Jonte Knif's JK-FET mono blocks

Jonte Knif (b. 1975) studied harpsichord and other instruments at Sibelius-Academy during 1994-2000. At the same time he worked as a musician in several European groups. His musical interests range from medieval music to contemporary material. Instrument building has long been his semi-professional side step. He has built harpsichords and clavichords, and sold them to several musicians and institutions.

Gradually Knif directed his studies toward music technology, and graduated in 2005. As a natural continuum to his work as a luthier, his diploma work dealt with designing and building a semi-acoustic clavichord. The instrument has gained a lot of interest among players of early and contemporary music.

His engagement in audio electronics previously led him to design ribbon speakers for Grevasse together with some triode mono blocks. Studies in music technology made him to focus more on pro audio, which he believes is able to give a wider, deeper and more honest perspective to audio electronics than traditional hi-fi hobby. Via his own company, Knif Audio, Jonte designs and produces high-end tube compressors and microphone pre-amps.

In this article, Jonte Knif desribes his two-stage class A FET-monoblock amplifier inspired by the work of Nelson Pass. The seemingly simple 40 W amplifier is designed to behave like a Class A triode amplifier, and it also sounded like its role model. The amp is especially good at revealing small musical details and reproduce accurately micro-level dynamic variations. I also liked the amp's ability to avoid any congestion in the mid-range, a feature that is particularly valuable when listening to demanding vocal music. Only certain homogeneity and tone of the sound reminded me of the presence of transistors.

The full article and pics in Finnish.

”Homma lähti liikkeelle siitä, kun pari vuotta sitten ostin jäähyt ja fetit varastoon, kun halvalla sain. Vasta myöhemmin, kun aikaa jäi, aloin hahmotella niille jotakin käyttöä.”

Näin kuvaa Jonte Knif FET-päätteidensä syntyhistoriaa. Jonte on se sama mies, joka suunnitteli Crevasse-nauhakaiuttimet ja niihin sopivat triodipäätteet, joita Tetrimäki nykyään valmistaa ja myy. Se sama, joka lopputyönään Sibelius Akatemiaan tutki ja toteutti sähköakustisen klavikordin, yhden harvoista maailmassa tällä tasolla. Nykyään Jonten mielenkiinto kohdistuu studiopuolen laitteisiin, mikrofoniesivahvistimiin, kompressoreihin ja sen sellaisiin, jotka hänen mukaansa antavat ”laajemman, syvemmän ja rehellisemmän perspektiivin äänentoistoon”.

Jontella on yksi jännä piirre: hän ei omien sanojensa mukaan kuuntele luomuksiaan lainkaan. Hän kuuluu niiden armoitettujen suunnittelijoiden joukkoon, jotka luottavat täysin siihen, mitä tietävät tekniikasta ja osaavat sillä perusteella ennustaa.

”Tuli mieleen, että mulla on tossa pari uutta fetti-monopäätettä”, kertoi Jonte kuitenkin eräänä päivänä minulle ja jatkoi: ”Olis’ kiva kuulla mitä muut sanoo saundista.” Minä siihen, että ilman muuta.

Topologia

Jonten FET-päätteet (toistaiseksi niillä ei ole sen kummempaa nimeä) ovat push-pull (vuorovaihe) -vahvistimet alusta loppuun. Tavanomaisista transistoripäätteistä ne eroavat, että niissä on vain kaksi (vahvistin)astetta. Ei lainkaan differentiaaliasteita. Ei vakiovirtalähteitä. Vain muutama vastus ja fetit. DC-kytketty tietty.

Virtalähde on Jonten mukaan rajusti suodatettu (CRC). Kokonaiskapasitanssi on 200 000 mikrofaradia per kanava. Suodatus on tarpeen, koska päätekivet ’näkevät’ referenssinä virtapuolen, eivät maapuolta. ”Eikä kunnon virtalähteestä bassotoistollekaan haittaa ole”, lisää Jonte.

Pääteaste toimii ”common-source” -kytketyillä MOS-FETeilla. Fettien ympärille on rakennettu yksinkertainen paikallisen takaisinkytkennän verkko, joka tekee näistä päätteistä Jonten mukaan varsin "triodimaiset". Päätefettejä on kahdet rinnan.

Otossa on j-fet-aste.

Globaalia takaisinkytkentää vahvistimissa on 20dB. Vähemmälläkin kuulemma pärjäisi, mutta päätteet on ajateltu yleiskäyttöiseksi, minkä vuoksi Jonte on suosinut pientä antoimpedanssia. Ilman globaalia takaisinkytkentää pääteasteen rakenne tuottaisi 4 ohmin impedanssin: tässäkin suhteessa vahvistin käyttäytyy varsin triodimaisesti.  Koska signaalitie on naurettavan lyhyt, ei Jonten mielestä globaalia takaisinkytkentää kannata pelätä. Ei se takaisinkytkentä, vaan mitä sillä tekee.

Vahvistimen topologia on petollisen yksinkertainen. Jonten mukaan vahvistimen suunnittelu vaati kuitenkin ”todella ankaran simulaation” ennen kuin tekijä saattoi olla tekeleensä tyytyväinen. Stabiiliusongelmia ei 2-asteisessa kytkennässä periaatteessa esiinny, eikä Joten mittausten mukaan käytännössäkään.

