Buizenversterkers
Voortrap met triode(s) of pentode
Voortrap

De cascodeschakeling werd voornamelijk gebruikt in hoogfrekwente versterkertrappen, maar men kan de schakeling ook gebruiken als audioversterker.
-

-

Men kan de nadelen van een triode en/of pentode omzeilen door twee triodes achter elkaar te schakelen. Er zijn hier verschillende mogelijkheden.

Cascode schakeling

De cascode schakeling is waarschijnlijk de meest bekende. De onderste buis krijgt de te versterken spanning op zijn rooster en stuurt het signaal door aan de tweede buis, die in gemeenschappelijke-rooster schakeling gemonteerd is. Het signaal wordt aan de cathode toegevoegd en het rooster zit op een vast potentiaal.

We gaan de spanning mooi over de buizen en de belastingsweerstand verdelen, dus voedingsspanning = 300V, anodespanning van de bovenste buis op 200V, anodespanning van de onderste buis op 100V. Aangezien het rooster van de bovenste buis op 100V moet staan, is onze spanningsdeler snel berekend: R4 = 2.2MΩ, R2 = 1MΩ. Voor R11 nemen we 100kΩ, waardoor de stroominstelling ook vastligt op 1mA.

We nemen opnieuw onze grafiek ter hand. Bij een stoom van 1mA en een anodespanning van 100V moet de roosterspanning ongeveer -0.6V bedragen. Onze cathodeweerstand is ook snel berekend: R14 = 600Ω, R12 de ingangsweerstand is 1MΩ. De naamloze ontkoppelcondensator mag een waarde hebben van 0.22µF.

Hoeveel zou deze constructie versterken? Laten we de ingangsspanning variėren van -0.1 tot -1.1V. De anodespanning kan niet variėren, want die zit vast door de bovenste buis (in theorie...). De stroom kan echter variėren van 1.9mA tot 0.6mA. De tweede buis verandert de stroom niet, waardoor we dezelfde stroom over de anodeweerstand krijgen. Bij 0.6mA hebben we een spanning van 60V over de anodeweerstand (anodespanning is dus 240V) en bij 1.9mA hebben we een spanningsval van 190V, de anodespanning is nu 110V. We hebben dus een spanningsversterking van 130×. Ten gevolge van de niet-ontkoppelde cathodeweerstand is de versterking ongeveer 100×.

Bij een cascodeschakeling gebruikt men best een buis met een hoge steilheid (transconductance), aangezien de eerste triode als stroomversterker gebruikt wordt (de anodespanning wordt vast gehouden). Een buis zoals de ECC81 met zijn stroomversterking van 3.5mA/V is hier ideaal.

Laten we de berekeningen opnieuw doen met een ECC81, maar met een stroom van 5mA om de goede eigenschappen van de buis optimaal te gebruiken (de curves van de buis staan rechts). Met een anodespanning van 100V hebben we een roostervoorspanning nodig van 0.5V. We laten de roosterspanning varieren van 0V tot -1V. De stroom gaat van 8mA naar 3mA. Om een spanning van 100V over de anodeweerstand te hebben moeten we echter de weerstand verlagen tot 22kΩ. Bij 3mA hebben we een anodespanning van 234V en bij 8mA een spanning van 124V, een verschil van 110V. De spanningsversterking is dus ongeveer identiek, maar we hebben een veel lagere uitgangsimpedantie.

Het voordeel van een cascodeschakeling is dat we minder ruis hebben: de stroom hoeft immers niet te kiezen: naar de anode of naar het schermrooster. Een dergelijke schakeling kan bijvoorbeeld gebruikt worden om het microfoonsignaal ruisvrij te versterken.

Er is ook absoluut geen terugwerking van de tweede buis naar de eerste, waardoor dergelijke schakelingen veel gebruikt werden in tuners. De betere televisietoestellen hadden een ingangstrap onder de vorm van een cascodeschakeling. Tuners gebruiken nog steeds een dergelijke constructie, maar nu onder de vorm van een mosfet (die zich als een radiobuis gedraagt), maar dan een mosfet met twee gates (de tweede wordt op een vast potentiaal gehouden).

Zoals bij een pentode is de uitgang meer hoogohmig dan bij een enkelvoudige triode. Een dergelijke schakeling kan soms de neiging hebben om hoogfrekwent te gaan oscilleren: een condensator van 5pF ą 47pF tussen de anode (uitgang) en rooster (ingang) onderdrukt volkomen de oscillaties zonder de hoge tonen te verminken (de condensator is in het rood aangegeven).

De cascode schakeling en de pentode worden best gebruikt om de fasedraaier aan te sturen: vanwege zijn niet-ontkoppelde cathodeweerstand is de ingangsimpedantie van een fasedraaier zeer hoog.

Andere schakelingen met twee buizen per trap worden op de volgende pagina besproken: Cathodevolger van White en SRPP.

De cascode schakeling kan ook toegepast worden in een transistorschakeling. De cascodeschakeling wordt dubbel uitgevoerd (symmetrisch) en haalt een versterking van 600× met een onderste transistor BC546B en een triode ECC81 als bovenste actieve component.

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

-