Buizenversterkers
De eindtrap
EL84

Met een eindtrap uitgerust met 2 EL84 (per kanaal) kan men een vermogen halen van meer dan 10W.
-

-

We bespreken op deze pagina de single ended versterker en de balansschakeling (parallel push pull).
Op de pagina van de EL86 bespreken we verschillende SRPP schakelingen (de EL84 kan niet goed werken met een halve voedingsspanning).

Single ended


Typische Mullard schakeling


Aanpassing cathodeschakeling

Er bestaa verschillende versies van de EL84. Bepaalde versies zijn compatibel en hebben een extra letter (EL84S, EL84R,...). Dit zijn specifieke benamingen die door bepaalde fabrikanten gebruikt worden voor enkele guitaarversterkers. Het heeft weinig zin deze specifieke buizen te bestellen, die meestal duurder verkocht worden, als zijnde meer exclusief.

De EL844 geeft een lager vermogen en is ook voorzien voor guitaarversterkers. Omdat het maximaal vermogen lager is, ontstaan de vervormingen (die gewenst zijn bij guitaarversterkers) reeds bij een lager audio vermogen. De maximale anodedissipatie bedraagt 9W in plaats van 12W, dit is eenzelfde dissipatie als de ECL86.

EL84 - PL84 - UL84 - EL86

De EL84 is niet dezelfde buis als de PL84 (de PL84 is meer vergelijkbaar met de EL86). De verschillen zijn niet beperkt tot de gloeispanning/gloeistroom, maar de PL84 is eigenlijk ontworpen voor een lagere anodespanning (SRPP schakeling), maar als men niet het uiterste uit de buizen wilt halen kan men het ene type of het andere gebruiken (naargelang de gloeispanning, 6.3V voor een EL, 15V voor een PL). De UL84 (gebruikt in radio's zonder voedingstransfo en waarbij de gloeidraden van alle buizen in serie geplaatst worden) is ook vergelijkbaar met de PL84, maar je zal die buis minder vaak aantreffen.

E, P, U

Bij een PL buis is de gloeistroom gestandardiseerd op 300mA, bij een UL buis is dat 100mA (waarbij de benodigde spanning afhangt van het nodige gloeivermogen: 15V voor de PL84 en 45V voor de UL84). Bij een EL buis is de spanning gestandardiseerd op 6.3V en de stroom hangt af van het nodige gloeivermogen. Sommige buizen uit de E reeks (zoals de ECL80, de EF80,...) hebben een gloeispanning van 6.3V en een gloeistroom van 300mA. Deze buizen kunnen zowel in serieschakelingen als in parallelschakelingen gebruikt worden.

De verschillen tussen EL84, PL84, UL84 en EL86 staan hier uitgelegd.

Gebruik van de EL84 in single ended eindtrap

Dit zijn buizen die ook als single ended eindtrap gebruikt worden, waar ze een vermogen van maximaal 4W kunnen leveren (met een vervorming van 10%). Nagenoeg alle radio's uit de jaren 1950 werden uitgerust met een eindtrap met een EL84 of UL84.

De eerste schakeling toont een single ended versterker met een vermogen van 3W (met een vervorming van 1%). De vervorming stijgt snel als de 3W overschreden worden, een teken dat de tegenkoppeling de vervorming niet meer kan wegwerken.

De schakeling heeft enkele opmerkelijke eigenschappen, zoals een directe koppeling tussen anode van de stuurtrap en rooster van de vermogenstrap. Met de anodeweerstand van hoge waarde heeft men een anodespanning op de EF86 van 22V. Er is ook een gelijkspanningskoppeling tussen de cathode van de eindtrap (28V) naar het schermrooster van de stuurtrap. Daarmee kan het werkpunt gestabiliseerd worden.

De voortrap laat een hogere versterking toen (bepaald door de waarde van de anodeweerstand van de stuurtrap) zodat men een sterkere tegenkoppeling kan toepassen om de vervorming te beperken (altijd hoger in een single ended eindtrap). Maar deze ingreep beperkt ook de bandbreedte (hogere frekwenties) en wordt tegenwoordig niet meer toegepast in moderne buizenschakelingen.

