Historiek van de beam tetrode

Massaproductie was moeilijk, omdat stuur- en schermrooster perfect geplaatst moesten worden zodat de wikkelingen in elkaar's verlengde lagen. De europese beam tetrodes (op de markt gebracht door Marconi Osram Valve) werden eigenlijk door RCA in de Verenigde Staten gemaakt.

Rechts ziet men de curve van de 6F6 (klassieke pentode) en 6L6 (beam tetrode).

De 6L6 heeft een hogere steilheid (hogere versterking) en de curve is meer recht: in het algemeen presteert de 6L6 beter dan de 6F6. Ook is het rendement van de buis wat hoger (maar dat is niet zichtbaar in de curve): er is minder schermroosterstroom nodig zodat er meer stroom overblijft voor de anode.

De 6L6 (samen met de zwakkere 6V6) liggen aan de basis van alle beam tetrodes. De 6L6 met zijn hoger rendement werd vaak in radiotoestellen gebruikt (gebruik op batterijen)

In sommige toepassing zoals de versterkers van electrische guitaren gaat men liever werken met de 6F6 die de klank geleidelijk meer kleurt bij het bereiken van het maximaal vermogen. Bij het overschrijden van het maximaal vermogen kan de 6L6 te scherp klinken en de vervorming treed plots op. Dit is ook de reden waarom sommige fabrikanten de EL34 (pentode) prefereren boven de KT77.

Maar in sommige gevallen wordt er toch gekozen voor beam tetrodes. Mullard, de engelse afdeling van Philips heeft een versterker ontworpen uitgerust met een paar PL81, dit is de lijneindtrap buis die in de allereerste televisietoestellen gebruikt werd. Toch kon Mullard een beroep doen op de pentodes via zijn samenwerking met Philips, maar de toen beschikbare pentodes (EL41) waren niet optimaal.

Gebruik in audio versterkers

Beam tetrodes hebben doorgaans een lagere versterking dan gelijkaardige pentodes omdat de wikkelingen van het schermrooster in het verlengde van die van het stuurrooster moeten staan zodat er een virtuele keerrooster kan ontstaan. En omdat men beperkt is wat betreft de spoed van de wikkelingen van het schermrooster (anders zou er teveel stroom lopen door het schermrooster en zou het rendement van de tetrode slecht zijn) is men ook beperkt voor de spoed van het stuurrooster, die lossere wikkelingen moet hebben dan een normale pentode.

Beam tetrodes die voor audiotoepassingen gebruikt worden hebben ofwel een lagere versterking, ofwel een relatief hoge schermroosterstroom: men moet hier een compromis vinden. Tetrodes die ontworpen werden voor de magnetische afbuiging in televisies hebben een lossere spoed en dus ook een lagere versterking, maar de schermroosterstroom is zeer laag bij een audio toepassing.

Er bestaan ook enkele tetrodes zoals de ELL80 waarvan de spoed van het schermrooster niet overeenkomt met die van het stuurrooster. Deze buizen hebben dan een hoge versterking, maar ook een zeer hoge schermroosterstroom. Dit is niet zo belangrijk, want het zijn buizen voor een relatief laag vermogen.

De PCL82 (afbeelding rechts) kon zowel gebruikt worden als audio eindtrap, maar ook als raster eindtrap (verticale afbuiging) in televisies. De rastereindtrap werkt op 50Hz en bij deze lage frekwentie gedragen de spoelen in de afbuigjuk zich vooral als een weerstand. De eindtrap moet dus een lineair oplopende stroom kunnen leveren om een niet-vervormd beeld te geven.

De PCL82 is duidelijk een beam tetrode (er werden ook enkele buizen gebouwd als pentode, maar de meerderheid van de recente productie is onder de vorm van beam tetrodes).

De PL36 is een voorbeeld van een beam tetrode (gebruikt voor de horizontale afbuiging in televisies). De buis heeft een rechtere curve dan een pentode.

Constructie van de beam tetrode

Gebruik bij de afbuiging in televisies

Bekende buizen die voor de horizontale afbuiging gebruikt werden zijn de PL81, PL36, PL500, PL504, PL509 en PL519. Voor de verticale afbuiging, waar er minder hoge spanningen en stromen nodig zijn gebruikte men eerst audio buizen zoals de ECL82 om dan over te gaan naar specifieke raster eindtrappen zoals de PCL805.

Vanaf de PL500 ging men een speciale constructie gebruiken om de secundaire emissie te beperken. Bij lijneindtrappen kan de anodespanning sterk onder de schermroosterspanning zakken (respectievelijk 50 en 200V) en dan is de werking van het virtueel keerrooster onvoldoende.

De cavitrap zorgt ervoor dat er minder secundaire electronen uitgestoten worden. De vrijgekomen electronen keren gemakkelijker terug naar de anode door deze constructie.

Zoals we reeds bij de curve van de PL36 konden opmerken is de curve van de PL500 meer rechtlijnig, waardoor er een grotere sweep mogelijk is (grotere spanningszwaai). Wat men ook opmerkt, en dat is minder goed, is dat de lijnen dichter bij elkaar komen te liggen als het rooster meer negatief wordt. Dit is een teken dan de versterking van de buis daalt bij meer negatieve stuurroosterspanningen. Bij een hoge spanningszwaai ontstaan er daardoor vervormingen, die men gedeeltelijk kan vermijden in een push pull configuratie.

Men kan dit effekt beperken door te werken met een minder negatieve stuurroosterspanning, maar dan moet men ook werken met een minder hoge schermroosterspanning, anders hebben we een te hoge anodestroom.

Schermroosterspanning

In normale werking kan de anode een stroom hebben van bijvoorbeeld 20mA in rust tot 100mA als de eindtrap volledig uitgestuurd wordt. De schermroosterstroom kan in dit geval gaan van 0.5mA tot meer dan 10mA.

Het is daarom noodzakelijk dat de schermroosterspanning op een vaste waarde gehouden wordt (hangt af van de gebruikte buis, bijvoorbeeld 130V voor een PL504 en 200V voor een PL508). Dit is des te meer nodig omdat de invloed van het schermrooster op de anodestroom bijna even groot is als die van het stuurrooster. De stopweerstand, als die gebruikt wordt, moet een zo laag mogelijke waarde hebben.

Sturing op g2 (enhanced triode)

Een dergelijke schakeling heeft een nadeel, namelijk de stroom die door het rooster moet lopen (maximaal 10mA). Om een correcte sturing te verzekeren moet er een stroom van 25mA door de stuurtrap lopen zodat de vermogenspieken correct weergegeven kunnen worden. Dit is meer dan tienmaal de stroom door de stuurtrap bij een gewone montage. Men is verplicht een vermogensbuis te gebruiken zoals de PL84 om de PL509 op zijn schermrooster te sturen (dit lukt ook met een triode die een hogere stroom kan leveren zoals de 12BH7 of ECC99).

Het is een schakeling die gebruikt kan worden als men een single ended schakeling wilt bouwen, maar het is een complikatie als men een push pull versterker zou willen bouwen. Bij een push pull versterker worden de meeste vervormingen onderdrukt door de symmetrische schakeling. Zou men toch een g2-sturing willen gebruiken, dan moet de Williamsonschakeling aangepast worden om een hoger vermogen te kunnen leveren.