Buizenversterkers
Versterkers met lijneindtrappen in circlotronschakeling
Circlotron

Dit is deel II van de circlotron-schakelingen (soms ook PPP of parallel push pull genoemd, maar de naam klopt technisch niet). Op deze pagina zal je moderne ontwerpen aantreffen. Het valt duidelijk op dat de ontwerpers gewoon zijn te werken met transistorschakelingen (stroomgestuurd) terwijl buizen spanningsgestuurd worden.
-

-

Deel I: originele circlotronschakelingen

PPP schakeling uit Elektuur

Een PPP-schakeling uit Elektuur, en direct heb ik mijn bedenkingen bij de schakeling. Het lijkt wel of de schakeling ontworpen is door iemand die nooit met buizenversterkers gewerkt heeft en de (transistor)gewoontes van Elektuur klakkeloos overneemt.

Op de voortrap volgt een cathodevolger om de Mullard fase-omkeertrap te sturen. De cathodevolger is niet nodig, een goed ontworpen omkeertrap is voldoende hoogohmig (de Mullard omkeertrap is op zich al een halve cathodevolger).

De twee triodes in de fase omkeertrap vormen een ECC81. Dit was oorspronkelijk een buis voor HF toepassingen. Het is normaal dat voor dergelijke applikaties een hogere stroom gebruikt wordt, maar bij een audio-toepassing is dat niet nodig. Alle weerstanden van de omkeertrap kunnen eigenlijk met een factor 10 verhoogd worden, en dan mag de cathodevolger zeker komen te vervallen.

Ik weet niet of de balans tussen de twee uitgangen van de fase-omkeertrap voldoende goed is. Normaal wordt dit opgelost door n anodeweerstand lichtjes in waarde te verhogen, dus 120kΩ in plaats van 100kΩ. Of door een williamsonschakeling te gebruiken zoals in vorig ontwerp. Maar ik heb de schakeling aan een simulatie ontderworpen en de Mullardtrap komt er veel beter uit dan je zou denken omdat de pluskant van de anodeweerstand niet op een vast potentiaal zit, maar meegaat met de anodespanning, waardoor de dynamische anodeweerstand een extreem hoge waarde krijgt. De gelijkloop tussen beide uitgangen hangt af van de verhouding tussen de (dynamische) anodeweerstanden en de cathodeweerstand, en de verhouding zit hier goed.

De eindtrappen krijgen een negatieve voorspanning, maar hier ontbreken de twee rode weerstanden (waarde naar keuze, 1MΩ is goed). Deze weerstanden trekken de voorspanning naar de meest negatieve spanning als de loper slecht contact maakt. Wees gerust, dat is een fout die zeker voorkomt (ik ben lange tijd hersteller geweest). De andodestroom loopt dan gevaarlijk op, maar wordt niet hoog genoeg om de zekeringen te doen springen. Resultaat: de buis wordt gloeiend heet, met een kersrode anode.

En zoals gewoonlijk bij Elektuur hebben de koppelelko's een veel te hoge waarde. Je kan gerust een waarde nemen die 10× lager is, dus 22nF in plaats van 220nF. De koppelcondensatoren verbinden allemaal trappen die als cathodevolger geschakeld zijn (en dus hoogohmig zijn van nature).

Als uitgangstransformator wordt een dubbele 100V-versterker gebruikt, dus 2 × 100V met middenaftakking.

De condensatorwaarde in de voeding zijn ook aan de hoge kant. Bij vintage ontwerpen met enkelzijdige gelijkrichting was een elko van 50F voldoende, hier voorziet men een elko van 470F met een dubbelzijdige gelijkrichting. De eerste versterkers na de tweede wereldoorlog hadden elko's van 2 × 16F en de brom werd op vernuftige wijze onderdrukt door een voorwaartse regeling (onderaan de pagina). Elko's met zulke hoge waarde kunnen geen kwaad, maar het is eigenlijk niet nodig. Vergeet niet dat je 4 zulke elko's nodig hebt. Dergelijke elko's van 450V hebben plaats nodig en ze moeten gesoleerd van de massa opgesteld staan. Hier ook is de raad: verlaag de waarde 10×.

De boucherot filter om de schakelratel te onderdrukken is een goed idee, maar men had ook kleine condensatoren naar massa mogen voorzien (10nF) op alle uitgangen van de voedingstransfo, dit om storingen die via het net het toestel binnendringen te onderdrukken. Door de zonnepanelen, de talrijke schakelende voedingen in consumerapparatuur, de frekwentieomvormers is het net meer en meer vervuid. De wikkelingen zijn zwevend, en zijn daardoor meer gevoelig voor storingen.

