Buizenversterkers
Drivertraptrap
 

Buizenversterkers waren vaak uitgerust met een toonregeling. Deze gewoonte is later overgenomen bij transistorversterkers. Zelfs goedkope audioketens hebben een toonreleling. De meest gebruikte toonregeling is de Baxandall regeling.
-

-

Oorspronkelijk diende de toonregeling om de mankementen van de beschikbare bronnen te verdoezelen: een versleten plaat met veel geruis en gekraak, een gestoorde AM uitzending,... Met de komst van digitale bronnen is een toonregeling niet meer zo nodig en hifi installaties hebben soms een "tone defeat" schakelaar om de toonregeling volledig uit te schakelen.

Iedere fabrikant had zijn eigen schakeling: voor goedkopere apparaten zochten de fabrikanten een schakeling met weinig componenten. Radiotoestellen hadden doorgaans maar een halve toonregeling (enkel de hoge tonen konden verminderd worden). Dit werd gerealiseerd door een potmeter en een kleine condensator (of een schakelaar, een vaste weerstand en een condensator).

Toestellen uit de duurdere prijscategorie hadden een Baxandall toonregeling. Met zo'n schakeling kunnen de hoge en lage tonen apart versterkt en verzwakt worden. Met de potmeters in middenstand is het effect nihil (wat doorgaans niet het geval is met de goedkopere systemen).

Passieve en actieve toonregeling

Er bestaan twee uitvoeringen van de Baxandall toonregeling: een passieve en een actieve. Omdat men met een passieve schakeling de amplitude van bepaalde frekwenties niet kan verhogen moet men alle amplitudes verzwakken, en de frekwenties die men wilt versterken worden minder verzwakt. De filter wordt gevolgd door een versterkertrap om het signaalverlies (ongeveer 20dB) te compenseren.

De actieve schakeling gebruikt dezelfde filterelementen, maar de filter is nu in een lokale tegenkoppellus geplaatst. Met een goed ontworpen filter heb je een versterking van 1× als de potmeters in de middenstand staan, zodat de tone defeat gemakkelijk gerealiseerd kan worden.

De toonregeling wordt doorgaans na de volumeregeling geplaatst. In dit geval is er voor de toonregeling een versterkertrap om de impedantie te verlagen. Om te vermijden dat de filter storingen zou oppikken wordt de filter laagohmig uitgevoerd.

Toonregeling en tegenkoppeling

In een complete versterker is het belangrijk dat de toonregeling buiten een globale tegenkoppellus geplaatst wordt. De tegenkoppellus zal namelijk het effekt van de toonregeling onderdrukken, wat niet de bedoeling is. De toonregeling moet geplaatst worden voor de plaats waar de globale tegenkoppeling binnenkomt.

Bepaalde versterkers hebben de Baxandall toonregeling in de tegenkopelling zelf. De tegenkoppeling werkt dan min of meer afhankelijk van de frekwenties, met een hogere of lagere versterking tot gevolg. Zo'n schakeling vergt een uitgekiende schakeling om te vermijden dat de versterker instabiel zou worden bij bepaalde frekwenties en instellingen van de toonregeling. Als je weet hoe moeilijk het is om een stabiele versterker te bouwen met een vaste tegenkoppeling, dan kan je inzien dat een instelbare filter in de tegenkoppeling de schakeling veel complexer kan maken.

Loudness (intermezzo)

De loudness is gebaseerd op het feit dat men minder gevoelig is voor hoge en lage tonen op laag volume. Om dit te compenseren moeten de hoge en lage tonen opgevoerd worden bij laag volume. De meeste systemen (zeker de toestellen die met buizen uitgerust zijn) meten de volume niet, maar baseren zich op de stand van de volumepotmeter om de correctie uit te voeren.

Deze regeling is nuttig om een aangename luisterervaring te bekomen. De bassen zijn goed aanwezig bij laag volume, zonder dat de bassen het systeem oversturen op hoog volume. De sterkere aanwezigheid van de hoge tonen verbetert de verstaanbaarheid.

