De transfo-impedantie moet bepaald worden aan de hand van de voedingsspanning en de maximale stroom die de buis kan leveren zonder te vervormen.

• Is de impedantie van de transfo te hoog, dan wordt de eindtrap te weinig belast. Meestal geeft dit een lagere vervorming, maar er kan ook vervorming ontstaan als de sweep tegen de voedingsspanning loopt (afkapping aan de positieve en negatieve spanningszwaai). De clipping is minder scherp dan met transistoren, maar toch goed hoorbaar. De vervorming is in het algemeen laag, maar stijgt sterk als de limiet (voedingsspanning) bereikt wordt;

• Is de impedantie van de transfo te laag, dan wordt de eindtrap te zwaar belast. De eindtrap kan de nodige stroom moeilijk leveren en er ontstaat vervorming (stijgend met het vermogen, maar aanwezig op alle vermogens).

De outputtransformator heeft een ohmse weerstand van (bijvoorbeeld) 150Ω. We kunnen geen klassieke belastingslijn tekenen zoals voor een voortrap, want als de buis maximaal uitgestuurd zou worden, dan zou de anodestroom honderden milliampères moeten bedragen. De belastingslijn is daarom bijna vertikaal en stopt bij 100mA (rode lijn). Voor meer informatioe zie bijvoorbeeld de berekening van een belastingslijn voor de ECC83.

In tegenstelling met een voortrap gaat men de buis ook anders instellen: men stelt de anodestroom in om de maximale dissipatie niet te overschrijden, zonder rekening te houden dat de anodespanning op de helft van de voedingsspanning komt te staan. Doorgaans is er maar een spanningsval van een paar volt over de transfo.

Deze instelling is normaal voor single ended eindtrappen waar men het maximaal vermogen uit de buis wilt halen. Men gaat dan de ruststroom zodanig instellen rekening houdend met de anodespanning. Bij een EL504 (maximale dissipatie in lineair bedrijf = 20W) gaat men een ruststroom instrellen van 65mA bij een anodespanning van 300V. Bij een push pull versterker zijn alle instellingen met een anodestroom tussen 10 en 65mA bruikbaar (10mA: werking in classe AB, 65mA: werking in zuivere classe A waarbij de eindtrappen nooit uit geleiding gaan).

We keren terug naar de grafiek: we hebben hier een voedingsspanning van 230V (dat is ook de schermroosterspanning). Er is een spanningsval van 15V over de transfowikkeling voor een anodestroom van 100mA, dit is de rode belastingslijn.

We laten de buis op 40mA werken om op de maximale belasting te zitten. We hebben een spanning tussen anode en cathode van ongeveer 218V (rekening houdend met de transfoweerstand en cathodeweerstand). De anodedissipatie bedraagt dan 8.75W.

De transfo heeft een impedantie van 2.5kΩ (per wikkeling). Het is een transfo die geschikt is voor de EL86 (lijkt op de EL84, maar heeft andere instellingen). Bij een stroomverandering van 35mA heeft men een spanningszwaai van 87.5V. De anodespanning kan dus variëren van ongeveer 135 tot 310V.

De hogere anodespanning als de buis geen stroom levert komt door de push pull werking van de andere buis. Als die in geleiding gaat, dan verlaagt zijn anodespanning, en door een hefboomwerking verhoogt de anodespanning van de andere buis.

We merken dat de dissipatie hoger ligt dan de limiet als de buis meer in geleiding is. Daarom hebben we de anodestroom tot 35mA verlaagd.

Een betere impedantie voor deze buis zou 5kΩ zijn. Dergelijke transformatoren zijn echter moeilijker te vinden, maar men kan een 8Ω luidspreker aansluiten op de 4Ω uitgang van de transfo, en men bekomt hetzelfde effekt.

Zou je een voedingstransformator gebruiken als eindtrap transformator (enkel voor testen), moet de verhouding zijn 110+110V primair naar 6V secundair, 10VA à 20VA. Deze configuratie met een ringkern voedingstransfo als uitgangstransformator is getest met een paar PCL805 en werkt uitstekend (schermroosters op 150V, anodespanning 250V en ruststroom 40mA). In het algemeen is een voedingstransformator echter niet geschikt als balanseindtrap (de primaire wikkeling is niet symmetrisch gewikkeld), maar met een ringkerntransfo kan het wel lukken.

