Cathodyne met bootstrap

De cathodyne fasedraaier zelf geeft geen signaalversterking. De voortrap moet het signaal voldoende versterken om de outputtrappen volledig uit te sturen. Indien men tegenkoppeling zou toepassen, dan is de totale versterking onvoldoende om eindbuizen te sturen, de amplitude moet 10V effektief bedragen voor een paar EL84 en zelfs 25V voor een paar EL34.

Bij een cathodyne verzorgt enkel de voortrap de signaalversterking. Iedere buis geeft een welbepaalde versterking, die gelimiteerd is door de µ van de buis. De anodeweerstand vermindert nog wat de versterking.

De bootstrapschakeling (in het groen) zorgt ervoor dat de anodeweerstand een bijna oneindige waarde heeft voor wisselspanning, zodat de versterking kan stijgen tot µ. We tappen het signaal af aan de cathode van de fase-omkeertrap. De voortrap versterkt alsof de belastingsweerstand niet meer zou bestaan (stroombron). De ingangsweerstand van de fase-omkeertrap zelf is nagenoeg oneindig.

Om het effekt van de weerstand te onderdrukken moet er een compensatieschakeling bijgevoegd worden (rood) die de impedanties die de buis ziet egaliseert. Na berekeningen en testen bleek een waarde van 120kΩ ideaal zodat de amplitudes van het signaal op anode en cathode van de omkeertrap gelijk zijn.

Met deze schakeling kan je een paar EL84 direct sturen, zelfs met een tegenkoppeling van 10dB. Om een paar EL34 aan te sturen kan je de schakeling ombouwen naar een williamsonschakeling door een tweede dubbele triode te gebruiken.

Deze schakeling heeft geen anti flash diode die op de tweede triode geplaatst moet worden om de buis te beschermen tegen een te hoge spanning tussen roooster (verbonden met de voedingsspanning via een weerstand van 100kΩ) en de cathode (aan de massa via een weerstand van 47kΩ). Zo'n weerstand wordt het liefst bijgeplaatst om de triode te beschermen.

Concertina met pentode en bootstrap

Een pentode als ingangstrap geeft een verhoogde gain (men gebruikt hier een EF36 die later vervangen werd door de EF37 en EF37A met verbeterde eigenschappen). Het is een pentode met een hoge uitgangsimpedantie en een hoge spanningsversterking.

De eerste pentode heeft een bootstrap via C2, waardoor de spanningsverterking de theoretische spanningsversterking (µ) kan benaderen.

De tweede pentode is als triode geschakeld, men had ook de triode van een combi-buis zoals de ECF82 kunnen gebruiken, de pentode ervan heeft ook een zeer hoge versterking.

Let op de cathodeweerstand die tweemaal de waarde van de anodeweerstand heeft. Dit is normaal want het tweede deel van de cathodeweerstand is eigenlijk R2. Met dit systeem is een correcte gelijkloop van beide uitgangen mogelijk. Dit is een tweede correctiemogelijkheid van de ongelijke cathode- en anodeweerstand door de bootstrap.

Turbo-cathodyne

De concertina/cathodyne/split load schakeling is bedoelt om twee identieke signalen met omgekeerde fase te leveren. Bij de SRPP schakeling zijn de cathode en anodeweerstanden identiek, maar beide eindtrappen krijgen toch een verschillend stuursignaal aangeboden. Uitleg van de figuur rechts via de link.

We leggen even uit hoe de turbo-cathodyne werkt, eerst aan de hand van de positieve (magenta) en negatieve (cyan) signalen.

• 1 Ingangssignaal met een amplitude van 2.49V

• A De triode versterkt het signaal tot 20.5V (de lage versterking wordt veroorzaakt door de tegenkoppeling)

• B Op de cathode van de concertina hebben we het signaal met dezelfde fase, maar verzwakt tot 18V (een cathodevolger veroorzaakt altijd een lichte spanningsverzwakking)

• 2 De tetrode versterkt het signaal tot een amplitude van 87.3V. Zo'n lage versterking van 4.85× is hier normaal.

• 3 Via de elko komt het signaal op het schermrooster van de bovenste tetrode en ook op de positieve kant van de anode concertina weerstand.

• 4 De concertina triode keert de fase van het ingangsignaal om. Normaal zouden we hier eenzelfde amplitude van het signaal moeten hebben (beide concertina-weerstanden [zwarte streep] hebben dezelfde waarde), maar de plus van de anodeweerstand is niet met de vaste voeding verbonden, maar met een variabele spanning.

• 5 Het signaal gaat naar de bovenste tetrode, dia als cathodevolger werkt voor het audiosignaal.

In tegenstelling met de standaard concertina hoeven de twee weerstanden niet dezelfde waarde te hebben (maar de meeste ontwerpers gebruiken uit gemak dezelfde weerstandswaarden). De anodeweerstand kan een hogere waarde hebben, proportioneel aan de versterking van de onderste tetrode. Dus in deze schakeling, als de onderste weerstand een waarde van 50kΩ heeft, kan de bovenste weerstand een waarde van 242.5kΩ hebben. Bij het origineel Philips-ontwerp van de SEPP versterker is dat gedaan. Deze schakeling was zodanig "getuned" en onstabiel dat die nooit in commerciële schakelingen is gebruikt.

Philips en de SEPP versterker

Philips heeft de SRPP schakeling gebruikt omdat men daardoor een output transformator kon vermijden, dat de geluidskwaliteit daardoor verbeterde was graag meegenomen (en duidelijk vermeld in de folders).

Zonder cathodyne is het vermogen beperkt tot 3W (wat in die tijd voldoende was), met een extra cathodyne haalde men een vermogen van 7W met eenzelfde vervorming.

De concertina fasedraaier kan ook uitgerust worden met transistoren in plaats van triodes: de pagina concertina/split load/accordeon/cathodyne met transistoren staat hier.

Een voorbeeldschakeling met voorversterker en cathodyne met ECF80 staat hier. Daarmee combineert men de hoge versterking van de pentode met een triode die een relatief hoge stroom kan leveren.