Onbepaalde moderne schakeling

Een volgende schakeling met 4 PL84 per kanaal. Deze buizen komen niet overeen met de EL84, maar met de EL86 (of de UL84). Dit zijn buizen die ontworpen zijn om op een lagere spanning te werken. De inwendige weerstand van de buis is ongeveer de helft van die van een EL84. De voedingsspanning A+ en B+ bedraagt 200 250V, de A en B spanning (g2-spanning) bedraagt 150 180V.

Dit is geen complete schakeling, er ontbreekt nog een fase-omkeertrap. De schakeling heeft een relatief lage inwendige impedantie (er bestaan betere ontwerpen...) en kan eigenlijk enkel aangestuurd worden door een transistorschakeling (op amp met positieve en negatieve uitgang). Als je een hoogohmige ingang wenst, kies dan een configuratie zoals uitgelegd op de principeschema van de circlotron en gebruik een cathodyne fasedraaier (zie schakeling hierboven).

De meeste circlotron versterkers zijn uitgerust met een vaste negatieve voorspanning, maar dit is niet noodzakelijk. Het voordeel van een vaste voorspanning is dat de eindtrap beter in classe AB gestuurd kan worden waarbij n van de pentodes afgeknepen is. Vanwege de cathodeweerstanden bij deze schakeling werken de outputbuizen in classe A met een lichte auto-bias. Het beschikbaar vermogen bedraagt 20W per kanaal en kan tot 30W oplopen met een vaste negatieve polarisatie.

De originele schakeling werd wat aangepast, de voedingspanning voor de voortrappen was immers veel te laag. De eindtrappen staan in cathodevolger schakeling en hebben een zeer hoge stuurspanning nodig. De voortrappen versterken het signaal 256× (met tegenkoppeling), dus met 500mV effektief op de ingang heeft men 128Vrms op de uitgang (sweep van 180V, wat juist haalbaar is).

Met een voedingsspanning van 250V moet de stroom 50mA bedragen (met polarisatieweerstand). We zijn dan juist onder de maximale dissipatie.

Een transformator is niet nodig als men hoohohmige luidsprekers zou gebruiken. Voor normale luidsprekers is het gebruik van een transformator nodig, maar een primaire met middenaftakking is niet nodig. Indien een wat lager vermogen voldoende is kan men zelfs een voedingstransfo gebruiken omdat er geen gelijkspanningscomponent aanwezig is (230V naar 24V, 40VA is goed). Als het kan kies voor een ringkerntransfo die betere eigenschappen heeft.

Dit is een designerschakeling die veel later ontworpen werd dan in de tijd van de buizenversterkers. Deze schakeling is veel te complex en er bestaan betere ontwerpen. Het idee van de voortrap is wel goed (mooi symmetrisch), maar hier ook kloppen de weerstandswaarden niet: het is eens chakeling die ontworpen is geweest door iemand die enkel met transistoren werkt.

Russische circlotron

Nog een circlotronschakeling van russische origine, met een ECC85 als ingangstrap, een ECC83 als spanningsversterker en een ECC82 als driver. Waarom eenvoudig doen als het ook ingewikkeld kan. De vermogensbuis is een EL34.

De ingangstrap is als cathodevolger geschakeld en versterkt dus niet (dit is dus weer zo'n typische designerschakeling). De tegenkoppeling wordt op de cathode toegevoegd en heeft enkel invloed op de volgende trappen. De ingangstrap is eigenlijk een buffer om ervoor te zorgen dat de tegenkoppeling de ingangsimpedantie niet zou verlagen.

De tweede en derde trap verzorgen de versterking. De tweede trap (die een antifase signaal versterkt) krijgt een gemiddelde voedingsspanning (paarse lijn) terwijl de derde trap een klassieke bootstrap voeding heeft.

Er is geen negatieve voorspanning voor de eindbuizen, maar men gebruikt een instelbare cathodeweerstand om de ruststroom in te stellen in de eindtrap EL34.

De beste buizenschakelingen zijn gebaseerd op een eenvoudig ontwerp, met zo weinig mogelijk buizen en andere componenten. Dit is zeker het geval bij circlotronversterkers, waar een groot deel van de schakeling een wisselspanning heeft op uitgangsniveau. Indien de layout (componentenopstelling) niet optimaal is kan de audio wisselspanning gemakkelijk instralen op de ingang en rondzingen veroorzaken. De beste schakeling op deze pagina is de Philipsschakeling met EF86 pentodes en de Electro-Voice.

De meeste buizenversterkers worden onstabiel als er geen belasting aangesloten wordt. Er kan een oscillatie op gang komen waardoor de eindbuizen en de outputtransformator kunnen sneuvelen. De circlotronschakeling waarbij de vermogensbuizen geen spanningsversterking hebben zijn meer stabiel.

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

-