|
We hadden het op een vorige pagina over de ingangstrap. Het signaal heeft nu een amplitude van ongeveer 10V effektief en dat is voldoende om de eintrap aan te sturen.
De fase-omkeertrap
We hebben eerst een korte inleiding over de fasesplitters waar we al enkele schakelingen vergelijken.
De schakelingen rechts zijn afkomstig van de documentatie van de buizen, de documentatie is in de jaren 1950 uitgegeven, met de ouder vorm van de weerstanden. In moderne hifi versterkers die een vervorming van 0.1% halen worden de buizen niet meer zo gebruikt. Men zal minstens weersanden van een lagere waarde gebruiken zodat de eindtrappen beter uitgestuurd kunnen worden. De schakelingen kunnen enkel gebruikt worden in laagvermogen versterkers met een paar EL84 of 6V6 of eventueel EL34 als de laatste buizen niet ver uitgestuurd worden.
Cathodyne met ECC82
|
- Concertina of cathodyne
Deze eenvoudige omkeertrap voldoet uitstekend als men een kleine versterker bouwt met EL84 of PCL86. Een symmetrische sweep van meer dan 10V effektief is mogelijk. De impedantie van beide uitgangen is niet identiek, de schakeling kan niet gebruikt worden om zwaardere buizen aan te sturen.
| Vb | 300V
|
|---|
| Ia Ia' | 0.9mA 0.8mA
|
|---|
| Vo | 20V (d = 1%)
|
|---|
| Vo/Vi | 11
|
|---|
De cathodyneschakeling kan een stuursignaal van 20V leveren in een vermogenspentode van gemiddeld vermogen (bijvoorbeeld een paar 6V6). Men gebruikt hier een ECC82 met een lagere gain, maar ook met een lagere inwendige impedantie, zodat de buis beter op zijn plaats is om eindtrappen aan te sturen.
Deze eenvoudige schakeling geeft zeer goede resultaten (beter dan je zou verwachten), waarbij het verschil in amplitude tussen de twee uitgangen enkel bepaald wordt door de nauwkeurigheid van de belastingsweerstanden.
De schakeling is echter asymmetrisch wat betreft uitgangsimpedantie en het mooie evenwicht kan snel verstoord worden als buizen van een hoger vermogen aangestuurd moeten worden.
De sweep is meer beperkt in vergelijking met de andere schakelingen omdat er signaal afgetapt wordt aan de anode en cathode (accordeonwerking)
Faseverschuivingen tussen de twee uitgangen zijn beperkt, omdat slechts één triode gebruikt wordt, het aantal buizen voor de positieve en negatieve signaaluitgang is identiek.
Mullard met ECC83
|
- Long tail of Mullardschakeling
Deze versterker gebruikt een dubbele triode en heeft als bijkomend voordeel dat het signaal nog wat versterkt kan worden. Deze schakeling kan gebruikt worden om EL34 buizen aan te sturen. De long tail schakeling wordt soms Schmidt schakeling genoemd in Frankrijk.
| Vb | 300V
|
|---|
| Rk | 1kΩ
|
|---|
| Itot | 1.5mA
|
|---|
| Vo | 40V (d = 4.5%)
|
|---|
| Vo/Vi | 60
|
|---|
In deze configuratie levert de Mullard met ECC83 een hoge versterking, maar ook een sterke vervorming, die tegenwoordig niet meer acceptabel is. Men zal een outputsignaal van maximaal 25V laten leveren. De standaard mullardschakeling heeft een buis met een hoge versterking (µ = 100) nodig om een voldoende symmetrie te hebben.
Er zijn verschillende verbeteringen aangebracht aan de basis mullard schakeling. De long tail wordt tegenwoordig nog in diverse vormen toegepast in discrete versterkers en op-amps.
De schakeling rechts is eigenlijk een floating parafase schakeling, die de voordelen van de long tail combineert met die van de normale parafase.
