De EL34 is een klassieke pentode zoals de EL84, dus met drie roosters: een stuurrooster, een schermrooster en een keerrooster. Op de afbeelding ziet men het stuurrooster en het schermrooster. In tegenstelling met beam tetrodes liggen de twee roosters niet in elkaar's verlengde, maar de spoed van het schermrooster is veel losser.

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.

Afbeelding links:
De curve van een EL34 is allesbehalve lineair. Deze buis wordt best met een ultralinear schakeling gebruikt (met een speciale transfo).

Doordat de buizen gemakkelijk overstuurd worden en dan typische vervormingen veroorzaken zijn ze ideaal in gitaarversterkers. De vervormingen stijgen geleidelijk en worden als aangenaam ervaren.

In vergelijking met andere buizen zoals de KT77 of EL509S is dit een buis die ontworpen is voor een relatief hoge spanning en lage stroom (de buis heeft een lage perveance). Daardoor kan de cathode kleiner uitgevoerd worden (minder vermogen gaat verloren in de gloeidraad), maar is de dempingsfactor van een versterker uitgerust met dergelijke buizen slechter.

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.

Mullard versterker

Alle schakelingen van Mullard zijn gebouwd volgens eenzelfde principe: een pentode voor een hoge versterking, een long tail fasesplitter en een push pull eindtrap met roosterpolarisatie door cathodeweerstanden en een sterke tegenkoppeling om fouten op te vangen.

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.

Versterker voor public address

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.

Dynaco ST-70

De versterker werd ook in kit geleverd. Een kenmerk is de aanwezigheid van een kleine printplaat waar de voorversterker en fase omkeertrap op worden gemonteerds. De tweede schakeling toont de onderdelen die op de printplaat zitten (nagenoeg alles). Dit is nogal gevaarlijk, met de hoogspanning die op de onderdelen aanwezig is. De kwaliteit van een schakeling op printplaat was ook niet zo goed vergeleken met een schakeling met componenten op plaatjes met ogen, maar daardoor kon de versterker sneller gebouwd worden. De plastieken plaat had degewoonte af te brokkelen door de temperatuur en de solderingen kwamen los.

De voortrap gebruikt een Sylvania buis, de 7199, die speciaal ontworpen werd voor deze toepassing met een voorversterkerpentode en een triode voor een cathodyne fase omkeertrap. Een europees equivalent is de ECF80/PCF80 die in nagenoeg alle Philips televisies uit die tijd gebruikt werd. De pentode krijgt de tegenkoppeling op zijn cathode, het is een gekend systeem.

De triode wordt als cathodyne fase omkeertrap gebruikt, met een kleine condensator van 82pF om de bandbreedte te beperken.

De eintrappen zijn EL34 in ultra lineairschakeling. Voor deze buis is dit de beste schakeling. Er is een tegenkoppeling vanaf de secundaire wikkeling, maar ook via een kleine condensator van 390pF voor de hoge tonen. Het voordeel is dat de tegenkoppeling voor de hoge tonen niet meer via de transformator moet passeren, zodat er geen faseverschuivingen optreden. In de versterker is deze kleine condensator belangrijk, want de transformator is niet van een hoge kwaliteit en veroorzaakt fasedraaingen in de audio band.

Al bij al is dit een goed ontwerp die gebruikt kan worden in een moderne versterker, met een ECF80/PCF80 als voortrap (of een PCF82 met een hogere gain). Andere combinaties zijjn natuurlijk ook mogelijk zoals een EF86 + een halve ECC82.

Het verdient ook de moeite om de gemeenschappelijke cathodeweerstand te vervangen door twee individuele weerstanden van 10Ω om de anodestroom van beide buizen individueell te kunnen regelen. De voedingsspanning bedraagt 420V, de spanning voor de fase omkeertrap is ongeveer 380V en die voor de voortrap 320V

Elektuur versterker

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.