Inductieve belasting

Als de buis meer in geleiding gaat, dan zakt de spanning over de buis direct. De spanning over de luidspreker wordt groter, maar de stroom stijgt niet verhoudingsgewijs. De vertraging van de stroom wordt aangegeven door de rode pijltjes. De vertraging hangt af van de transformator en de eigenschappen van de luidspreker, maar vooral van de frekwentie.

De belastingslijn vormt een ellips (rechtsdraaiend bij een reactieve belasting). Bij een hoog vermogen kan de stroom door de buis nul worden: de versterker kan de luidspreker niet meer controleren. Gelukkig dat de ellips platter is bij de lage frekwenties, daar waar het vermogen hoger is.

Curves van een 6L6 als tetrode en triode

We zien twee curves, één met de buis die als tétrode geschakeld is, een met de buis als triode geschakeld.

Het Q-punt (quiescent current) geeft de werking in rust van een single ended versterker. De sweep gaat van punt A naar punt Bn dus met een roosterspanning die van 0V (anodestroom van 175mA) tot -25V gaat (23mA) voor een werking als tetrode.

Wat we opmerken is dat het blauwe stuk langer is dan het paarse: de versterking is niet echt lineair, met een hogere versterking bij lage roosterspanningen. De buis heeft betere eigenschappen in een push pull versterker waarbij de vervorming van de ene buis verminderd wordt door de vervorming van de andere buis. Men merkt ook dat men een wisselspanning van 25V nodig heeft voor een stroomverschil van 152mA en een anode spanningsverschil van 385V.

De tweede serie curves is van toepassing als de buis als triode geschakeld wordt, we zien dat de stroom sterk stijgt bij het verhogen van de anodespanning. Er is nog steeds een verschil tussen het blauwe en paarse stuk, maar de versterking van de buis is veel lager geworden. Men heeft een spanningszwaai van 70V nodig om een stroomverschil van 120mA te halen en een spanningsverschil van 315V.

Praktisch

Vaak is het beter om een combinatie te selecteren (voedingstransfo, uitgangstransfo, eindtrappen) en dan de ruststroom in te stellen voor de laagste vervorming. Door de ruststroom in te stellen veranderd ook de impedantie van de schakeling.

Hier een tabel van aangeraden primaire impedanties naargelang de gebruikte buis. De impedantie hangt af van de maximale anodestroom die de buis kan leveren zonder vervormingen.

Dit zijn versterkers die ik getest heb en de geschikte impedantie bepaald heb. Voor deze buizen is een ultra lineair schakeling niet aangewezen. Om strakke bassen te bekomen is het aangeraden een transformator met een voldoende vermogen te gebruiken (meer dan het maximaal vermogen van de eindtrappen).

De transformatoren van Piemme worden hier besproken. Ik geef je ook een selectie uit de enorme lijst van transformatoren. Vaak worden er bij transformatoren buizen aangegeven die eigenlijk niet geschikt zijn, maar ik kan wel de motivatie begrijpen: door de instelling van de buis aan te passen kan de betreffende buis wel met de betreffende transformator gebruikt worden.

Rechts een lijst van transformatoren van Piemme. Bij alle transformatoren staan dezelfde buizen: 6L6, 6V6, KT66, KT88, EL34, terwijl bijvoorbeeld de KT88 normaal gebruikt wordt voor vermogens van 40W en meer. Een 6V6 is eigenlijk te zwak voor een transfo van 25W. Ik gebruikt de eerste transfo (PP-EI68004) bij een versterker met EL504 voor een vermogen van 20W (lichte belasting). Deze transfo is ook geschikt voor een paar 6L6 en KT66.

De transformator met UL aansluiting op 35% en impedantie van 3.4k (PP-EI68058) is optimaal voor een 6L of KT66 terwijl de PP-EI68059 met een impedantie eerder geschikt is voor een eindtrap met EL34.

Bij een transformator met ultra lineair aansluiting moet deze aansluiting niet noodzakelijk gebruikt worden. Vooral de EL34 heeft baat aan een EL aansluiting. Bij bepaalde buizen is een UL aansluiting niet optimaal.