Buizenversterkers
Fase-omkeertrap
 

Bij secundaire emissie worden extra electronen uitgestoten uit het metaal als een electron de anode raakt. Meestal is dit een nadeel, maar men kan gebruik maken van dit effekt om de stroom te versterken.
-

-

De EE1 buis dateert van 1938. De voet is een P-type, een type met contacten aan de zijkant. Dit type was wijdverbreid voor de tweede wereldoorlog. Buizen met zo'n buisvoet hebben doorgaans geen buisvoetkode. De gloeispanning bedraagt 6.3V (eerste "E") en de buis wordt aangegeven als een tetrode voor zwakke signalen (dat is de tweede "E").

De buis was oorspronkelijk ontworpen als buis voor hoogfrekwente toepassingen in de televisies van voor de tweede wereldoorlog. Bij televisie is een grote bandbreedte nodig om bewegende beelden te kunnen overbrengen. Er moet dus gewerkt worden met hoge frekwenties, terwijl de buizen uit deze periode daar een veel te zwakke versterking hadden.

Door een extra electrode in de tetrode te plaatsen (een dynode die een speciale coating had om secundaire emissie te bevorderen) kon men de versterking van de buis verhogen. De dynode wordt op een vaste spanning gehouden van 150V, zoals het schermrooster. De electronen die de dynode raken veroorzaken een extra emissie van electronen, waardoor de anodestroom toeneemt. Iedere electron die de dynode raakt veroorzaakt de emissie van gemiddeld 5 electronen. Hoewel de dynode op een positief potentiaal staat ten opzichte van de cathode straalt de dynode echter electronen uit. Het schermrooster dat op eenzelfde spanning staat vangt daartegen electronen op. Door deze extra versterking heeft de buis een hoge versterkingsfactor van µ = 300.

Dezelfde buis werd eveneens gemaakt met een modernere buisvoet met contacten naar beneden, dat is de EE50. De buis had een hoge versterking, maar produceerde ook een sterke ruis, waardoor de buis eigenlijk niet geschikt was als eerste trap in een ontvanger. De buis had ook de neiging te verlopen door de veranderlijke secundaire emissie.

De buis werd in deze toepassing snel vervangen door de EF50, een meer traditionele pentode, maar een buis die aangepast was aan de hoge frekwenties die in televisies gebruikt werden. Het was voorzien dat de buis in televisieontvangers gebruikt zou worden, maar Hitler besliste daar anders over. De reeds gebouwde verstrekerstrips werden als hoogfrekwente versterker gebruikt in radarinstallaties. De engelse radar gebruikte toen een lage frekwentie van 20 à 30MHz.

De letter die normaal voorzien is voor buizen met secundaire emissie is de P, een buis die een dergelijke kode gebruikt is bijvoorbeeld de EPF80, een mysterieuze buis die geen toepassingen vond. De EFP60 werd in verschillende toepassingen gebruikt zoals computers. Als men de spanning aan de dynode aftapt, dan bekomt men een puls in dezelfde richting als de puls op de stuurrooster, een zeer nuttige funktie.

Dankzij de stroomversterking door de dynode kan de cathodestroom laag zijn: de schermroosterstroom is daardoor ook zeer laag ten opzichte van de anodestroom waardoor de buis een hoog rendement had. De electronenstroom van de dynode passeert niet meer via het schermrooster, zoals te zien is op de afbeelding links hieronder.

De buis kon ook gebruikt worden in hoogfrekwente toepassingen waarbij de buis in geaarde roosterschakeling gebruikt werd (ingangspanning op de cathode). Dankzij de dynode had de buis een stroomversterking, wat een geaarde roosterschakeling normaal niet heeft. De electronenstroom wordt versterkt wordt door de secundaire emissie: de anodestroom is sterker dan de cathodestroom. In het groen de electronenstroom afkomstig van de cathode, in het magenta de electronenstroom afkomstig van de dynode.

De cathode k1 is de normale cathode. Het stuurrooster g1 en schermrooster g2 zijn ook normaal. Het electrostatisch scherm s2 wordt op cathodepotentiaal gehouden. In het midden van de buis is er ook een schermdeel, dat is de schuine L. De dynode is de tweede cathode k2.

Gebruik als fase-omkeertrap

De buis kon ook nog gebruikt worden als fase-omkeertrap in audioversterkers. Als men de keuze van de weerstanden optimaliseerde, dan kon men twee symmetrische signalen bekomen. In die tijd gebruikte men een kleine transfo om de twee eindbuizen aan te sturen, maar dat was geen ideale oplossing. Door de strooivelden van de eindtransfo en voedingstransfo had de versterker genereerneigigen. De twee opeenvolgende transfo's verminderden ook de bandbreedte.

Dubbele triodes bestonden toen nog niet (de eerste dubbele triode was de ECC40 die in 1948 op de markt gebracht werd) en men moest een systeem vinden die het signaal kon versterker en terzelfdertijd 180° in fase verschuiven. De bedoeling was toen al het aantal buizen te beperken. De EE1 werd dus gebruikt als versterkerbuis met fase-omkering. De wat hogere ruis was toen geen bezwaar.

De buis moet op een relatief hoge spanning werken, maar deze spanning was compatibel met de hoge spanning van de eindtrappen. De buis is lineair voor ingangsspanningen tot 100mV effektief, maar de buis kan de spanning versterken tot tweemaal 30V ten opzichte van de massa. Een enkele buis kon daardoor een pentode als voorversterker en een triode als fase-omkeertrap vervangen, en men had nog genoeg versterking om een stevige tegenkoppeling toe te passen.

Het stuurrooster wordt op een licht positieve spanning gehouden ten opzichte van de massa, maar de cathode staat op een wat hogere spanning, waardoor het rooster wel normaal negatief gepolariseerd is ten opzichte van de cathode. Het schermrooster wordt op 150V gehouden. De dynode zit op eenzelfde spanning en de anode zit op 300V in rust. Deze hoge anodespanning is nodig om een lineaire werking mogelijk te maken, de anodespanning moet altijd minstens 100V hoger blijven dan de dynodespanning. De voedingspanning bedraagt daarom 450V.

De eerste schakeling toont aan dat men een complete versterker voor hoog vermogen kon bouwen met slechts drie buizen (en een gelijkrichterbuis). De versterking van de EE1 was zodanig hoog dat de eindbuizen direct aangestuurd konden worden, terwijl de versterker een ingangsgevoeligheid had van 100mV. Vaak werd er een tegenkoppeling toegepast omdat de versterking zelfs te hoog was!

De tweede schakeling toont ook een versterker die buizen met secundaire emissie gebruiken, niet om de fase-omkering te gebruiken, maar om de hoge versterking van de buis te gebruiken. De versterker gebruikt een cross-coupled fase omkeertrap met een ontbrekende triode. Dankzij de enorme versterking kon een tegenkoppeling van meer dan 30dB toegepast worden.

De uitgangstransformator heeft een kleine condensator van 470pF naar massa op één van de primaire spoelen. Dit is om het verschil in inductantie van de twee wikkelingen van de transfo te compenseren. Omdat de twee wikkelingen een verschillende inductie hebben kan de versterker hoogfrekwent gaan oscilleren.

Dit type buis wordt niet meer gebouwd en wordt ook niet meer gebruikt in versterkers. De buis werd vervangen door meer standaard schakelingen die dubbele triodes gebruiken.

Publicités - Reklame

-