Dit is een omkeertrap met twee ingangen, waarbij de tweede ingang vaak niet gebruikt wordt (je kan die gebruiken voor de tegenkoppeling).
De omkeertrap zorgt voor een beperkte versterking en de impedantie van de twee uitgangen is identiek. De impedantie is echter hoger dan bij een enkelvoudige versterkertrap.
Maar bij deze schakeling blijft er altijd een verschil in uitsturing op de uitgang. Het is een verschilversterker, en er moet een fout zijn zodat de regeling kan werken. De fout wordt kleiner als men buizen met een hoge versterking gebruikt.
De verhouding anodeweerstanden/cathodeweerstand bepaalt ook mee de asymmetrie en men gebruikt best een cathodeweerstand van hoge waarde, eventueel samen met een negatieve cathodevoeding om de spanningsval te beperken. Een cathodeweerstand van hoge waarde beperkt echter de versterking en verhoogt de inwendige weerstand van de anodekring: het is dus (zoals bijna overal) een compromis...
Men kan het verschil reduceren door op de uitgang 1 (direct aangestuurd) een instelbare spanningsdeler te voorzien die 90 à 100% van de spanning aftapt.
De schakeling leent zich zeer goed tot verschillende aanpassingen.
Parafase schakeling
|
- Parafase schakeling
Deze schakeling wordt minder gebruikt bij hifi versterkers, maar je zal die vaak aantreffen in gitaarversterkers. Er is één enkele triode nodig. De parafase bestaat eigenlijk in drie versies:
- de gewone parafase, waarvan het signaal van de tweede triode wordt afgetapt aan de anode van de eerste triode en verzwakt (minst goede oplossing)
- de parafase in anodevolger schakeling die overeen komt met de op-ampschakeling met versterking van -1× en
- de floating parafase die een gemeenschappelijke cathodeweerstand heeft en de beste eigenschappen heeft.
Deze laatste schakeling voldoet aan het predikaat "hifi".
De schakeling rechts is een floating parafase (zie gemeenschappelijke cathodeweerstand). De schakeling gebruikt een buis die specifiek voorzien is voor radiotoepassingen (mengtrap van super ontvanger), waardoor er speciale voorzieningen getroffen moeten worden (zie bespreking van de schakeling via de link).
De gewone parafase en de anodevolger zijn de enige schakelingen waarbij de cathodes voor wisselspanning aan de massa zitten.
De parafase heeft een hoge sweep omdat de cathodes aan de massa gelegd kunnen worden. De schakeling kan op verschillende manieren uitgevoerd worden, waarbij de floating parafase eigenschappen van de long tail schakeling overneemt.
De voortrap en de omkeertrap worden vaak uitgevoerd via een dubbele triode zodat de uitgangsimpedanties voldoende identiek zijn.
- Williamsonschakeling
Het is geen nieuwe soort schakeling, maar een cathodyne gevolgd door een mullardschakeling en combineert de voordelen van beide schakelingen: een goede gelijkloop, een gelijke uitgangsimpedantie en een relatief hoge swing. Deze schakeling is geschikt om zwaardere buizen in classe AB1 te sturen (PL519 en dergelijke). Deze lijneindtrapbuizen hebben een grote spanningszwaai van 40V effektief nodig om volledig uitgestuurd te worden.
De Williamson versterker gebruikt deze schakeling,... maar de schakeling die wij kennen als Williamsonschakeling is in feite al ontworpen door zijn voorganger, een zekere Cocking!
- Cross coupled
De cross coupled fasedraaier zal je niet terugvinden in amateurschakelingen, maar wel in bepaalde commerciële producten. De schakeling heeft goed eeigenschappen (lage vervorming, hoge bandbreedte, grote sweep en goede gelijkloop tussen beide uitgangen), maar je hebt twee dubbele triodes nodig die verschillende eigenschappen moeten hebben.
