Mu-follower

De schakeling bestaat uit een voortrap die het signaal op zijn rooster krijgt. Het versterkt signaal komt op de anode en we hebben een belastingsweerstand Rl. De tweede triode werkt als een cathodevolger, met zijn ingangssignaal op zijn rooster. Het signaal wordt gekoppeld door Cg2.

Het signaal op de cathode van de bovenste buis volgt het signaal op zijn rooster (daarom wordt de schakeling ook cathodevolger genoemd). Dit heeft als gevolg dat de spanning over de belastingsweerstand nagenoeg constant is, dit is het principe van de bootstrap. Omdat de spanning over de anodeweerstand nagenoeg constant blijft, gedraagt de weerstand zich als een dynamische weerstand met zeer hoge waarde.

De onderste buis ziet zo geen normale belastingsweerstand, maar een zeer hoge dynamische weerstand. De spanningsversterking komt daardoor dicht in de buurt van de µ van de buis (theoretische spanningsversterking). Vandaar de naam die aan de schakeling gegeven wordt: µ omdat de spanningsversterking dicht in de buurt komt van de theoretische versterking van de buis, en follower, omdat de eindtrap een cathodevolger is.

De cathodecondensator Ck1 speelt hier eigenlijk geen rol, want de onderste buis ziet een nagenoeg oneindige belasting op zijn anode. De versterking van de buis wordt niet verminderd door de cathodeweerstand. De condensator is wel nuttig om brom en netstoringen op te vangen die via de gloeidraden de cathode zouden bereiken.

We gaan nu over naar de praktische schakeling die een dubbele triode ECC81 gebruikt. De triode heeft zowel een hoge spanningsversterking (µ = 60 à 70 naargelang het werkpunt) en een hoge steilheid van 6.7mA/V. De hoge steilheid is nodig zodat de buis een lage uitgangsimpedantie kan hebben. De ECC83 heeft een nog hogere spanningsversterking, maar een te lage steilheid om als cathodevolger gebruikt te kunnen worden. Daarbij komt nog dat deze buis niet zo goed presteert bij de lagere spanningen van de µ-follower.

De versterking van een trap hangt af van de verhouding van de anodeweerstand ten opzichte van de interne weerstand van de buis (en natuurlijk ook van de spanningsversterking van de buis zelf). Met een lagere anodeweerstand is de belasting van de buis hoger en is de versterking lager. Hier ziet de buis een nagenoeg oneindige weerstand en zijn versterkingsfactor ligt heel dicht in de buurt van de theoretische versterking. We nemen hier µ = 60, want de buis werkt op een relatief lage spanning.

De cathodevolger (de bovenste buis, voor diegenen die eigenlijk niet aan het volgen zijn) heeft een versterkingsfactor van ongeveer 0.9. De totale versterking op de uitgang bedraagt dus 54×, maar met een lagere uitgangsimpedantie dan een enkelvoudige triode.

De versterker heeft nog een tweede uitgang op de anode van de onderste buis. Hier heb je niet de versterking van 0.9×, maar de uitgang is meer hoogohmig, en als je deze uitgang zou belasten, dan zakt de versterking van de schakeling nog meer. Deze uitgang wordt dus niet gebruikt bij een µ-volger.

In deze configuratie kan de schakeling een signaal met een amplitude van 30V rms met een relatief lage uitgangsimpedantie van 500Ω leveren. Opgelet, dit betekent niet dat de versterker een vermogen van 2.5W zou kunnen leveren! Met de stroom in de buizen die ingesteld is op 3mA, is de wisselspanning die men zou bekomen met een 500Ω belasting ongeveer 1 volt.

De uitgangsimpedantie van 500Ω betekent dat als men een belasting van 10kΩ zou aansluiten, de signaalamplitude met 5% zou verminderen (zonder cathodevolger zou de amplitude zakken tot minder dan de helft). Met de belastingsweerstand van 10kΩ en een wisselspanning van 28.5V kan de versterker een vermogen van 81mW leveren. Dit is een ideale waarde om het signaal op een kabel te zetten.

Ongeveer 1/3 van de voedingsspanning zit op de belastingsweerstand, waardoor de maximale sweep beperkt is. Indien men deze weerstand zou weglaten, dan bekomt men een klassike SRPP schakeling, die nog altijd een lage uitgangsimpedantie heeft, maar een wat hogere vervorming. Indien men de stroom door de buizen verhoogt (door gebruik te maken van triodes die een hogere stroom kunnen leveren of door pentodes/beam tetrodes te gebruiken), dan kan men het geleverd vermogen verhogen. Het vermogen blijft echter altijd onder het vermogen dat in één van de buizen gedissipeerd wordt.

De SRPP schakeling vervormt door de terugwerking van de belasting (een hoogohmige luidspreker of een koptelefoon, die een complexe belasting is). In de µ-volgerschakeling wordt deze complexe belasting afgeschermd door de belastingsweerstand en komt niet terecht op de anode van de versterkerbuis, hier is er geen belastingsweerstand meer.