Buizenversterkers
Voortrap met triode(s) of pentode
Voortrap

De meest gebruikte voortrap is een voortrap uitgerust met een dubbele triode ECC83. De tweede triode kan gebruikt worden als fasedraaier of voor het andere kanaal (stereo).
-

-

Een voortrap met ECC83 (triode) is de standaard-oplossing: ingang op het rooster, uitgang op de anode, en je kan de tweede buis gebruiken voor het ander kanaal (stereo) of als je een toonregeling zou gebruiken (tussen de twee buizen).

Laten we eerst de caracteristieken van de ECC83 bovenhalen (nu met de belastingslijnen erbij). Wat is eigenlijk een belastingslijn? Veronderstel een voedingsspanning van 300V en een anodeweerstand van 100kΩ. Als de buis niet in geleiding is, dan is de anodespanning 300V en de anodestroom 0mA. Is de buis in kortsluiting, dan bedraagt de anodespanning 0V en de anodestroom 3mA. Dit is onze groene belastingslijn. We hebben hetzelfde gedaan met een weerstand van 60kΩ. 5mA is de maximale stroom die een ECC83 kan leveren, bij een voedingsspanning van 300V mag de belastingsweerstand dus niet lager worden dan 60kΩ.

Laten we om te beginnen de cathodeweerstand buiten beschouwing laten (die dient om de roosterspanning in te stellen). Bij een voortrap hebben we een signaal van ongeveer 500mV effektief dat we moeten versterken tot ongeveer 10V effektief om de eindtrap aan te sturen. Om een lineaire werking te geranderen kiezen we ons werkpunt halverwege de voedingsspanning, dus iets van een 150V bij een voedingsspanning van 300V.

We kiezen een belastingsweerstand van 100kΩ (groene lijn). Met een roosterspanning van -1V zitten we ongeveer goed. Als we de roosterspanning van -0.5V naar -1.5V laten gaan, dan varieert de anodespanning van 130V tot 190V, dus 60V. We halen een spanningsversterking van 60× (dit is trouwens het maximum dat we met die buis kunnen halen in een configuratie met één triode). Gebruiken we de twee triodes achter elkaar, dan zouden we een totale versterking van 3600× hebben.

We moeten nu nog de cathodeweerstand berekenen. We willen een roosterspanning van -1V in rust. Nu is het zo dat het rooster zich automatisch negatief gaat polariseren door de electronen die op het rooster terechtkomen. Dit gebeurt als de roosterweerstand zeer hoog is, in de buurt van 10MΩ.

Maar we hebben hier een roosterweerstand van 1MΩ, het effekt is dus veel zwakker. In rust hebben we een stroom van 1.5mA, en we moeten een spanningsval van 1V hebben. We kiezen een cathodeweerstand van 680Ω.

Nu is het zo dat de cathodeweerstand niet-ontkoppeld is. Als de roosterspanning stijgt (wordt minder negatief), dan stijgt de stroom door de triode, en dus ook de cathodespanning. Omdat de cathodespanning stijgt, stijgt de roosterspanning ten opzichte van de cathode minder dan verwacht, en is ook de versterking van de buis minder dan verwacht.

In ons voorbeeld is de verhouding anodeweerstand/cathodeweerstand 150× waardoor de versterking van de buis niet veel gaat afnemen. We mogen rekenen op een versterking van 50×.

We vullen de ontbrekende waarden in:

R12 : 1MΩ
R14 : 680Ω
R13 : 100kΩ


Als oefening, laten we nu even de grafiek van de ECC82 bovenhalen. We hebben een groene belastingslijn bij een anodeweerstand van 60kΩ en rode bij een anodeweerstand van 15kΩ. We kiezen een negatieve roosterspanning van -2V (we gaan later ook de oefening doen met een roosterspanning van -7V om de anodespanning op 150V te krijgen).

Bij -2V roosterspanning loopt er een anodestroom van ongeveer 3.5mA en de anodespanning bedraagt 75V. Als we de roosterspanning laten variëren van -1V naar -3V, dan varieert de anodespanning van 60V naar 90V, een versterking van 15×. Deze buis is dus duidelijk niet op zijn plaats hier.

Als we nu het experiment zouden doen met een roosterspanning van -7V (om een anodespanning van ongeveer 150V te hebben), dan varieert de anodespanning van 135V naar 160V, een versterking van 12.5×, dus een nog lagere spanningsversterking.

Deze buis wordt daarom niet gebruikt als voorversterkertrap, maar als stuurtrap van een zware eindbuis. Een eindbuis heeft een lange rooster en een hoge parasitaire capaciteit. Door de eindbuis aan te sturen via een buis die een lage inwendige weerstand heeft zoals de ECC82 spelen de parasitaire capaciteiten geen rol meer. We kiezen daarbij een lage anodespanning zodat we een relatief hoge anodestroom hebben: de schakeling heeft dan een beter dynamisch gedrag.

De ECC83 die in deze schakeling wordt gebruikt heeft echter een aantal nadelen: ten gevolge van het effekt van de anode die op een wisselend potentiaal staat is de versterking lager dan wat je zou verwachten. Zoals we berekend hebben bereiken we een spanningsverstreking van 60× in plaats van een versterkingsfactor van 100 (de buis heeft een µ van 100).

De buis werkt ook niet echt lineair als die ver uitgestuurd wordt (bijvoorbeeld als stuurtrap van een zware eindpentode). Er zijn echter triodeschakelingen die deze nadelen opvangen. Maar laten we eerst een omweg doen via een pentode als voorversterkerbuis.

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