Buizenversterkers
Voortrap en fase-omkeertrap
 

De cross coupled faseomkeertrap zal je niet vaak aantreffen in amateurschakelingen, maar die wordt soms wel gebruikt in commeriële produkten.
-

-

De versterkertrap werd ontworpen door Van Scoyoc, maar zijn bedoeling was niet specifiek om een omkeertrap van een audioversterker te maken. Hij wou twee spanningen kunnen vergelijken en de output naar de platen van een oscilloscopp sturen, maar de schakeling kan natuurlijk ook als fasedraaier gebruikt worden.

De cross coupled fase omkeertrap zal je niet vaak aantreffen in amateurontwerpen omdat de werking van de schakeling op het eerste zicht niet zo duidelijk is. Daarbij komt nog dat de schakeling best twee verschillende soorten buizen gebruikt.

De schakeling kan uitgelegd worden als een cathodevolger (om de impedantie te verlagen) gevolgd door een versterkertrap. De cathodevolger is nodig zodat de versterkertrap aangestuurd kan worden op zijn cathode. De versterkertrap wordt aangestuurd op zijn cathode door het gebufferd ingangssignaal 1 en op zijn rooster door het ingangssignaal 2. Zoals de long tail schakeling heeft de cross coupled fase omkeertrap een dubbele ingang. De tweede ingang kan gebruikt worden om een deel van het uitgangssignaal terug te voeren als tegenkoppeling.

De eerste trap is een stroomtrap en men gebruikt daarom best triodes met een hoge steilheid zoals de ECC82 of ECC81. De spanningsversterking van deze trap is minder dan 1, maar de trap is nodig om de versterkertrap te kunnen aansturen. Er moet een relatief hoge stroom door deze triode lopen zodat de buis beter de volgende trap kan aansturen. men kan bijvoorbeeld een stroom in de cathodevolger kiezen die 5× hoger ligt dan de stroom in de spanningsversterker.

De omkeertrap kan voorafgegaan worden door een voortrap (spanningsversterking), maar de versterking van die trap mag niet te hoog zijn om de goede eigenschappen van de omkeertrap niet teniet te doen. De voortrap is immers niet symmetrisch en is de grootste bron van storingen als het signaal sterk wordt. Vaak wordt de omkeertrap als eerste trap gebruikt, om die dan te laten volgen door een drivertrap.

In de versterkertrap gebruikt men best triodes met een hoge versterking zoals de ECC83 (of hier ook een ECC81). Beide uitgangen zijn mooi symmetrisch en hebben dezelfde eigenschappen (uitgangsimpedantie). De faseomkeertrap wordt normaal gevolgd door een stuurtrap (driver) om buizen aan te sturen die een hogere sweep nodig hebben.

De cathodeweerstanden van de versterkertrap kunnen ontkoppeld worden: dit is goed zowel voor de uitgangsimpedantie als voor de versterking van de trap. De spanningsversterking bedraagt ongeveer 60× dit is evenveel als een enkele triode in gemeenschappelijke cathode schakeling.

Door een cathodevolger bij te plaatsen kan men de relatief hoge uitgangsimpedantie verlagen, maar voor het sturen van zware belastingen is een drivertrap noodzakelijk. Deze schakelingen heeft goede eigenschappen wat betreft gelijkloop en faseverschuivingen: er is slechts één koppelcondensator nodig op de positieve en negatieve ingang.

Deze schakeling maakt in theorie een directe koppeling mogelijk met de eindtrap, maar de cathodespanning van de versterker wordt nu 45V of meer, zodat de eindtrappen niet efficient werken. Met de trimmer kan de gelijkspanningsbalans van de eindtrappen ingesteld worden.

Links hebben we een complete versterker met cross coupled fase omkeertrap en circlotron vermogenstrap. Dit is niet zo direct duidelijk, want de voedingstrap ontbreekt. De circlotronschakeling wordt besproken via de link.

Door de gemeenschappelijke anodeschakeling kan men het terugkoppelsignaal gemakkelijk terugvoeren via R15 en R18. De sturing van de outpouttransformator heeft een lage inwendige weerstand. Opslingeringen in de transformator worden gemakkelijk onderdrukt.

De schakeling gebruikt een dubbele triode ECC82 als cathodevolger (ingangstrap), een ECC83 als spanningsversterkertrap en een 12BH7 als drivertrap. Deze laatste buis is pencompatibel met de buizen uit de reeks ECC81 tot ECC83 maar heeft andere instellingen. De 12BH7 heeft een lage versterkingsfactor (µ = 17) zoals de ECC82, maar een hoge steilheid van 3.1mA/V. Terloops gezeld, de 12BH7 buis kan als eindtrap gebruikt worden in een kleine balansversterker met een vermogen van 5W. Met één buis heb je een eindtrap, je hebt enkel nog een stuurtrap en concertina fase omkeertrap nodig.

Met P2 wordt de statische instelling van de cross coupled trap bijgeregeld, met P3 gebeurt hetzelfde met de drivertrap. Met P1 en P4 wordt de ruststroom van beide eintrappen ingesteld.

Nu dat we alle omkeertrappen hebben besproken is het misschien nuttig om een overzicht te geven...
Er bestaan nog andere schakelingen, maar ze zijn zeldzaam en ik kan je enkel aanraden je ontwerp te baseren op een beproefde schakeling.
Concertina, cathodyne
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 bijzonder 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.

Faseverschuivingen tussen de twee uitgangen zijn beperkt, omdat slechts één triode gebruikt wordt, het aantal buizen voor de positieve en negatieve signaaluitgang is identiek.

Deze schakeling is bijzonder geschikt voor kleinere versterkers uitgerust met buizen zoals de EL84.

Long tail, schmitt
Dit is een omkeertrap met twee ingangen, waarbij de tweede ingang vaak niet gebruikt wordt (wordt aan de massa gelegd voor de wisselspanning).

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 nog verder reduceren door op de uitgang 1 (direct aangestuurd) een instelbare spanningsdeler te voorzien die 90 à 100% van de spanning aftapt. Het is niet aangeraden de weerstandswaarden zelf te veranderen, want daardoor creërt men een asymmétrie die de vervorming (lichtjes) doet stijgen.

De schakeling leent zich zeer goed tot verschillende aanpassingen.

Williamson
Dit is een combinatie van een concertina met een long tail, en heeft de voordelen van beide schakelingen: een symmetrische uitgang (amplitude en impedantie), een hoge sweep en een lage vervorming. De schakeling wordt gebruikt om zwaardere buizen aan te sturen zoals de EL34.

Parafase
Dit is de enige schakeling waarbij de cathodes voor wisselspanning aan de massa zitten. Het is een anodevolger schakeling, dus een versterker met gain -1×.

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.

Cross coupled
De schakeling heeft een hoge lineariteit, een hoge sweep en een identieke impedantie van de uitgangen. Zoals bij de long tail is de uitgangsimpedantie hoger dan bij een enkelvoudige versterkertrap.

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

-