De loudnessregeling gebruikt in zijn originele uitvoering een potmeter met een middenaftakking op ongeveer 1/3 van het bereik. De regeling links komt van een Philips televisie (dat waren toen de beste toestellen op de markt). Men ziet ook een eenvoudige toonregeling (versterking van de hoge tonen door ene potmeter) en een versterking van de lage frekwenties als de schakelaar in open stand staat.

De gecombineerde schakeling met loudness en toonregeling heeft het voordeel dat de werking sterker is bij lage volumes, wat aangeraden is. Moderne toonregelingen houden geen rekening met de stand van de volumepotmeter.

Wat men niet ziet in deze schakeling is dat de negatieve lijn (connector B4) niet met de massa verbonden is, maar met de tegenkoppeling. De tegenkoppeling werkt dus meer bij lage volumestanden, en wordt minder als men de volume verhoogt. Nog een teken dat de Philips schakelingen echt top waren. De volledige schakeling van de televisie is te vinden op de pagina van de europese zwart-wit televisies. De schakeling is die van de Philips X24T725/00. Ook bij de overgang naar kleur zal men een gelijkaardig systeem blijven gebruiken.

Tegenwoordig kan men een loudnessschakeling bouwen met een gewone potmeter zoals de tweede schakeling toont. De loudness schakeling kan bijgeplaatst worden bij alle bestaande volume potmeters, maar men moet rekening houden met de waarde van de potmeter. Met een waarde van 100kΩ moeten de condensatoren een waarde van 18pF en 150nF hebben, en de waarde van de weerstanden moeten verhoogd worden naar 100kΩ en 1.2kΩ.

Voor de bouwers van esotherische versterkers (meestal met laag-rendement single ended versterkers) zijn toonregelingen (al dan niet met loudness) volkomen uit den boze. Don't mention it.

Baxandall toonregeling

De enige toonregeling die nog gebruikt wordt is de toonregeling van Baxandall, zowel in passieve als actieve uitvoering. Bij de passieve uitvoering bekomt men een regeling van ±6dB, bij de actieve is dat ±12dB (toonregeling in een tegenkoppellus met op-amp). In de praktijk bekomt men een regeling van ±10dB in een buizenschakeling vanwege de lagere versterking van de triode. De actieve regelingen zijn de meest voorkomende, maar een regeling van 6dB is voldoende om bijvoorbeeld de niet lineaire weergave van luidsperkers of de eigenschappen van de luisterruimte te compenseren, zeker omdat men tegenwoordig bijna uitsluitend digitale bronnen heeft.

De praktische schakeling staat rechts en bestaat uit een triode (halve ECC83) die als cathodevolger geschakeld is om de impedantie van het signaal te verlagen. Dan komt de filter, met een aparte regeling voor de hoge en lage tonen. De "min" ligt niet aan de massa, maar vormt de tegenkoppeling van de tweede triode. Daardoor wordt de filter geboost en haalt men een hogere regeling. De tegenkoppling vermindert ook de vervormingen. De tweede triode is in ieder geval nodig om de signaalvermindering te compenseren.

Waar te plaatsen?

De schakeling wordt doorgaans in zijn geheel na de volumeregeling geplaatst, maar voor de versterkertrappen. Soms wordt de toonregeling voor de volumeregeling geplaatst, wat als voordeel heeft dat men een lagere ruisbijdrage heeft (de regeling werkt op een signaal met sterkere amplitude), maar kan in sommige gevallen meer vervorming veroorzaken (oversturing).

Een mogelijkheid is eerst de volumeregeling te plaatsen, dan een trap die voor een lichte signaalversterking zorgt, dan de toonregeling en uiteindelijk de versterker. Om het aantal buizen te beperken kan men een transistorversterker bouwen. Bij deze zwakke amplitudes is een transistorversterker een goede keuze. Men moet een transistorversterker kiezen met een lage uitgansimpedantie.

De afbeelding hieronder toont het effekt van een Baxandall schakeling (berekend door middel van een een simulatieporgramma). De effektieve versterking is lager door het gebruik van triodes.

Bepaalde filters hebben een lagere kantelfrekwentie, bijvoorbeeld 400Hz in plaats van 1kHz of hebben een plateau voor de midtones. In het eerste geval wordt C3 = 10nF en C4/C5 = 680pF, in het tweede geval wordt enkel C3 gewijzigd.

PublicitÚs - Reklame

-