrån den. Den har vissa egenheter.
Se schemat. Utspänningen regleras med transistor Tr3 som ligger på minussidan. På brittiskt manér (tänk plusjordade bilar) reglerar kretsen alltså genom att lyfta förstärkarens jord upp och ned i spänning. Mäter man spänningen över silkondensatorerna C2-C3 hamnar den kring 70 volt, men regleras ned till 67 volt mätt mot plus.
Vi provade att påföra förstärkaren ett pulståg på 1 volt vid 1 kHz för att se hur matningsspänningen skulle reagera för ljudpulser upp emot full uteffekt. Mätt över C2-C3 blev det steg på omkring 5 volt i spänning, men efter Tr3, i punkt 13 återstod bara ett mindre pulståg på 500 mV. Se oscillogrammet nedan.
Expanderar man pulståget visar det sig att de stora svängarna är 100 hertz, alltså resultatet av helvågslikriktningen i nätdelen som reglerkretsen inte lyckats dämpa bort, medan de små skrynklorna är rester av 1 kHz-signalen. Se nedan.
Ett par hundra millivolt störningar slinker alltså igenom minusspänningen och över till det andra slutsteget och orsakar crosstalk. Eventuellt ser den hårda återkopplingen till att detta inte läcker ut i högtalaren, men säg mig ärligt, hör du en signal på –20 dB i den ena kanalen när den andra vrålar en kilohertz pulser (eller en galen trummis) på 20 watt i högtalaren intill? Sannolikt inte. Det är därför mp3-filer, vars komprimering är baserad på audiologisk maskning, trots allt inte låter så illa.
Kan man klaga?
Egentligen inte. Quad har följande, med dagens slit-och-släng-normer märkliga programförklaring: ”All Quad products are expected to last a lifetime – even longer. Many Quad customers still derive immense pleasure listening to products built over fifty years ago.”
Man kan säga att deras löfte uppfyllts. Fundera på det, om du byter telefon varje år.
Läs mer
Quad.
Alla tekniska data.
Hela schemat.
Det pågår massor av modifieringsprojekt av 303:or som man kan läsa om på internet, med uppgradering till glasfiberkort, byte av kondensatorer till japanska, eller till audio grade (vad nu det kan vara), byte av de vanliga platta trimpotentiometrarna mot tiovarviga, byte av kraftkondensatorerna mot nya och anslutning med kabelskor, nya sluttransistorer, byte av de ursprungliga banankontakterna mot biffigare och byte av insignalkontakten mot RCA-kontakter, ingångsledningar av silver etc, varför man nu ska göra det. Några är till och med så drastiska att de plockar bort ena kanalen och gör om förstärkaren till ett monoblock. När man är klar är det inte en Quad 303 längre och frågan är om man vunnit något.
Quad 303 som monoblock.
Quad 303 vilda modifikationer.
Ombyggnadssatser för Quad 303 (och här).
Och så byter de kondensatorer i nätdelen och vips har ljudet blivit renare och krispigare och mörkare och bredare och... Med skärmad elkabel för 2500 kronor metern blir det dessutom en helt ny stereoanläggning med mera dramatisk, fängslande och realistisk musikalisk återgivning... Äsch. Det där tror jag inte på.
