Buizenversterkers
Bandbreedte en invloed van de tegenkoppeling
 
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Buizenversterkers » Tips en trucs » Bandbreedte en tegenkoppeling

De bandbreedte is het frekwentiegebied die door de versterker doorgelaten en versterkt wordt. De versterking van de doorlaatband moet binnen een bepaald niveau liggen.
-

-

Input

Lowest frequency

Highest frequency

Medium frequency

Amplifier bandwith without feedback and with feedback

Er zijn verschillende methodes om de bandbreedte te meten. Men heeft eerst een frekwentiegenerator nodig. Indien je niet over een skoop beschikt, dan kan de meting ook gebeuren met een multimeter als die die de volledige frekwentieband kan meten.

Meting met multimeter

Laat de generator een signaal van 1V leveren en controleer dat de multimeter deze spanning meet over de volledige frekwentieband. De meting kan verlopen, dit kan zowel veroorzaakt worden door een generator die geen constante spanning levert als door een multimeter die niet lineair werkt over het volledige frekwentiegebied. Dan moet iedere keer de amplitude van het signaal aan de ingang aangepast worden om 1V te bekomen.

Zet de generator op een gemiddelde frekwentie, bijvoorbeeld 800Hz, regel de generator om 1V aan de ingang van de versterker te hebben. Schakel de versterker aan, sluit een dummy load aan en regel de volume van de versterker zodat die een vermogen van 10% levert ten opzichte van zijn maximaal vermogen (het is niet de bedoeling een vermogensmeting te doen). Kom niet meer aan de volumeknop.

Begin de metingen vanaf de laagst mogelijke frekwentie (bijvoorbeeld 20Hz). Pas indien nodig de amplitude van het generatorsignaal om 1V te meten op de multimeter. Meet de uitgangsspanning (bijvoorbeeld 1.5V).

Herhaal de meting voor de opeenvolgende frekwenties (stapgrootte 1.5): 20Hz, 30Hz, 45Hz, 67Hz, 100Hz, 150Hz,... Controleer eerst de amplitude van het ingangssignaal en schijf de uitgangsspanning op.

Bepaal de maximale amplitude van het signaal, bijvoorbeeld 2.5V op 500Hz. Als men het over de bandbreedte heeft, dan bedoelt men het gebied dat de versterker kan weergeven met een vermogen die niet onder de 50% van de maximale amplitude komt. Omgezet in een spanning betekent dit dat de minimale spanning hoger moet liggen dan 0.7× de maximale spanning.

We hebben een maximale amplitude van 2.5V, de minimale amplitude mag dus niet onder de 1.77V komen.

Vergeet niet een mooie grafiek te tekenen en die op instagram te posten.

Meting met een skoop

De meting mpet een skoop is niet noodzakelijk nauwkeuriger, maar je kan gemakkelijker versterkerproblemen detecteren (parasitaire oscillaties). De generator wordt ingesteld op een bloksignaal.

De skoopbeelden die hier getoond worden zijn gegeven met uitgeschakelde tegenkoppeling. In de praktijk worden de metingen uitgevoerd zowel met ingeschakelde als uitgeschakelde tegenkoppeling om de fouten op te sporen. Een tegenkoppeling zou eigenlijk enkel gebruikt mogen worden om een goede versterker nog te verbeteren, niet om ontwerpfouten te verdoezelen.

Fouten die kunnen optreden zijn bijvoorbeeld uitslingeringen, die enkel zichtbaar zijn met blokgolfsignalen.


Ringing (uitslingering)

Het uitgangssignaal zal nooit perfekt vierkant zijn, en dit is normaal: een blokgolfsignaal bevant harmonischen die in theorie tot in het oneindige doorlopen. Geen enkel audiosignaal heeft een blokgolf. Een blokgolfsignaal kan echter gemakkelijk gebruikt worden om snel de bandbreedte van een versterker te meten. De skoop moet een meetraster hebben (graticule), maar moet geen metingen op het signaal zelf doen.

Het eerste beeld is die van het ingangssignaal aan de versterker. Het tweede signaal wordt gemeten op de uitgang van de versterker als de frekwentie overeenkomt met het begin van de bandbreedte. De versterker kan een hoog of laag niveau niet vasthouden. Het derde signaal is gemeten op het einde van de bandbreedte, als de versterker moeite heeft om het signaal van de generator te volgen.

Het vierde signaal wordt gemeten halverwege de frekwentieband. Het signaal op de uitgang lijkt nog altijd niet op het signaal op de ingang, maar dit is niet zo erg, geen enkel natuurlijk audiosignaal lijkt op een blokgolf. Vergeet niet dat een buizenversterker uitgerust is met koppelcondensatoren (waardoor er een minimale frekwentie is) en een uitgangstransformator die ook niet echt lineair werkt. Transistorversterkers zijn beter in dit opzicht, ze hebben een bandbreedte die van 20Hz tot 20kHz loopt binnen 3dB.

Een goede buizenversterker heeft een bandbreedte die loopt van 30 tot 18kHz, en het loont de moeite niet om de bandbreedte te verhogen: er wordt energie gepomt in frekwentiebanden die niet goed weergegeven kunnen worden, waardoor de intermodulatie sterk stijgt en het geluid "muddy" wordt.

Invloed van de tegenkoppeling op de bandbreedte

Met de tegenkoppeling wordt de amplitude van het signaal over de volledige bandbreedte meer lineair gemaakt. De weergavecurve wordt vlakker en de bandbreedte wordt groter. Omdat de tegenkoppelin het signaal aan de uitgang in tegenfase aan de ingang van de versterker terugvoert daalt de algemene versterking.

De rode curve is de weergavecurve zonder globale tegenkoppeling, met enkel lokale tegenkoppeling (kleine condensatoren tussen anode en rooster van bepaalde buizen om oscillaties tegen te gaan). De versterking is hoog maar de curve is zeer bol, met de -3dB punten die redelijk dicht bij elkaar liggen. Het is vooral de outputtransformator die voor de bolle curve zorgt.

De groene curve is opgetekend met ingeschakelde tegenkoppeling. De totale versterking is lager, maar de curve is meer vlak, met de -3dB punten die verder uit elkaar liggen. De bandbreedte (lichtgroen) is dus breder geworden.

Het is mogelijk om de terugkoppeling zodanig aan te passen (met een condensator- en weerstandnetwerk) dat de curve nog vlakker wordt, door de verhoogde versterking bij hoge frekwenties te verminderen.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's