Buizenversterkers
Diodes en triodes
Inleiding

We leggen hier in het kort de verschillende buizen uit, met de klemtoon op de praktische toepassingen in audio-versterkers. We beginnen met de diodes en de triodes.
-

-

De verschillende soorten buizen

Diode

Het voordeel buizen te gebruiken in de voeding van een versterker is dat de diodebuis een geleidelijk verloop heeft. Een halfgeleider diode gaat abrupt in en uit geleiding, waardoor er "ringing" ontstaat in de wikkeling van de voedingstransfo. Dit produceert een kenmerkende storing (een 100Hz geratel) die heel storend is.

Een ander voordeel is dat de voedingsspanning geleidelijk opkomt, zodat er geen te hoge spanningen ontstaan. Dit is van belang bij de voortrappen, die meestal ook gevoed worden vanaf de hoogspanning, met de nodige bleeder-weerstanden. Bedraagt de voedingsspanning meer dan 300V, dan is het aangeraden een aparte (lagere) voedingsspanning te voorzien voor de voortrappen om overslag te vermijden. Of je kan een spanningsdeler gebruiken, bijvoorbeeld 100kΩ (+) en 220kΩ (massa). Gebruik hier 1W weerstanden, of nog beter een reeks van serieweerstanden van 47kΩ zodat de spanning over de weerstand niet te hoog wordt.

De ringing kan onderdrukt worden door een condensator van 10nF 100nF te plaatsen op de uitgangen van de voedingstransfo (verbonden met de massa) en eventueel een weerstand van een paar ohm in serie te plaatsen met de siliciumdiodes. In het algemeen volstaan twee halfgeleiderdiodes 1N4007 (of 4, indien men een brugschakeling gebruikt).

De hoogspanning die te hoog oploopt kan vermeden worden door een relais die de hoogspanning pas inschakelt na 30 seconden, als de buizen voldoende opgewarmd zijn. De relasicontacten moeten overbrugd worden door een weerstand van 100kΩ zodat de spanning reeds langzaam kan opkopen.

Vervang je in een bestaand ontwerp de diodebuis door halfgeleiderdiodes, dan moet je een serieweerstand voorzien, want de inwendige weerstand van een diodebuis is hoger dan die van een halfgeleiderdiode. Een richtwaarde is een weerstand van 100Ω.


ECC82


ECC83

Wat zien we op de grafieken?
Op de X as wordt de spanning tussen cathode en anode aangegeven, en op de Y as de anodestroom, en dit voor verschillende roosterspanningen.

Bij de ECC82 ziet men dat de anodestroom stijgt met de anodespanning: vanaf een bepaalde spanning gedraagt de triode zich als een zuivere weerstand, namelijk een weerstand van 6.7kΩ bij een roosterspanning van -2V. Als de roosterspanning van -2V naar -4V gaat, dan gaat de anodestroom van 13 naar 7.5mA (bij een anodespanning van 150V). De steilheid van de buis bedraagt 2.75mA/V.

Bij de ECC83 is de weerstand hier tienmaal zo hoog bij een roosterspanning van -1V. Laten we de roosterspanning van -1V naar -2V gaan (bij lagere roosterspanningen is de buis nagenoeg afgeknepen), dan gaat hier de stroom van 1.2 naar 0.2mA, we hebben een steilheid van 1mA/V.

Dit zijn duidelijk twee buizen met verschillende eigenschappen.

Triode

Een triode heeft een element meer, een rooster, waarmee de stroom tussen cathode en anode gestuurd kan worden. De rooster heeft normaal een negatieve spanning ten opzichte van de cathode. Dit kan men bereiken door een cathodeweerstand te gebruiken. Over de weerstand hebben we een spanningsval van bijvoorbeeld 2V, die overeenkomt met de benodigde roostervoorspanning van -2V.

De roostervoorspanning blijft normaal negatief, maar in sommige ontwerpen kan de roosterspanning kortstondig positief worden om een hogere anodestroom te bekomen (lijneindtrap en rastereindtrap). Voor audiotoepassingen wordt de roosterspanning normaal niet positief ten opzichte van de cathode (behalve classe AB2 instelling).

In plaats van een voorspanning door middel van een cathodeweerstand kan men ook een aparte negatieve voorspanning voorzien. Dit werd gedaan in de tijd van de direct verhitte buizen, maar is nog altijd aangeraden bij balanseindtrappen die in classe AB gestuurd worden.

Een triode heeft een terugwerking tussen anode en rooster. Daardoor wijken de parameters sterk af van wat men van een ideale buis zou verwachten. Een ECC83 heeft een µ van 100 (spanningsversterking), maar in de praktijk komt de spanningsversterking van de buis niet boven de 50.

Een triode heeft meestal een anodewerstand waarover de versterkte spanning komt te staan. De anodeweerstand kiest men zo hoog mogelijk om een zo hoog mogelijke wisselspanning te bekomen bij een veranderlijke anodestroom. Ter herinering: de triode wordt met een spanning aangestuurd waarbij de anodestroom verandert, en deze anodestroom moet opnieuw omgezet worden in een spanning.

Vanaf een bepaalde weerstandswaarde stijgt de spanningsversterking echter niet meer. De reden is eenvoudig: als de spanning over de anodeweerstand stijgt, dan daalt de spanning over de buis zelf, waardoor zijn eigen versterking lager wordt. Naast een vermindering van de versterking veroorzaakt dit effekt ook een vervorming van het signaal, dit is de reden waarom men de andodeweerstand niet te hoog kiest bij triodes (typische waarde is 100kΩ).

Daarbij komt ook nog de capaciteit tussen anode en rooster, waardoor de buis niet geschikt is voor hoge frekwenties. Hoe hoger de frekwentie, hoe meer storend de capaciteit wordt.

Een triode kan ook omgekeerd gebruikt worden (in heel specifieke toepassingen weliswaar): de omgekeerde triode (en pentode).

De verschillende triodes (lijst) worden hier kort besproken en hier is meer informatie te vinden over voorversterker (ook een lijst).

Het vervolg leest u hier: de tetrode, pentode en beam tetrode

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

-