Buizenversterkers
Versterkers met lijneindtrappen in circlotronschakeling
Circlotron

De circlotronschakeling is een symmetrische schakeling met de uitgang op de cathode. Lijneindtrappen die een relatief lage inwendige weerstand hebben kunnen optimaal gebruikt worden in een dergelijke schakeling.
-

-


Mullard omkeertrap

De circlotron is een speciale schakeling die hier meer in detail besproken wordt.

Carad AS16 versterker

Carad was een bekende merk in Belgi na de tweede wereloorlog. Carad fabriceerde televisies, radios, versterkers, enz. Carad gebruikte niet de kant-en-klare ontwerpen van Philips voor zijn televisies en baseerde zich niet op de schakelingen van Mullard voor zijn versterkers.

De versterker bestaat uit twee modules (dat is wel echt modern!), de voorversterker kreeg zijn voedingsspanning (en de tegenkoppeling) van de hoofdversterker via een speciale kabel. Een tweede verbindingskabel stuurt het versterkt signaal van de voorversterker naar de eindversterker.

We hebben hier de standaard manier om de hoogspanning voor de voortrappen te bekomen vanaf de twee onafhankelijke hoogspanningen (weerstanden van 50lΩ). Dit werkt goed, want als de ene spanning lager wordt, wordt de andere spanning hoger waardoor het knooppunt altjd op dezelfde spanning blijft.

De impedantie die de triodes op hun uitgang zien is zeer hoog, want de andere kant van de anodeweerstand van 220kΩ heeft een spanning die varieert zoals de anodespanning. De pluskant van de anodeweerstand zit dus niet op een vast potentiaal.

De voeding is zeer eenvoudig, een enkelvoudige seleengelijkrichter E250C130 (250V, 130mA, capacitieve belasting toegestaan) en een elko van 50F. Er is geen negatieve voeding voorzien voor de roostervoorspanning, maar men gebruikt ontkoppelde cathodeweerstanden.

Vanwege de cathodeweerstanden werkt de versterker in classe A, ruststroom 66mA, dissipatie 18.8W per EL34.

En plots zie ik een ontwerp van een gelijkaardige schakeling in een electronicamagazine uit de jaren 1950. Ik weet niet wie wie gecopieerd heeft, maar de waarden voor de condensatoren en weerstanden zijn nagenoeg identiek. Enkel de ingangstrap is verschillend.

Philips AG9007 versterker zonder uitgangstransfo en EL36 lijneindtrapbuizen

Een schakeling van Philips die als referentie gebruikt kan worden. Toen al waren de schema's van Philips bijzonder goed te volgen. De versterker gebruikt 4 EL36 per uitgang. De EL36 is een lijneindtrap, de voorloper van de eindtrappen van de 500-reeks (PL500, PL504, PL509, PL519). Al deze buizen hebben als kenmerk de zeer lage inwendige weerstand.

Men gebruikt hier zelfs geen uitgangstransfo, maar de hoogohmige luidspreker wordt direct aan de uitgang van de buizen gekoppeld. In de jaren 1950 had men zowel luidsprekers met een relatief lage weerstand (8Ω), maar ook luidsprekers met een hogere inwendige weerstand (800Ω).

Deze schakeling toont goed aan dat een transfo met middenaftakking niet nodig is. De eindtrap wordt aan de massa gelegd met twee relatief hoogohmige weerstanden. Dit is nodig zodat de volledige eindtrap niet zou gaan zweven, maar ook omdat de eindtrap stroom levert aan de voortrap via R14 en R15.

We hebben drie voedingen (geleverd door n transfo):

  • Voeding 1 zwevend met nulpunt h, +150V g2-spanning j en +300V anodespanning i
  • Voeding 2 zwevend met nulpunt d, +150V g2-spanning e en +300V anodespanning c
  • Voeding 3 zwevend met nulpunt g (mag eigenlijk wel aan de massa) en -20V voorspanning op f

Lijneindtrappen werken doorgaans met lage schermroosterspanningen waardoor een aparte voedingspanning nodig is.

