Buizenversterkers
De eindtrap
EL34

Dit is de tweede pagina uit de eindtrappen-reeks. De EL34 is één van de buis die het meest gebruikt wordt voor audioversterkers.
-

-

Als je wat meer vermogen wenst dan wat een EL84 kan leveren, dan is de stap naar de EL34 snel gezet, in single ended eindtrap is dat 10W en in push pull kan het vermogen sterk oplopen, naargelang het maximaal niveau van vervorming dat je aanvaardbaar vindt.

De EL34 is een klassieke pentode, dus met drie roosters: een stuurrooster, een schermrooster en een keerrooster.

Het te versterken signaal wordt op de stuurrooster aangeboden die de electronenstroom moduleert. Het schermrooster wordt op een vaste positieve spanning gebracht en beperkt de invloed van de anode, waardoor er een sterkere versterking mogelijk is (de anodestroom is minder afhankelijk van de anodespanning). Tot 10% van de electronen worden opgevangen door het schermrooster en zijn dus verloren wat de verstering van de buis betreft. Het keerrooster stuurt de electronen afkomstig van de anode terug (secundaire emissie), de snelle electronen afkomstig van de cathode kunnen wel door.

Zoals de EL84 heeft de EL34 nog gedeeltelijk de eigenschappen van een tetrode, namelijk de knik in de curve, waardoor de vervorming hoger is in pentodeschakeling dan in triodeschakeling, vooral als de buis sterk uitgestuurd wordt. Een EL34 pentode-configuratie moet een sterke tegenkoppeling hebben (of een ultralineairschakeling).

De tetrode-knik ontstaat als de anodespanning lager komt dan de schermroosterspanning. De schermroosterspanning wordt meestal vast gehouden door een condensator. Als de anodespanning laag is ten opzichte van de schermroosterspanning, dan loopt er meer stroom naar het rooster dan naar de anode. De keerrooster kan het effekt niet 100% onderdrukken. Het effekt is vooral merkbaar bij een minder nauwkeurige buisconstructie.

De EL34 kan in triodeschakeling werken, maar dan is het vermogen beperkt tot minder dan 10W. Een betere oplossing is de ultra-linear configuratie, waarbij de schermrooster op een aparte wikkeling van de balanstransformator geschakeld wordt. Men bereikt de beste audio-eigenschappen met een aftapping op 43% zoals bij de EL84. Daarbij wordt de buis "getemd", de vervorming daalt, maar ook het maximaal vermogen wordt wat lager.

Versterkers met EL34 buizen worden ofwel als hifi versterker gebruikt met een vermogen van 20W (en een classe-A instelling) of als PA versterker (met een classe AB en zelfs B-instelling). De vervorming is moeilijk beneden een bepaalde waarde te krijgen als de buis maximaal uitgestuurd wordt. Door de hoogspanning te verhogen kan men de impedantie van de balanstransformator verhogen, waardoor de vervorming daalt. Deze buizen zijn ideaal in gitaarversterkers.

De EL34 wordt tegenwoordig nog steeds gefabriceerd door verschillende fabrikanten, maar de specificaties zijn niet noodzakelijk dezelfde als de oorspronkelijke buis. Het is daarom aangewezen 4 gepaarde buizen te kopen (bij dezelfde leverancier, natuurlijk!) anders mag je zeker zijn dat je enorm veel vervorming zal hebben.

Links de originele schakeling (1955) van een versterker met twee EL34 eindtrappen. De gelijkrichterbuis is een GZ84, de voorversterker een EF86, de "long tail" omkeertrap gebruikt ECC83 en de eindtrappen een paar EL34. Dezelfde opmerking als bij de EL84 is hier van toepassing wat betreft de cathodeweerstanden van de eindtrap. Dit is de standaardschakeling voor een 20W-versterker. Deze schakeling werd door Mullard gepromoot.

De tweede schakeling heeft ook EL34 eindtrappen. De volledige symmetrische opbouw zal de puristen blij maken (ook de eigenschappen zijn zeer goed).

De eerste buis is een ECC83 waarbij de eerste triode als voorversterker werkt en de tweede als parafase (genereert de omgekeerde fase). Zelfs al is het signaal niet perfekt symmetrisch, de mogelijke fout wordt verder verminderd in de tweede trap die volkomen symmetrisch is.

De tweede buis is een ECC82 die geschikt is om een wisselspanning van 25V te geven voor de aansturing van de eindtrappen. De niet-ontkoppelde cathodeweerstand verhoogt de symmetrie. De twee anodeweerstanden van 47kΩ moeten een nauwkeurigheid van 2% hebben en een dissipatie van 2W hebben.

De twee versterkers gebruiken individuele cathodeweerstanden waardoor de eindtrappen niet perfekt gepaard moeten zijn (maar het is natuurlijk wel aangeraden). De eindbuizen werken in classe A met een verschuiving van het werkpunt naar classe AB bij hoog vermogen (auto bias). De spanning over iedere cathodeweerstand moet 28V bedragen (60mA stroom) en iedere weerstand moet 3W kunnen dissiperen.