Vahvistimen suoritusarvoista Jonte kertoo seuraavaa: ”Kaistanleveys ja slew rate ovat mallikelpoiset. Säröä (THD) on jonkin verran, mutta se pysyy spektriltään erittäin hyvänä, lähinnä toista ja kolmatta harmonista noin puoleen tehoon saakka. Tehoja on 40 wattia 4 ohmiin.”

Pääteasteen topologiassa on yksi sangen kutkuttava piirre: vahvistin siirtyy AB-luokkaan vasta erittäin rajulla yliohjauksella. Kun keskustelimme asiasta, Jonte totesi: ”On hyvin vaikea sanoa, mihin tehoon asti vahvistin toimii aidossa A-luokassa. Jos A-luokan määritelmänä pidetään sitä, että komplementaarikytkennän kumpikaan puolisko ei mene "ei-johtavaan" tilaan, voi vahvistimen olettaa toimivan A-luokassa lähes koko tehoreservinsä alueella.” Ainakin päätteet käyvät isoista rimoistaan huolimatta hävyttömän kuumina.

Innoitusta ja pohjaa tälle topologialle Jonte sai Nelson Passin ja Erno Borbelyn jutuista.

Enigmaattinen ääni

En olisi kirjoittanut tätä artikkelia, ellei Jonten FET-päätteiden äänessä olisi ollut jotakin poikkeuksellista.  Yhtäältä ääni oli niin läpikuultava (paremman sanan puutteessa) kuin kuvitella saattaa, ainakin siinä mielessä, että vahvistin pakotti lähes maagisella tavalla kuulemaan pienen pieniä yksityiskohtia musiikissa. Yritin rimpuilla tätä ilmiötä vastaan selittämällä sen lisääntyneellä tarkkaivaisuudella tms., mutta ajan myötä oli pakko luovuttaa: päätteet ovat varsinaiset detaljimestarit.

Niin kauan tämä ilmiö liittyy pieniin risahduksiin tai kilinöihin, asia ei ole merkityksellinen. Mutta FET-päätteet olivat yhtä tarkkoja ja hienosyisiä myös musiikin voimakkuusvaihteluiden toistamisen parissa. Ja se on musiikista nauttimisen kannalta tärkeää se. Kun laulaja vaimentaa ääntään, vahvistin reagoi välittömästi, ja kun ääni äkkiä voimistuu, vahvistin on salamana mukana. Sama koskee musiikin taukoja: hyvä vahvistin (ja kautin) saa ne ei ainoastaan kuulumaan, vaan myös tuntumaan joltakin, että niitä ei ole turhaan kirjoitettu partituuriin. Jonten FET-päätteet toimivat tässä suhteessa ihanteellisesti.

Toinen mielenkiintoinen piirre oli vahvistimen kyky purkaa keskialueen ahtautta esimerkiksi vokaalimusiikissa. Vaikutelma on sama kuin kahden laulajan välillä, joista toinen joutuu tekemään kovasti töitä tuottaakseen puhdasta laulantaa, toiselta se tulee luonnostaan. FET-päätteet toimivat äänenavaajina.

Bassojen toistossa FET-päätteet eivät ehkä olleet niin tiukat tykittäjät kuin transistoripäätteet voivat olla, mutta ei niillä mitään hätääkään ollut bassonuottien toistamisessa. 10 wattisiin PP-päätteisiin verrattuna yläbassoissa ja alakeskialueella FET-päätteet soivat tuhdimmin.

Kaiken kaikkiaan Jonten FET-päätteet vievät kuuntelukokemusta selvästi soinnikkaan putkimaailman suuntaan, itse asiassa tulevat vaarallisen lähelle tätä tai jopa sen ylittäen. Enkä puhu nyt bassotoistosta, vaan alueesta, jolla hyvät putkipäätteet loistavat. En vielä hylkää putkilaitteita tämän kokeilun perusteella, ja syy on, että kaikesta huolimatta äänessä on transistorimaisuutta, vaikkakin hyvin hienossa muodossa.

Merkittävin tällainen ominaisuus on, että äänessä on jäljellä hippunen trankkupeleille tyypillistä homogeenisuutta, yhteenkäärimistä. Putkipäätteiden (esimerkiksi oma 6V6-päätteeni) äänessä on vielä asteen enemmän ilmaa ja irtonaisuutta ja myös jäsenneltyä kolmiulotteisuutta. Toinen on äänen sävy, jossa tunnistin  transistorimaisia piirteitä putkilaitteisiin (Melody, Shindo) verrattuna. Mutta sen tämä kokeilu osoitti, että – kaikella respektillä kaikkia trankkuvahvistimia kohtaan - puolijohdelaitteilla on mahdollisuutensa myös äänellä kilpailtaessa. Kertakaikkiaan hieno suoritus.

Yksi asia vielä. Näiden FET-päätteiden topologian takia esilämmittelyllä on varsin suuri merkitys. Toisin kuin monissa muissa vahvistimissa, toimintapisteet muuttuvat oikeasti aika paljon ensimmäisen vartin aikana ja asettuvat vasta tunnissa. Jonten mukaan puoli tuntia riittää kuitenkin oikean saundin löytymiseen.

Nämä kokeilussa olleet messinkiset FET-kaunottaret olivat uniikit eli jatkoa samanlaisille ei tule. Jonte ei kuitenkaan täysin tyrmää ajatusta, että tilauksesta tekisi vähemmän työtä vaativaa mallia päätteistä. ”On noissa on sen verran omaa jujua.”