Er zijn twee bootstrapcondensatoren (C7 en C8 van 8F) die ervoor zorgen dat de anodeweerstand van de stuurtrap een zeer hoge dynamische waarde krijgt. Daardoor stijgt de versterking van de stuurtrap en neemt de vervorming af. Het is alsof de pentode EF86 een oneindige weerstand aanstuurt.

Eindtrappen (en zeker lijneindtrappen) moeten relatief laagohmig aangestuurd worden, maar dat is hier niet nodig omdat een cathodevolger op zich een hoge inwendige weerstand heeft. Maar daar staat tegenover dat de EF86 een zeer hoge spanningszwaai moet leveren, namelijk de uitgansspanning + de stuurstanning van de eindtrap. De spanningszwaai moet 95V bedragen voor een spanningszwaai op de uitgang van 85V.

De voortrappen krijgen een voedingsspanning die de gemiddelde is van de twee positieve hoogspanningen (R14 en R15 van 18kΩ). De twee spanningen liggen niet vast, maar veranderen met de uitgangspanning. Als n spanning stijgt, dan daalt de andere spanning, zodat de gemiddelde spanning constant blijft.

Als fase-omkeertrap gebruikt men een long tail schakeling (ook Mullardschakeling genoemd). Dankzij de hoge versterking van de pentodes bekomt men een omgekeerd en symmetrisch signaal op de twee uitgangen. De gemeenschappelijke schermroosteraansluiting maakt de schakeling nog meer symmetrisch.

Er is zowel een tegenkoppeling naar de cathode van de voortrap (normaal systeem), maar ook op het rooster. Dit wordt gedaan in circlotron versterkers zonder uitgangstransformator, waarbij de twee delen los van elkaar werken. Men kan niet het signaal op de positieve tak gebruiken als algemene tegenkoppeling en hopen dat daardoor ook de vervorming op de negatieve tak onderdrukt wordt. Circlotrons met uitgangstransformator en gemeenschappelijke massaaansluiting hoeven slechts n signaal voor de tegenkoppeling te gebruiken, want de transfo koppelt de twee uitgangen dankzij de common aansluiting aan de massa.

Door de zware tegenkoppeling heeft men een ingangssignaal van ongeveer 5.5V nodig, op de uitgang van de eerste pentode heeft men slechts 0.8V over (terwijl de pentode zelf een versterking van meer dan 100× heeft). De omkeertrap versterkt de wisselspanning van 0.8V naar 95V (versterking van 120×). De eindtrap verzwakt het signaal ten gevolge van de cathodevolger (0.9×). En zo heeft men 2×85V wisselspanning op de uitgang.

De vervorming van deze versterker die geen outputtransormator nodig heeft bedraagt 0.05% en de intermodulatievervorming bedraagt slecht 0.5%, wat een uitzonderlijk lage waarde is. Bij het maximaal vermogen blijft de vervorming onder 0.2% tot een frekwentie van 5kHz en onder de 0.5% tot 20kHz. Het maximaal vermogen wordt gehaald bij een ingangspanning van 4.8V (400Ω 60W) of 5.7V (800Ω 40W). De weergavekaracteristiek is plat (binnen 0.5dB) tussen 25Hz en 20kHz. Het was de bedoeling dat deze versterkers aan particulieren verkocht werden, maar de versterkers vonden ook hun weg in opnamestudio's.

Rechts de versterker zonder zijn metalen kap. Er is slechts n voedingstransfo, drie EF86 en vier EL36 (met anodeaansluiting bovenaan). De extra blauwe condensator in de voeding is eigenlijk C14 van 50F (bipolair) die ervoor moet zorgen dat er geen gelijkspanning door de luidspreker vloeit.

Er is een gat in de behuizing, men vermoed dat dit vorozien was voor een ingangstransfo (symmetrische ingang): deze versterkers werden inderdaad veelvuldig in opnamestudio's gebruikt.

Electro-Voice versterker met EL84

Electro-Voice heeft de circlotronschakeling in de Verenigde Staten gelanceerd. Men merkt op dat de schakeling even eenvoudig kan zijn als een gewone push pull versterker.