Deze schakeling is één van de mullardschakelingen, en heeft één van zijn typische eigenschappen. De versterkers zijn gekenmerkt door een zeer hoge versterking (hier door een pentode met zeer hoge anodeweerstand) zodat er een sterke tegenkoppeling toegepast kan worden. De balans eindtrap die volgt komt ook uit het Mullard handboek.

Balans eindtrap

In push-pull configuratie stijgt het vermogen, maar vanwege het relatief laag vermogen in classe A worden deze buizen eerder in classe AB gebruikt.

De tweede schakeling rechts is het schoolvoorbeeld van een versterker, met een EF86 als voortrap, een ECC83 als fase-omkeertrap (waarbij echter geen rekening gehouden wordt met het feit dat beide uitgangen niet dezelfde wisselspanning voeren). De schakeling kan verbeterd worden door in serie met R10 (100kΩ) een instelbare weerstand van 10kΩ te plaatsen en die af te regelen zodat er op de stuurroosters van beide eindbuizen eenzelfde spanning aanwezig is.

De waarden van de tegenkoppeling moeten aangepast worden aan de uitgangsimpedantie, de gebruikte transfo, enz. De terugkoppelweerstand past men aan aan het signaal van de bron om de versterking in te stellen zodat de versterker zijn maximaal vermogen haalt bij de maximale ingangsspanning. De waarde van de condensator wordt bepaald met een frekwentiegenerator op 25% outputvermogen. Bij 20kHz moet de amplitude gemeten op de uitgang van een sinussignaal juist beginnen te verminderen (dummy load gebruiken).

Door de cathodepolarisatie werken de eindtrappen nagenoeg in classe A bij lage vermogens, om naar classe AB over te gaan bij sterkere vermogens (automatische verschuiving van het werkpunt). Dit is een ingreep die gemakkelijk gerealiseerd kan worden met een buisversterker, maar zeer moeilijk te implementeren is met transistoren. Men kan zowel één weerstand en één condensator gebruiken per buis, of één weerstand en één condensator voor beide buizen (de puristen raken maar niet akkoord welke schakeling beter is). De dubbele weerstand is beter voor de statische werking (betere stabilisatie van het werkpunt van de buizen), terwijl de enkele weerstand voor beide buizen beter is voor het dynamisch gedrag (lagere vervorming). We gebruiken hier het feit dat als de stroom in de ene buis stijgt, de stroom in de andere buis evenredig daalt. Bij versterkers die in zuivere classe A werken kan men één cathodeweerstand zonder elko gebruiken voor beide buizen, maar daardoor stijgt de inwendige weerstand van de versterker en wordt de demping slechter.

De cathodepolarisatie werd vroeger vaak toegepast omdat de eindtrap daardoor automatisch juist gepolariseerd werd. Tegenwoordig gebruikt men een dergelijke polarisatie niet meer omdat het werkpunt daardoor verschuift waardoor het maximaal vermogen dat gehaald kan worden lager ligt dan wat mogelijk is. Men gebruikt een polarisatie door een instelbare negatieve roosterspanning. De spanning moet ingesteld worden bij het vervangen van de buizen.

De cathodeweerstand heeft een waarde van 270Ω (normale werking) of 430Ω (low loading). De polarisatie van de eindtrappen (low loading, roostervoorspanning,...) komt hier aan bod.

Ik heb de eerste schakeling rechts aangepast om het beste van beide werelden te bekomen; de schakeling heeft aparte cathodeweerstanden, maar voor wisselspanning zijn beide cathodes doorverbonden, dit komt het dynamisch gedrag ten goede. De waarde van 4.7kΩ is niet kritisch, de weerstand dient enkel om de elko's correct te polariseren. De elko's moeten echter een hogere waarde hebben aangezien ze nu in serie staan voor de wisselspanning (250µF of meer gebruiken).

Bij ultralineair montage (vroeger "distributed loading" genaamd) heb je een aangepaste uitgangstransformator nodig, waarbij de aftappunt voor het keerrooster gelegen is op 43% (laagste vervorming met een vermogen van 11W) of op 20% (maximaal vermogen van 15W), gemeten met een voedingsspanning van 300V.

Voor huiskamergebruik is een stereo-versterker met 4 EL84 voldoende. De minder bekende EL86 die dezelfde aansluitingen heeft kan een wat hoger vermogen leveren.

Publicités - Reklame

-