Buizenversterkers
Voortrap en fase-omkeertrap
 

De parafase omkeertrap is de laatste omkeertrap in onze reeks.
-

-


Basisschakeling paraphase

Basisschakeling parafase

De parafase omkeertrap is eigenlijk heel eenvoudig: het signaal in fase wordt naar een triode gestuurd om de fase om te keren. Om de amplitude correct te houden (versterking van -1×) wordt slechts een deel van het fase-signaal afgetapt (met een trimmer).

Deze schakeling heeft als voordeel dat de impedantie van beide uitgangen relatief identiek is: de eindtrappen kunnen dus aangestuurd worden zonder dat er vervormingen ontstaan (zoals bij de concertina-schakeling wel kan gebeuren). De ontkoppelcondensator Ck dient vooral om de impedantie van de omkeertriode laag te houden.

Deze schakeling gebruikt slechts één buis voor de omkeertrap zoals de concertina, maar de swing kan hier bijna dubbel zo groot worden omdat twee verschillende triodes voor de positieve en negatieve fase zorgen. Bij een concertina of cathodyne schakeling levert de omkeertrap zowel de positieve als de negatieve fase.

De schakeling heeft echter ook een nadeel: de versterking van een buis kan verlopen, waardoor de ingestelde gain niet meer correct is na verloop van tijd. Men kan dit oplossen door de omkeertrap te schakelen als een concertina-schakeling (anodeweerstand = cathodeweerstand) waarbij enkel signaal aan de anode afgetapt wordt, maar daardoor verhoogt de inwendige weerstand: beide uitgangen zijn niet meer identiek.

Deze parafase schakeling wordt algemeen weinig gebruikt in hifi-toepassingen omdat het tegenfase signaal door een extra buis moet passeren, waardoor de uitgang altijd verschillende eigenschappen heeft (impedantie, gedrag bij sterke signalen, lichte faseverschillen,...). De schakeling zal je wel vaak aantreffen in guitaarversterkers.



Anode follower schakeling

Parafase met anode follower trap

Als men tegenwoordig een parafase-schakeling toepast, dan is het volgens methode 2 waarbij de omkeertriode als een -1× versterker geschakeld wordt: het rooster is de negatieve ingang van een op amp. Als de tegenkoppel-weerstand Rf 1MΩ heeft, dan moet R1 een waarde van ongeveer 910kΩ hebben als men een ECC82 gebruikt (de triode gedraagt zich niet als een perfecte op-amp). Men kan ook 1MΩ kiezen voor R1 en een weerstand van 33kΩ in serie plaatsen met de weerstand Rf (ECC83).

Bij deze tweede schakeling is de ontkoppelcondensator van de cathode van de omkeertrap aangeraden.



De schakeling met een versterking van -1× wordt vaak anode follower genoemd naar analogie met de cathode follower die een gain van +1× heeft. Deze schakeling wordt doorgaans meer in hifi toepassingen gebruikt.

De schakeling links toont ook de voortrap (versterkeretrap) om de mooie symmetrische opstelling te beklemtonen. Beide uitgangen hebben een identieke uitgangsimpedantie, wat belangrijk is voor het sturen van eindtrappen.

We gebruiken hier een gemeenschappelijke cathodeweerstand om beide triodes (die in eenzelfde buis zitten) correct te polariseren. We zitten al heel dicht bij de floating parafase.



Floating paraphase

Floating parafase

De floating parafase heeft één kenmerk van de mullardschakeling, namelijk de niet ontkoppelde cathodeweerstand. Deze weerstand zorgt ervoor dat de gelijkloop tussen beide uitgangen ferm verbeterd wordt. De floating parafase schakeling is een zeer goede schakeling, het combineert de voordelen van de mullardschakeling en van de parafase met anode follower trap. Het is de beste schakeling van de drie en kan gebruikt worden in hifi toepassingen.

Als triode gebruikt men vaak een dubbele triode ECC81. Deze triode heeft een hoge versterking (goed voor de gelijkloop) en een relatief lage uitgangsimpedantie (goed om de eindtrappen lineair uit te sturen).



In het voorbeeld links gebruikt men een triode-hexode: de triode dient voor de versterking (fase 1, omgekeerd) terwijl de hexode voor de tweede uitgang zorgt. De spanning op de hexode wordt niet afgetapt aan de anode maar op het schermrooster, de anode ligt aan massa. De triode geeft een versterking van 11×: voor een signaal van 1V op de ingang geeft de schakeling een signaal van 11V op de eerste uitgang (negatiefgaande) en een signaal van 11V positiefgaande op de andere uitgang.