Een van de kenmerken van de versterkers van Electro-Voice is de variabele demping van de versterker. Een te sterke demping veroorzaakt te zwakke lage tonen, terwijl bij een te zwakke demping de lage tonen niet strak zijn. De tegenkoppeling werkt zowel via de spanning (zoals een normale tegenkoppeling, en zorgt voor een betere demping) als via de stroom. Moderne versterkers gebruiken enkel spanningstegenkoppeling en een sterke demping om strakke bassen te hebben.

De twee spoelen van de voedingstransformator moeten elk slechts de helft van het vermogen leveren. De diodes en de elko's mogen dan ook zwakker zijn. Men gebruikt elko's van 2×40F, terwijl de waarde die voor een eenvoudige lampenradio gebruikelijk is 2×50F bedraagt.

De eerste buis is een 12AX7 die overeenkomt met een europese ECC83, de tweede buis is een 12BH7 (ECC82). De twee trappen vormen een Williamsonschakeling die twee uitgangssignalen leveren met omgekeerde fase. De perfecte stuurtrap!

De vermogensbuizen zijn EL84. De versterker kan 15W leveren met een vervorming die nagenoeg nihil is. Bij een hoger vermogen stijgt de vervorming.

De eigenschappen van de 100V lijnversterkers worden hier uitgelegd.

Versterker met 100V lijntransfo en PL504

Een versterker die ontworpen is om met PL504 buizen te werken is de Voima R200W. Het is een opmerkelijke schakeling voor verschillende redenen: er worden PL504 buizen gebruikt in een speciale configuratie (cathodevolger) en er wordt een extra schakeling voorzien voor de instelling van de polarisatie van de eindtrappen.

De outputtransformator wordt op de cathode van de eindbuis aangesloten (de impedantie van de PL504 bedraagt dan 200Ω). Men gebruikt een speciale transformator voor 100V lijnen (beide eindbuizen hebben hun cathode verbonden met een uitgang van de 100V transfo). Deze ongewone combinatie (100V lijntransfo en PL504) is wel ideaal omdat de impedantie van de PL504 in cathodevolger overeenkomt met die van de 100V transfo.

Dergelijke transformatoren worden in public address versterkers gebruikt (geluid in zalen, sportstadia,...). Het is dus geen probleem om dergelijke transformatoren te vinden. Deze transformatoren mogen echter niet in de anodekring gebruikt worden, want de impedantie van de buis is dan hoger. De meeste transformatoren hebben ook een 4/8Ω spoel waarop gewone luidsprekers aangesloten kunnen worden.

De schakeling die hier getoond wordt heeft een dynamische instelling van de roosterspanning. De versterker is geschikt voor een vermogen van 200W (sic...), maar de buizen hebben een maximale dissipatie van 16W per buis (22W gedurende een 10-tal seconden). Als de amplitude van het signaal sterker wordt, dan wordt de negatieve polarisatie sterker, waardoor de versterker naar klasse B verschuift. Ik denk echter niet dat de schakeling effektief 200W kan leveren (zelfs als "muziekvermogen").

Indien je een vermogen van 200W wenst te halen, dan gebruik je beter PL509 of PL519 buizen die een hogere anodedissipatie hebben en tesamen een stroom van 1A kunnen leveren. De gloeispanning is 40V (in plaats van 27V). Het vermogen van 200W is wat overdreven voor een push pull met een paar PL504, maar je kan er twee in parallel gebruiken (dus 4 per kanaal).

Er dient gemeld te worden dat de eigenschappen van de PL509/PL519 minder lineair zijn ten overstaan van de PL504 die een zeer aangenaam geluid geeft met een minimale terugkoppeling.

Een circlotronschakeling is geschikt voor relatief laagohmige belastingen zoals 100V lijntransfo's, maar ook speciale hoogohmige luidsprekers (800Ω). In de tijd toen deze versterkers ontworpen werden was er nog niet echt een referentie wat betreft de luidsprekerimpedantie, en je had zowel laagohmige luidsprekersystemen als hoogohmige luidsprekersystemen. De strijd tussen laag- en hoogohmig was toen nog niet beslist.

Op pagina II tonen we enkele moderne circlotronschakelingen.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-