- Fase omkeertrap zonder naam
De schakeling rechts heb ik in één enkele versterker gezien, een naamloze versterker die uitgerust is met 6SN7 triodes en 6Y6 beam tetrodes. De 6SN7 is een dubbele triode die een relatief lage versterkingsfactor heeft (vergelijkbaar met de ECC82) en de 6Y6 is een versterkerbuis vergelijkbaar met de 6L6, maar aangepast voor lagere spanningen (150V = gelijkgerichte amerikaanse netspanning).
De eerste triode is een impedantie-adapter zonder spanningsverterking. De spanning gaat naar de cathode van de bovenste triode van de splitter en naar het rooster van de onderste fasesplitter. De onderste triode versterkt het signaal en keert de fase om (cyan verbinding wordt magenta verbinding).
Voor de bovenste triode van de splitter moet men zich voorstellen dat de loop van de trimmer aan de massa ligt, waardoor er enkel een wisselspanning op de cathode toekomt. Bij een sturing op de cathode is het signaal op de anode in fase met de ingang (cyan blijft cyan).
Bij een sturing op de cathode is de spanningsversterking een beetje hoger dan de versterking bij een sturing op het rooster en met de trimmer kan men instellen dat beide uitgangen dezelfde amplitude hebben (maar omgekeerde fase).
Deze omkeertrap heeft de voor- en nadelen van de parafase schakeling, namelijk een grote sweep en een gelijke uitgangsimpedante. Maar de gelijkloop moet ingesteld worden bij het vervangen van de dubbeltriode en de gelijkloop verloopt ook als de buizen verslijten. Deze schakeling kan ik daarom niet aanraden, de long tail is wat beter in dit opzicht.
- Push pull zonder omkeertrap
Er bestaat ook een push pull versterker zonder omkeertrap, namelijk de SIPP schakeling (Self Inverting Push Pull) en een push pull stereo versterker met slechts de helft van de buizen van een traditionele verterker (en ook zonder omkeertrap): de Simplex versterker.
De pentode met secundaire emissie kan ook gebruikt worden als fase-omkeertrap. De buis combineert een zeer hoge versterking (µ = 300) met de mogelijkheid om twee signalen met een faseverschuiving van 180° af te tappen. Deze buizen worden echter niet meer gebouwd.
Er bestaan nog andere schakelingen, maar ze zijn zeldzaam en ik kan je enkel aanraden je ontwerp te baseren op een beproefde schakeling.
Je kan de voortrap en fasedraaier vervangen door een transistorschakeling waarbij de buizen volledig of gedeeltelijk vervangen worden door transistoren. Deze oplossing werkt prima en kan bijvoorbeeld gebruikt worden als er te weinig plaats is voor een complete Williamsonschakeling (4 triodes per kanaal).
Een cathodyneschakeling met zijn voortrap (2 triodes ECC83) heeft een totale versterking van ongeveer 50×, dit is de schakeling links zonder het groene gedeelte. Daarmee kan je een kleine vermogenspentode goed uitsturen (10V effektief) met een ingangspanning van 200mV.
Een parafaseschakeling, eveneens met twee triodes heeft ook een versterking van 50×. De versterking wordt hier ook door de eerste buis geleverd.
De mullardschakeling (3 triodes: voortrap en twee triodes met gemeenschappelijke niet-ontkoppelde cathodeweerstand) heeft een versterking van ongeveer 200× (hangt af van de waarde van de cathodeweerstand), goed om een paar EL34 aan te sturen (25Veff).
De Williamsonschakeling met zijn 4 triodes haalt een versterking van 2000×. Daarmee kan je een zware eindbuis (genre EL509 die 40Veff nodig heeft) sturen met een signaal van 20mV. Bij deze schakeling is de versterking zo groot dat er een tegenkoppeling toegepast moet worden.
De anti flashover diode die vaak bij bepaalde omkeertrappen gebruikt wordt wordt hier beschreven.
Op een volgende pagina gaan we de drivertrappen bespreken. Zij leveren het vermogen om de eindtrappen correct aan te sturen.
|