De ECH42 werd oorsdpronkelijk gebruikt voor de frekwentieomzetting in radiotoestellen (AM banden), de triode dient dan als locale oscillator (heterodyne) en de hexode als mixertrap.

De versterking van de hexode is laag, daarom hebben beide roosterweerstanden een sterk verschillende waarde. Waarom wordt de normale anode van de hexode niet gebruikt? Omdat de buis een tweede stuurrooster heeft die verbonden is met het rooster van de triode (dit is nuttig in een mengtrap, maar is storend hier). Het signaal dat niet gestoord is kan enkel afgenomen worden van het schermrooster.


Voorbeelden van schakelingen met anode follower

De schakeling rechts is een parktische toepassing, gevonden in een oude Elektuur nummer. Op het eerste zicht lijkt het wel goed, het combineert een cathodevolger met een anodevolger.

De eerste triode is geschakeld als cathodevolger, het uitgangssignaal wordt op de cathode afgenomen. De tweede triode is geschakeld als een -1 versterker (anodevolger), het signaal op de blauwe uitgang wordt -1 versterkt. Het rooster van de tweede buis fungeert hier als inverterende ingang van een op amp.

Het grootste nadeel van deze schakeling is de ongelijke impedantie van de twee uitgangen: één trap is geschakeld als emittervolger, de andere als gemeenschappelijke cathodeschakeling. De impedantie van de tweede buis wordt nog verhoogd door de niet ontkoppelde cathodeweerstand (en een beetje verlaagd door de tegenkoppeling; kortom: een zootje). Problemen die door een dergelijke schakeling kunnen ontstaan zijn besproken op de concertina schakeling.

Zelfs al regel je de amplitude van beide signalen zo goed mogelijk af voor een bepaalde frekwentie, bij een andere frekwentie heb je wel een onbalans door de capaciteiten van de buizen (millercapaciteit, roostercapaciteit, enz). De capaciteiten zijn impedanties waarvan de waarde met de frekwentie verandert, waardoor de stuurtrappen anders belast worden.

De schakeling heeft ook nog de bekende nadelen van de Elektuur-ontwerpen; veel te hoge waarden voor koppelcondensatoren. Dit wordt gedaan om faseverschuivingen tegen te gaan in versterkers met een sterke tegenkoppeling, maar het kan ook motorboten veroorzaken (zeer laagfrekwente oscillaties). Dergelijk hoge condensatorwaarden veroorzaken ook een tragere recuperatie in geval van oversturing. Dit saat meert in detail uitgelegd op de pagina over de problemen met de globale tegenkoppeling.

Maar het hoeft niet noodzakelijk verkeerd af te lopen. Als je een schakeling bouwt volgens het principe van de floating parafase, dan kan je zeer goede resultaten behalen, namelijk een gelijke uitgangsimpedantie en een gelijkloop beter dan 95%. De gebruikte triodes moeten high gain zijn (ECC83 of ECC81).

Een tweede praktische schakeling staat rechts. Het betreft een chinese schakeling die buizen made in China gebruikt, maar men kan evengoed europese types gebruiken. De ECC81 kan gerust vervangen worden door een ECC83.

De uitgangstrap gebruikt een paar 6P6P, het chinees equivalent van de bekende 6V6. Het is een beam tetrode, de kleine broer van de 6L6, een buis die goed geschikt is voor dergelijke toepassingen hoewel die oorspronkelijk niet ontworpen werd voor audiotoepassingen. Men bereikt een vermogen van 12W RMS. Het musicaal vermogen is ongeveer 10% hoger want men gebruikt hier een polarisatie door een cathodeweerstand.

In het paars is het audiosignaal aangegeven (uitleg op de pagina over de super-mullard schakeling). De eerste buis versterkt het signaal en keert de fase om. Deze triode krijgt ook het tegenkoppelingssignaal op zijn cathode (comparator). Het signaal aan de ingang van de tweede voorversterkerbuis is omgekeerd, deze buis werkt als op-amp met een versterking van -1×. Dit is een standaard versie van de parafase schakeling, want de tweede triode is ontkoppeld en er is geen gemeenschappelijke cathodeweerstand.

De condensator in de terugkoppeling moet eventueel aangepast worden aan de uitgangstransformator.

In sommige zeldzame gevallen zoals een balansversterker met ECL80 is de parafase de enige mogelijkheid om een fasedraaier te realiseren, want de cathode van de triode en de pentode is gemeenschappelijk.

Publicités - Reklame

-