De versterkers leveren een vermogen van 20W met een vervorming die lager ligt dan 0.1% (lager dan 1% zonder tegenkoppeling). Het vermogen is voldoende voor een groot huis, zeker als de stereoversie gebouwd wordt. De voedingsspanning moet 350 à 400V bedragen en je hebt een ingangssignaal nodig van 300mV om het nominaal vermogen te halen.

De volgende schakeling is een PA versterker (public address), dit merkt men onder andere aan de verschillende uitgangen op de transfo: 50V, 70V, 100V en 8Ω. Het is de bedoeling zoveel mogelijk geluid te produceren met zo weinig mogelijk onderdelen. De versterker gebruikt twee dubbele triodes ECC83 en vier eindpentodes EL34. Voor sonorisatietoepassingen is een ECC83 blijkbaar voldoende om vier pentodes aan te sturen, hier gebruikt men geen ECC82 voor de sturing van de eindtrappen.

De eerste triode versterkt het signaal die dan naar een toonregeling gaat. Men verliest bijna de volledige versterking in de toonregeling. De tweede triode versterkt opnieuw het signaal, maar krijgt ook de tegenkoppeling op zijn cathode. De trap versterkt ongeveer 8× terwijl zijn normale versterking 70× zou moeten bedragen. De tegenkoppeling wordt door een aparte wikkeling geleverd, zodat de belasting geen invloed heeft op de tegenkoppeling (gebruik van de 100V of 8Ω wikkeling).

De omkeertrap is een long tail, maar met een cathodeweerstand met een lage waarde, waardoor de asymmetrie niet goed weggewerkt kan worden. Het voordeel is dat de trap meer versterkt (normaal beperkt men de versterking tot ongeveer 2×). Om een gelijke amplitude op de twee uitgangen te hebben gebruikt men anodeweerstanden met een zeer verschillende waarde: 33kΩ en 150kΩ.

De vermogenseindtrap heeft een negatieve voorspanning op de stuurroosters, dit is nodig als men het maximaal vermogen wilt halen uit de buizen. De anodespanning is bijzonder hoog, 850V onbelast. De anodestroom bedraagt 14 à 30mA per buis in rust, om te gaan tot 54 à 81mA bij maximale belasting. Er is geen individuele instelling van de anodestroom, die dus sterk kan verschillen. De anodedissipatie bedraagt 25.5W in rust, om te gaan tot 56W bij maximaal vermogen. De maximale dissipatie van de eindtrappen worden dus sterk overschreden.

De versterker levert een vermogen van 120W met een vervorming van 2%, dit kan men bereiken door de sterke tegenkoppeling.

De schakeling rechts is typisch voor een "moderne" buisversterker in classe AB (waarbij de negatieve roosterspanning vast ingesteld wordt). Een identieke stroom wordt ingesteld voor beide eindbuizen door de spanning over de twee weerstanden van 1Ω te meten en de trimmer in te stellen voor een cathodestroom van 35mA (35mV). Dit wordt bereikt bij een roosterspanning van ongeveer -30V (de cathodestroom is belangrijk, niet de roosterspanning!).

Het vermogen dat de versterker kan leveren bij een 0.1% vervorming ligt nauwelijks hoger dan bij de twee vorige ontwerpen, maar het rendement van de versterker is beter (werking in classe AB). De versterker kan maximaal 40W per kanaal leveren.

Er schuilen een paar fouten in de schakeling.

  • Omdat de hoogspanning direct opkomt bij het inschakelen moet de fase-omkeertrap voorzien worden van een anti flash diode (zie onderaan de pagina), niet voorzien op het schema.

  • Op de instelpotentiometer moet men een extra hoogohmige weerstand voorzien (1MΩ) tussen de loper en de negatieve voorspanning, zodat als de loper slecht contact zou maken de eindtrap niet zonder voorspanning komt te werken. Ik heb reeds een aantal versterkers meegemaakt waarvan de anodezekering een aantal zonder reden gesneuveld is (zekering van 100mA).

  • De schakeling (overgenomen uit een vakblad) heeft nog één ontwerpfout: de voedingsdioden (vooral die van de hoogspanning) schakelen abrupt en veoorzaken een zeer typische ratel, veel storender dan een 100Hz brom. Door het abrupt schakelen ontstaat er een oscillatie in de voedingstransfo. De oscillatie heeft veel harmonischen (tot in de radioband) en komt terecht op de hoogohmige roosters van de buizen. De ratel kan onderdrukt worden door twee condensatoren van 10nF te plaatsen van de massa naar het secundair van de voedingstransfo (hoogspanning). De stroom die nodig is voor de negatieve polarisatie is bijna nul en veroorzaakt geen ratel maar een condensator kan geen kwaad.

Het is vreemd dat de ontwerpers extra condensatoren van 100nF voorzien in de gelijkgerichte voeding (daar waar hun effekt verwaarloosbaar is), maar geen condensatoren plaatsen op het secundair van de voeding. Waar de kleine condensatoren geplaatst moeten worden staat aangeduid met de rode stippen (aansluiten naar massa).

Je kan natuurlijk een eigen versterker opbouwen met de beste deelschakelingen, bijvoorbeeld een voorversterker en fase-omkeertrap (concertina montage) met ECC83, gevolgd door een symmetrische versterkertrap (zoals de derde schakeling) met ECC82 en met de eindtrappen die met een negatieve voorspanning geregeld worden.

Publicités - Reklame

-